用于混动及电动车的高压导线的主要特性包括:
1. 额定电压
导线的额定电压是导线能够持续承受并不会使导线的基本特性出现退化的交/直流有限电压值。
在电池系统的回路中,最大额定电压可以达到直流600V,在导线选型时需要特别关注厂商对于导线工作电压的规定。导线的额定电压应该大于回路的最大电压。
2. 安培容量
导线的安培容量是诸多因素共同作用的结果。例如:
· 导线尺寸
· 导线材料
· 导线长度
· 线芯电阻系数
导线的安培容量以及容许温升是与导线规格截面积密切相关的。可以初步根据例如线图的特定规格的导线发烟曲线来进行选择。
图*—M6040导线发烟曲线
导线发烟曲线和fuse曲线对比匹配
3. 工作温度
导线工作温度可以分为持续工作温度和最高过载温度。这些温度可以通过测量导线绝缘皮表面测得。
持续工作温度
持续温度是导线绝缘层承受3000小时(引自ISO标准)并无异常的温度。此温度是通过测量导线绝缘层表面而得。容许的稳态(持续)电流造成的导线总温度要少于持续工作温度。对于持续工作状态,在给定的环境温度条件下导线的稳态安培容量定义是指特定的电流,导线持续此电流承受3000小时并且不会超过绝缘层的持续工作温度。
4. 最大过载温度
最大过载温度是指在导线绝缘层持续工作温度的基础在加上60℃。导线能够承受此温度达到一个小时。容许过载电流会造成总的导线温度要少于过载工作温度。过载情况可能会缩短导线的整体寿命,但并不会造成导线的损坏。
5. 短路电流的热效应 - I2t
当短路发生时大量的热能将会产生。测量短路电流的I2t的耐热性是高压导线的一个重要的性能参数。I 代表短路电流(RMS),t代表短路时间(单位秒)。
6. 导线发烟曲线
此曲线表现了当电流在特定时间超过了特定水平导线发烟就会出现的现象。
图*—导线发烟曲线
a) 导线初步选型的步骤如下:
首先根据客户的应用电器设备信息以及电流、电压、温度要求,结合M-Spec规格书从BOD文件中筛选潜在可行的线束规格,如M6040规格系列等。
•输入信息:客户的应用电器设备信息以及电流、电压、温度要求
•选型工具:导线M-Spec、导线BOD选型参考文件
•输出信息:导线规格,如M6040规格系列
表*—CableBOD
Cable Matrix | ||||
Cable Master | Insulation Mat'l (abbr) | Temperature | Cable Size (mm2) | Application |
M3075 | Crosslinked Polyethylene (XLPE) | > -40°C < 135°C | 0.5 / 0.8 / 1.0 / 3.0 | low voltage circuit |
M3070 | Crosslinked Polyethylene (XLPE) | > -40°C < 135°C | 2.0 / 3.0 / 5.0 | high voltage circuit |
M3252 | Crosslinked Polyethylene (XLPE) | > -40°C < 135°C | 13.0 / 19.0 | low voltage circuit(battery cable) |
M6040 | Crosslinked Polyethylene (XLPE) | > -40°C < 150°C | 3.0 / 5.0 / 25.0 / 35.0 / 50 | high voltage circuit(shielded cable) |
M6041 | CROSS LINKED POLYETHYLENE | > -40°C < 150°C | 35.0 / 50 | high voltage circuit |
M3232 | PVC Insulated | > -40°C < 105°C | 0.75 | low voltage circuit |
M3328 | PVC | <80°C | 0.5 | low voltage circuit |
M3253 | JACKET PVC | <100°C | 0.5 | low voltage circuit |
M3207 | THIN WALL – TXL CABLE AUTOMOTIVE, LOW TENSION CROSS LINKED | > -40°C < 150°C | 0.5 | low voltage circuit |
b) 向供应商获得需要规格的导线发烟曲线,通过电流和线芯温度曲线来初步选取可行线径规格,如截面积35mm²或50mm²等。
•输入信息:初选的导线规格以及客户的电流、电压、温度要求
•选型工具:相应规格导线的发烟曲线
•输出信息:初选导线线径范围,如截面积大于35mm²等
例如:客户端设备的环境温度是85℃,工作电流要求200A,而我们通过M6040的发烟曲线来确定线径大小。
如下图,纵轴为导线温度,横轴是工作电流,图中有四条线径规格的曲线。
首先客户要求的工作电流是200A,我们可以通过200A的横轴坐标对应各曲线的交点可以得出四条水平虚线分别代表四个线径导线在200A情况下的温度情况。
通过M6040的M-Spec介绍M6040的导线工作温度是150℃,可以发现在四条温度水平线中有两条红色虚线位于150℃水平线的上方,而两条蓝色水平线则在150℃下方。说明在环境温度85℃,工作电流200A情况下, 16SQ和25SQ的导线温度已经超出的M6040这款线束的工作温度,而25SQ和35SQ的导线则没有超出。
所以在这种情况下,可以判断16SQ和25SQ不符合要求,可以选择在35SQ或者50SQ的线径规格。
图*—导线特性曲线
c) 将选出的线径规格导线信息按照一下输入信息列表输入”Cable Simulation Tool”,得出相应的”gauge-current-temperature raisecurve”,通过得出的温升曲线可以进一步核实所选导线在客户指定工作电流和温度环境要求下温升幅度以及确认是否超出所选导线本身的极限工作温度。
•输入信息:”CableSimulation Tool”输入信息(如下表)
•选型工具:”CableSimulation Tool”
•输出信息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需验证的具体规格和线径导线的模拟温升曲线(如下图)
表*—“Cable Simulation Tool”输入信息
注:以下导线模拟系统所需导线特性参数的输入信息可以结合导线规格资料以及从供应商处获得。
图*—“Cable Simulation Tool”输出结果