眾所周知,連接器是各種電子設備重要的組成部分,除了連接器本身,與它連接的線纜一起組成的連接線束,貫穿于電子設備中,才能起到傳輸與連接的作用。
汽車線束整體可分為低壓線束和高壓線束兩種,隨著電動汽車的高速發(fā)展,汽車行業(yè)也在加速數(shù)據(jù)連接、革新電氣化領域。那么高壓線束系統(tǒng)隨著電動汽車的發(fā)展,也在不斷創(chuàng)新。
01
電動汽車的高壓線束
高壓線束是由線芯,端子和連接器和屏蔽層覆蓋物等組成,是電動汽車高壓系統(tǒng)里主要的傳輸載體。高壓線束的數(shù)量雖然不多,但是他的電氣性能和物理特性對工藝和材料的要求都遠遠超過低壓線束。高壓線束有粗線徑、高電壓、厚絕緣、耐熱高等特點。
按照電纜的尺寸分類,粗線徑是大于10mm2(6AWG)的線纜,在布線、屏蔽、成本、安全等方面,這類線纜面臨的挑戰(zhàn)很多。光布線就有非常多的細節(jié)和要求,拿就近原則來說,要使用盡可能少的高壓電纜,完成走向布置,進一步滿足高壓電氣設計需求,完成整車降本增效以及和減重的目的。
高電壓已經(jīng)是是老生常談的一個話題,高壓系統(tǒng)工作的時候,能達到數(shù)幾十安,甚至高達數(shù)百安的放電電流。高電壓上做得稍微有點差別,輕則過熱,重則甚至發(fā)生高溫或燃燒的事故,所以,高電壓要求下的線束系統(tǒng),在成本和技術上的門檻,都要比其他場景高很多。
現(xiàn)在的電動汽車上,高壓線束主要還是用于連接高壓盒與DC/DC、車載充電機、空調(diào)壓縮機、空調(diào)PTC等設備。
02
高壓線束中的線纜屏蔽
高壓線束的屏蔽性能同樣十分重要,我們在汽車高壓連接器中,對線束中連接器的屏蔽性能進行過詳細的分析,那么線纜的屏蔽,就更為復雜了。在線纜中心的導體部分,目前通常會選擇銅或者鋁來作為導體的材料,導體材料上通常覆蓋著許多層屏蔽和絕緣層。內(nèi)絕緣層最靠近線纜導體部分,而內(nèi)絕緣層上會增加一層編織屏蔽層,編織屏蔽層則有箔屏蔽層,然后他的最外面是外絕緣層,這就是典型的高壓線纜屏蔽組件的基本構成。
線纜的變形是在高壓線束中的線纜屏蔽設計中,很容易遇到的問題,如果變形嚴重的話,就會干擾連接器和線纜的壓接,從而帶來眾多隱患。高壓線纜上剛性的保護罩可以起到減少車輛碰撞的作用,避免汽車造成損害,保護層一般由鍍錫銅編織,有著耐用并且難以切割的特點。但是現(xiàn)在有些線纜廠商或是汽車廠商,已經(jīng)逐步嘗試去使用屏蔽的高壓線纜,用這個方法來簡化整個線束系統(tǒng)結構,從而降低成本,為整車減重并降低高壓線纜的工藝難度。在線纜切割編織屏蔽層的過程中,底層絕緣很容易損壞,從而會出現(xiàn)短路、電氣干擾和其他電氣危險的情況。
如果前提不會降低整車高壓EMC性能,是可以去除線束的屏蔽的,也就是說,如果其他高壓部件能做到增強抗干擾或抑制電磁干擾的能力,才可以考慮去除線纜的屏蔽。
03
高壓線束中的銅線纜VS鋁線纜
有些廠商為了降低成本,減少整車重量,就會把線束去除屏蔽層,這么一來,影響整車重量的線纜原材料隨之發(fā)生改變。銅,是傳統(tǒng)高壓線束主要的線纜原材料,大部分廠商都默認用銅線來做高壓線束。
近幾年,新材料線束在電動汽車輕量化的趨勢下,需求生產(chǎn)不斷增大,也帶來了新一輪發(fā)展。目前,市場上較為認可的是采用鋁來代替銅,因為鋁的成本更低,雖然其導電性比銅低了近40%,但他只有銅的30%的重量。目前市場上鋁線束的價格基本上只有銅線束的75%左右,雖然鋁的高壓線束在市場上有了一小部分應用,但是存在的挑戰(zhàn)仍然不小。
導電率的差距,使得基于鋁的高壓線束需要加大線纜的尺寸,才能達到銅高壓線束的水平,對電動汽車空間上的容量來說,這也是個挑戰(zhàn)。鋁材料很容易生成氧化鋁,這也是另一個問題所在,氧化鋁會讓線纜在與連接器接觸的表面電阻大大增加,因此,針對材料的易氧化,壓接的要求越來越高,目前工藝很難做到用鋁高壓線束完美替代銅高壓線束,所以替代過程并不是非常順利。
電動汽車的市場越來越火熱,高壓線束作為關鍵部件趁勢而起,市場規(guī)模不斷擴大,不管是老牌的外企還是新興的國企,在這條新趨勢賽道上,機會都不容錯失。