Sähköajoneuvojen johdotus selitetty: suurjännitekaapelit, johtosarjat ja pienjännitejärjestelmät

35 mm2 oranssi 300 V:n kaapeli ei kestä 400 V:n akkua, vaikka puristus näyttää kuinka puhtaalta tahansa. Useimmat sähköajoneuvojen johdotusongelmat juontavat juurensa samoihin kolmeen yhteensopimattomuuteen: eristysluokka alle järjestelmän jännitteen, liitin ilman suurjännitteistä lukitussilmukkaa tai suojus, joka on päätetty vain toisessa päässä. Ota nämä kolme oikein, ja loput valjaat ovat reititys- ja huollettavuusharjoituksia eikä luotettavuuden uhkapeliä.

Alla olevissa osissa ajojohdot erotetaan pienjänniteohjauksen kaapeloinneista, näytetään numerot, joilla on todellisuudessa merkitystä eritelmässä, ja osoitetaan, mihin hankintariski yleensä piilee.

Korkea- ja pienjänniteverkkotunnukset ovat kaksi eri ostoongelmaa

Aloita jännitealueesta, älä johdinmittarista. Ladattava hybridipaketti voi olla 100 V ja 200 V välillä, kun taas akku-sähköpaketti toimii yleensä 400 V:lla, ja 800 V alustat ovat nyt yleisiä uusissa malleissa. Samanaikaisesti istuimet, valaistukset, näytöt ja korielektroniikka toimivat edelleen 12 V:n, 24 V:n tai 48 V:n jännitteellä. Näillä kahdella toimialueella on yhteinen runko, mutta lähes mitään muuta: eri eristys, erilaiset liittimet, erilaiset testirutiinit ja usein erilaiset toimittajat.

Koska vaatimukset poikkeavat tästä jyrkästi, toimittaja, joka on erinomainen 12 V:n korin johtosarjoissa, ei ole automaattisesti pätevä vetokaapelikokoonpanoihin, ja päinvastoin on aivan yhtä totta. Kun yksi toimittaja hoitaa molemmat, käytännön hyöty on rajapinnan ohjaus: akun jäähdytyspumppua käyttävä pienjännitehaara ja korkeajännitesyöttö kyseiseen pumppuun suunnitellaan samoja reititys- ja lämpötilaoletuksia vastaan.

Suurjännitekaapeleiden sisällä: eristysluokka, suojus ja liitin

Kolme ominaisuutta ratkaisee, kestääkö vetokaapeli käyttöikänsä. Ensimmäinen on eristysluokka. Autojen yksijohtimiset suurjännitekaapelit ovat yleisesti mitoitettuja 600 V tai 1 000 V, ja silloitettu polyeteeni on tavallinen eriste ja silikoni, kun kaapelien lämpötila saavuttaa noin 180 celsiusastetta invertterien tai DC-DC-muuntimien lähellä. Vain 300 V:n kaapelilla ei ole sijaa 400 V:n järjestelmässä, vaikka mitattu virta näyttää vaatimattomalta, koska osittainen purkaus ja seuranta alkavat kauan ennen kovaa oikosulkua.

Toinen on suojaus. Vetokaapelit kuljettavat kytkentävirtoja erittäin nopeilla jännitteensiirroilla, ja suojaamaton kulku säteilee laajakaistaista kohinaa ajoneuvon omiin anturijohtoihin ja radiovastaanottoon. Kalvo- ja punosrakenne, joka päättyy 360 astetta molemmista päistä, sisältää tämän energian. Toisesta päästä maadoitettu suojus muuttaa kaapelin vain antenniksi, mikä on yksi yleisimmistä ja vähiten ilmeisistä virheistä jälkimarkkinoilla.

Kolmas on liittimen liitäntä: kaksivaiheinen salpa, kosketusturvalliset sormenkestävät koskettimet, avainkotelot, jotka estävät ristikkäisyhtymän, ja lukitussilmukka, joka kertoo ohjaimelle, että liitin on täysin paikoillaan ennen kuin kontaktorit sulkeutuvat. IP67-tiivistys on kohtuullinen perustaso, IP6K9K, jossa höyrypuhdistusta odotetaan.

Mukautettu autojen johtosarja Teslalle, Mercedes-Benzille ja BMW:lle Ajoneuvokohtaiset johtosarjat Teslalle, Mercedes-Benzille ja BMW:lle, jotka on rakennettu vetoa varten hapettomilla kuparijohtimilla ja IP67-tiivisteellä luotettavaa tehon- ja signaalinsiirtoa varten. Näytä tuote →

Koska johtimien poikkileikkaus, eristysluokka ja liitinperhe muuttuvat alustasta toiseen, Tesla-, Mercedes-Benz- ja BMW-mallien johtosarjat rakennetaan yleensä ajoneuvokohtaisen piirustuksen mukaan luettelon sijaan. Tämä on oikea lähtökohta aina, kun projekti tarvitsee määritellyn kokoonpanon jäljitettävillä materiaaleilla sen sijaan, että johto leikattaisiin löysällä paikan päällä.

