电动汽车中的高压线束

2023-05-10







众所周知,连接器是各种电子设备重要的组成部分,除了连接器本身,与它连接的线缆一起组成的连接线束,贯穿于电子设备中,才能起到传输与连接的作用。

汽车线束整体可分为低压线束和高压线束两种,随着电动汽车的高速发展,汽车行业也在加速数据连接、革新电气化领域。那么高压线束系统随着电动汽车的发展,也在不断创新。



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电动汽车的高压线束


高压线束是由线芯,端子和连接器和屏蔽层覆盖物等组成,是电动汽车高压系统里主要的传输载体。高压线束的数量虽然不多,但是他的电气性能和物理特性对工艺和材料的要求都远远超过低压线束。高压线束有粗线径、高电压、厚绝缘、耐热高等特点。


按照电缆的尺寸分类,粗线径是大于10mm²(6AWG)的线缆,在布线、屏蔽、成本、安全等方面,这类线缆面临的挑战很多。光布线就有非常多的细节和要求,拿就近原则来说,要使用尽可能少的高压电缆,完成走向布置,进一步满足高压电气设计需求,完成整车降本增效以及和减重的目的。


高电压已经是是老生常谈的一个话题,高压系统工作的时候,能达到数几十安,甚至高达数百安的放电电流。高电压上做得稍微有点差别,轻则过热,重则甚至发生高温或燃烧的事故,所以,高电压要求下的线束系统,在成本和技术上的门槛,都要比其他场景高很多。


现在的电动汽车上,高压线束主要还是用于连接高压盒与DC/DC、车载充电机、空调压缩机、空调PTC等设备。

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高压线束中的线缆屏蔽


高压线束的屏蔽性能同样十分重要,我们在汽车高压连接器中,对线束中连接器的屏蔽性能进行过详细的分析,那么线缆的屏蔽,就更为复杂了。在线缆中心的导体部分,目前通常会选择铜或者铝来作为导体的材料,导体材料上通常覆盖着许多层屏蔽和绝缘层。内绝缘层最靠近线缆导体部分,而内绝缘层上会增加一层编织屏蔽层,编织屏蔽层则有箔屏蔽层,然后他的最外面是外绝缘层,这就是典型的高压线缆屏蔽组件的基本构成。


线缆的变形是在高压线束中的线缆屏蔽设计中,很容易遇到的问题,如果变形严重的话,就会干扰连接器和线缆的压接,从而带来众多隐患。高压线缆上刚性的保护罩可以起到减少车辆碰撞的作用,避免汽车造成损害,保护层一般由镀锡铜编织,有着耐用并且难以切割的特点。但是现在有些线缆厂商或是汽车厂商,已经逐步尝试去使用屏蔽的高压线缆,用这个方法来简化整个线束系统结构,从而降低成本,为整车减重并降低高压线缆的工艺难度。在线缆切割编织屏蔽层的过程中,底层绝缘很容易损坏,从而会出现短路、电气干扰和其他电气危险的情况。


如果前提不会降低整车高压EMC性能,是可以去除线束的屏蔽的,也就是说,如果其他高压部件能做到增强抗干扰或抑制电磁干扰的能力,才可以考虑去除线缆的屏蔽。

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高压线束中的铜线缆VS铝线缆


有些厂商为了降低成本,减少整车重量,就会把线束去除屏蔽层,这么一来,影响整车重量的线缆原材料随之发生改变。铜,是传统高压线束主要的线缆原材料,大部分厂商都默认用铜线来做高压线束。


近几年,新材料线束在电动汽车轻量化的趋势下,需求生产不断增大,也带来了新一轮发展。目前,市场上较为认可的是采用铝来代替铜,因为铝的成本更低,虽然其导电性比铜低了近40%,但他只有铜的30%的重量。目前市场上铝线束的价格基本上只有铜线束的75%左右,虽然铝的高压线束在市场上有了一小部分应用,但是存在的挑战仍然不小。


导电率的差距,使得基于铝的高压线束需要加大线缆的尺寸,才能达到铜高压线束的水平,对电动汽车空间上的容量来说,这也是个挑战。铝材料很容易生成氧化铝,这也是另一个问题所在,氧化铝会让线缆在与连接器接触的表面电阻大大增加,因此,针对材料的易氧化,压接的要求越来越高,目前工艺很难做到用铝高压线束完美替代铜高压线束,所以替代过程并不是非常顺利。


电动汽车的市场越来越火热,高压线束作为关键部件趁势而起,市场规模不断扩大,不管是老牌的外企还是新兴的国企,在这条新趋势赛道上,机会都不容错失。



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