【汽車線束】高壓導(dǎo)線選型的方法

來源：?作者：線束世界-Jimmy?2021-10-09 09:54

基礎(chǔ)知識(shí)概述

1.動(dòng)力電池電氣連接形式

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2.導(dǎo)線實(shí)際載流

I=In×f1×f2

In：導(dǎo)線額定電流

f1：環(huán)境溫度升高對(duì)載流的影響

f2：導(dǎo)體溫度升高對(duì)載流的影響

f3：多芯線對(duì)載流的影響

f4：頻率增加對(duì)載流的影響

3.集膚效應(yīng)

當(dāng)任意大導(dǎo)體對(duì)磁場(chǎng)交變時(shí)，這種導(dǎo)體就會(huì)感應(yīng)電流，產(chǎn)生渦流現(xiàn)象。

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高壓線束選型·方法

1.根據(jù)溫升曲線-具體導(dǎo)線特性

例：某項(xiàng)目電流-電壓值如表

屏幕截圖 2021-10-09 094022.png

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其中，MCU到PDU線束，額定電壓為450V，額定電流為182A，峰值電流為416A，峰值持續(xù)時(shí)間30s，環(huán)境溫度80℃，絕緣體允許最高溫度150℃。

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由圖可以得出：MCU到PDU線束匹配50mm2屏蔽高壓線較合適。

2.計(jì)算公式

KS表?T(t)d（t）+Cm?T(t)=I2Rt

S表=2×（a+b）×L

R=ρ電阻率L/S

m= ρ密度abL

K：導(dǎo)熱系數(shù)

S表：銅排表面積

C：銅排比熱容

m：銅排質(zhì)量

I：額定電流

R：銅排內(nèi)阻

S載：銅排截面積

例：某項(xiàng)目溫升要求，當(dāng)通入額定185A電流時(shí)，銅排溫升不能超過35℃的相關(guān)數(shù)值：

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算出銅排截面積為53.2mm2，考慮銅排規(guī)格，我們選取30*2。

3.經(jīng)驗(yàn)法

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例：某項(xiàng)目動(dòng)力電池包高壓輸出線額定電流為235A，額定電壓為405V。

銅排：選擇45mm2，考慮銅排規(guī)格，我們選取15*3。

鋁排：選擇70mm2，考慮鋁排規(guī)格，我們選取25*3。

導(dǎo)線發(fā)煙曲線

Vehicle Electrification &?New Trends

1.定義

此曲線表現(xiàn)了當(dāng)電流在特定時(shí)間超過了特定水平導(dǎo)線發(fā)煙就會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。

2.操作步驟

a) 導(dǎo)線初步選型的步驟如下：

①根據(jù)客戶的應(yīng)用電器設(shè)備信息以及電流、電壓、溫度要求，結(jié)合M-Spec規(guī)格書從BOD文件中篩選潛在可行的線束規(guī)格，如M6040規(guī)格系列等。

②輸入信息：客戶的應(yīng)用電器設(shè)備信息以及電流、電壓、溫度要求

③選型工具：導(dǎo)線M-Spec、導(dǎo)線BOD選型參考文件

④輸出信息：導(dǎo)線規(guī)格，如M6040規(guī)格系列

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（—CableBOD）

b) 向供應(yīng)商獲得需要規(guī)格的導(dǎo)線發(fā)煙曲線，通過電流和線芯溫度曲線來初步選取可行線徑規(guī)格，如截面積35mm或50mm等。

輸入信息：初選的導(dǎo)線規(guī)格以及客戶的電流、電壓、溫度要求

選型工具：相應(yīng)規(guī)格導(dǎo)線的發(fā)煙曲線

輸出信息：初選導(dǎo)線線徑范圍，如截面積大于35mm等

例如：客戶端設(shè)備的環(huán)境溫度是85℃，工作電流要求200A，而我們通過M6040的發(fā)煙曲線來確定線徑大小。

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（導(dǎo)線特性曲線）

如圖，縱軸為導(dǎo)線溫度，橫軸是工作電流，圖中有四條線徑規(guī)格的曲線。

首先客戶要求的工作電流是200A，我們可以通過200A的橫軸坐標(biāo)對(duì)應(yīng)各曲線的交點(diǎn)可以得出四條水平虛線分別代表四個(gè)線徑導(dǎo)線在200A情況下的溫度情況。