Pienjännitejohdotus ohjaa ajoneuvon logiikkaa

Mikään ohjaamossa ei liiku ilman pienjänniteverkkoa. Istuimen säätö, käsinojan näytöt, ympäristön valaistus, ovien lukot ja kehon ohjaus riippuvat valjaista, jotka kuljettavat tehoa ja dataa yhdessä. Kun vetokaapelia arvioidaan dielektrisen lujuuden ja ampacityn perusteella, pienjännitejohtosarjaa arvioidaan jännitehäviön, liittimen pysyvyyden ja signaalin eheyden perusteella.

Data on paikka, jossa myöhäisen vaiheen yllätyksiä ilmenee. CAN FD ja LIN pysyvät työhevosina, kun taas 100BASE-T1 ja 1000BASE-T1 Ethernet-linkit vaativat kontrolloidun impedanssin kierrettyjä pareja, sovitettuja parien pituuksia ja fyysistä eroa vetoajoista. Puolen voltin pudotus istuimen moottorin syötössä on vaaratonta; sama määrä indusoitunutta kohinaa virta-anturilinjalla ei ole.

DK-B-1947 ajoneuvon ohjausyksikkö autojen modifiointiin IP65-luokiteltu ohjausyksikkö istuimille, ympäristövalaistukselle ja sähköisille imuoville, teollisuustason piirisarjalla ja häiriönsuojalla luotettavaan monikanavaiseen tiedonkäsittelyyn. Näytä tuote →

Ohjausyksiköt sijaitsevat näiden valjaiden toisessa päässä. Sinetöity moduuli, jossa on useita relelähtöjä, CAN- tai RS485-tiedonsiirto ja IP65- tai IP67-kotelo, tekee johtonipusta järjestelmän, joka voidaan diagnosoida arvaamisen sijaan. Tarkistetaan ajoneuvon ohjausmoduulin turvallisuustehtävä on hyödyllinen päätettäessä, mitkä kuormat ansaitsevat valvotun lähdön ja mitkä voivat pysyä yksinkertaisessa sulakepiirissä.

Reititys, taivutussäde ja painobudjetti

Suurjännitekaapeleiden reitityssäännöt ovat tiukemmat kuin useimmat ensikertalaiset rakentajat odottavat. Käytännön sääntö on, että taivutussäde on vähintään 4–6 kertaa kaapelin ulkohalkaisija kuormitettuna, ja jokaisen liittimen takana on vähintään 50 mm suora osa ennen ensimmäistä taivutusta. Noin 150–300 mm:n etäisyydellä toisistaan ​​olevat klipsit estävät kaapelia rypistymästä tärinän aikana, ja jokainen metallilevyn läpivienti vaatii läpiviennin tai reunaviisauksen, koska 400 V:n johtimen hankautunut eristys on valokaaririski eikä kosmeettinen vika.

Paino on toinen rajoitus. Täydellinen henkilöauton valjaat ovat yleensä 30-60 kg, ja pelkkä vetovoima voi olla 8-15 kg. Alumiinijohtimet pienentävät tätä lukua noin 30–45 prosenttia samalla virranmittausarvolla, kun otetaan huomioon suurempi poikkileikkaus ja paksumpi pääterakenne, mutta ne vaativat erityistä liitinpinnoitusta galvaanisen korroosion ja virumisen välttämiseksi puristuskohdassa. Kupari on edelleen yksinkertaisempi vaihtoehto alle 48 V:n jännitteelle ja lyhyille käyttöajoille.

Missä sähköauton johdotus epäonnistuu ensin

Vikaluettelo on lyhyt ja ennustettavissa, minkä ansiosta se on helppo suunnitella seuraaviin:

• Suojus päättyy toisesta päästä tai pitkällä letillä 360 asteen puristimen sijaan, mikä lisää säteilypäästöjä.
• Eristysluokka on alle järjestelmän jännitteen, mikä aiheuttaa hidasta hajoamista välittömän vian sijaan.
• Puristuskorkeus toleranssin ulkopuolella lisää vastusta ja lämpöä liittimessä pikalatauksen aikana.
• Puuttuva tai ohitettu lukitussilmukka, joten osittain paikallaan olevaa liitintä ei koskaan havaita.
• Lämpökierto akun ulostulossa yhdistettynä tiukkaan reitityksen kanssa, mikä johtaa tiivisteiden kulumiseen ja hankautumiseen.
• Signaaliparit on reititetty vetokaapelin viereen, mikä aiheuttaa ajoittaisia ​​vikoja, jotka katoavat penkiltä.