通過M6040的M-Spec介紹M6040的導(dǎo)線工作溫度是150℃，可以發(fā)現(xiàn)在四條溫度水平線中有兩條紅色虛線位于150℃水平線的上方，而兩條藍(lán)色水平線則在150℃下方。

說明在環(huán)境溫度85℃，工作電流200A情況下， 16SQ和25SQ的導(dǎo)線溫度已經(jīng)超出的M6040這款線束的工作溫度，而25SQ和35SQ的導(dǎo)線則沒有超出。

所以在這種情況下，可以判斷16SQ和25SQ不符合要求，可以選擇在35SQ或者50SQ的線徑規(guī)格。

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c) 將選出的線徑規(guī)格導(dǎo)線信息按照以下輸入信息列表輸入”Cable Simulation Tool”，得出相應(yīng)的”gauge-current-temperature raisecurve”。

通過得出的溫升曲線可以進(jìn)一步核實(shí)所選導(dǎo)線在客戶指定工作電流和溫度環(huán)境要求下溫升幅度以及確認(rèn)是否超出所選導(dǎo)線本身的極限工作溫度。

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（Cable Simulation Tool 輸入信息）

注：以下導(dǎo)線模擬系統(tǒng)所需導(dǎo)線特性參數(shù)的輸入信息可以結(jié)合導(dǎo)線規(guī)格資料以及從供應(yīng)商處獲得。

輸入信息：”CableSimulation Tool”輸入信息（如表）

選型工具：”CableSimulation Tool”

輸出信息：”gauge-current-temperature raise curve”- 所需驗(yàn)證的具體規(guī)格和線徑導(dǎo)線的模擬溫升曲線（如下圖）

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（Cable Simulation Tool 輸出結(jié)果）

d) 保險(xiǎn)絲、導(dǎo)線匹配模擬及線束選型升級(jí)

將” Cable Simulation Tool”模擬演算出的”gauge-current-temperature raisecurve”輸入到”保險(xiǎn)絲/導(dǎo)線選型匹配工具”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過一系列公式進(jìn)行演算模擬出與相應(yīng)保險(xiǎn)絲匹配的導(dǎo)線線徑規(guī)格。

系統(tǒng)在進(jìn)行導(dǎo)線性能與保險(xiǎn)絲匹配模擬的時(shí)候，當(dāng)演算失敗會(huì)自動(dòng)對(duì)于最初選型的導(dǎo)線線徑規(guī)格進(jìn)行升級(jí)并重新演算，直到符合所有演算條件，并輸出最終線徑選型規(guī)格完成導(dǎo)線選型。

系統(tǒng)內(nèi)部模擬演算流程圖過程如下:

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（模擬演算流程）

輸入信息：導(dǎo)線發(fā)煙曲線數(shù)據(jù)輸入”保險(xiǎn)絲/導(dǎo)線選型匹配工具”后臺(tái)數(shù)據(jù)庫

選型工具：”保險(xiǎn)絲/導(dǎo)線選型匹配工具”

輸出信息：與所選Fuse型號(hào)的特性匹配模擬以及升級(jí)后確定的最終導(dǎo)線線徑規(guī)格（保險(xiǎn)絲/導(dǎo)線匹配模擬選型結(jié)果如下圖）

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（Fuse/導(dǎo)線匹配模擬選型結(jié)果輸出）

如上圖，最終”保險(xiǎn)絲/導(dǎo)線選型匹配工具”會(huì)輸出保險(xiǎn)絲型號(hào)和最終導(dǎo)線規(guī)格，并且輸出導(dǎo)線發(fā)煙和保險(xiǎn)絲熔斷的電流/時(shí)間曲線。根據(jù)電流/時(shí)間曲線，我們可以進(jìn)行如下例子的判斷分析：

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