Standardit ja asiakirjat pyynnöstä

Standardit muuttavat mielipiteet hyväksymiskriteereiksi. Referenssit ovat ISO 6469-3 suurjännitejärjestelmien sähköturvallisuudesta, ISO 6722 autojen yksijohtimiskaapeleista, LV 216 -sarja 600 V ja 1 000 V suurjännitekaapelille, SAE J1673 ja J1654 suurjännitekaapelien ja liittimien suorituskyvylle, ISOCAR-21-2 ja USCAR-2-5 liitin ja USCAR-26 tunkeutumissuoja ja IEC 62196 latausliittimille.

Pyydä standardiviitteiden ohella todellisia tietoja: dielektrisen kestävyyden tulokset, tyypillisesti kaksinkertainen nimellisjännite plus 1 000 V yhden minuutin ajan; eristysresistanssi mitattuna 500 V DC:llä; 100 prosentin jatkuvuuden ja napaisuuden tarkastukset; sinetin eheystulokset erää kohti; ja puristuspoikkileikkaukset ulosvetovoimaarvoilla. Toimittaja, jolla on dokumentoitu prosessi ja muutoksenhallintajärjestelmä, on arvokkaampi kuin alhaisempi yksikköhinta, koska oranssin kaapelin äänetön materiaalinvaihto ei ole lopputarkastuksessa kiinni.

Mukautetun johdotuksen hankinta ilman uudelleenkäsittelyä

Suurin osa räätälöidyn valjasprojektin muokkauksesta tulee tiedoista, joita ei koskaan kirjoitettu muistiin. Alla oleva tarkistuslista kattaa kohdat, jotka luovat suurimman osan suunnittelumuutostilauksista:

1. Määritä jännitealue ja virtaprofiili, mukaan lukien jatkuva virta, huippuvirta ja toimintajakso.
2. Ilmoita kunkin kaapelisegmentin eristysluokka ja lämpötilaluokitus sen fyysisen sijainnin mukaan.
3. Yhdistä jokainen liitin sen liitäntäliittymään, mukaan lukien avain- ja lukitusominaisuudet, ilman vaihtoja ilman kirjallista lupaa.
4. Aseta taivutussäde, klipsien väli ja erotus signaalijohdoista suoraan piirustukseen tai 3D-malliin.
5. Vaadi ensimmäisen tuotteen tarkastus sekä erätason testitiedot jatkuvuudesta, dielektrisestä kestävyydestä ja tiivisteen eheydestä.
6. Vahvista jäljitettävyys ja muutosten valvonta, mukaan lukien eräkoodit ja ilmoitus ennen materiaalin tai prosessin muutosta.

7 tuuman kapasitiivinen kosketusnäyttö ajoneuvojärjestelmille Autojen 7 tuuman kapasitiivinen kosketusnäyttö, jossa on IPS-laajanäkymä, 10 pisteen monikosketus ja IP65-vastus, sopii räätälöityyn käyttöliittymän integrointiin ajoneuvojärjestelmiin. Näytä tuote →

Näyttö on hyödyllinen testitapaus. 7 tuuman kapasitiivinen kosketusnäyttö on samassa pienjännitejohtosarjassa kuin ohjain, jonka kanssa se puhuu, joten liittimen tyyppi, syöttöjännite ja asennussyvyys on kiinnitettävä yhteen piirustukseen ennen kuin jompikumpi osa irrotetaan. Sama logiikka pätee koko a räätälöity autoelektroniikka ohjelma: valjaat, kytkinlaitteet, ohjausmoduuli ja ihmisen ja koneen välinen rajapinta määritetään yhdessä tai ne korjataan yhdessä.

Sähköajoneuvon johdotus palkitsee lyhyen listan varhaisessa vaiheessa tehdyistä päätöksistä: oikea jännitealue, järjestelmäjännitteen yläpuolella oleva eristysluokka marginaalilla, molemmissa päissä päätetyt suojavaippa ja liitin, joka todistaa sen olevan paikallaan. Kaikki sen jälkeen on reititystä, dokumentaatiota ja testidataa. Käsittele näitä neljää kohdetta todellisilla luvuilla mieluummin kuin oletuksilla, ja valjaat lakkaavat olemasta rakenteen herkkä osa.