Sähköautojen korkeajännitejohtosarjat toimivat jännitteillä 400–800 V ja ovat turvallisuuskriittisiä komponentteja. Ne yhdistävät akuston, invertterin, sähkömoottorin, latausjärjestelmän ja lämpötilanhallinnan.
Tässä oppaassa käsittelemme korkeajännitejohtosarjojen erityisvaatimukset, standardit ja valmistusprosessin parhaat käytännöt.
Korkeajännitteen perusteet
Sähköautoissa korkeajännitejärjestelmä toimii tyypillisesti 400 V:n tai 800 V:n jännitteellä. Virrat voivat olla satoja ampeereja, mikä asettaa erityisvaatimuksia johtimien mitoitukselle, liittimien kontaktivastukselle ja eristykselle.
Korkeajännitejohtosarjat erotellaan matalan jännitteen johtosarjoista oranssilla ulkovaipalla kansainvälisen standardin mukaisesti.
Tunnista kaikki korkeajännitejärjestelmän komponentit ja niiden väliset yhteydet
Ymmärrä 400 V ja 800 V järjestelmien erot suunnitteluvaatimuksissa
Käytä oranssia ulkovaippaa korkeajännitejohdinten tunnistamiseen
Turvallisuusvaatimukset
Korkeajännitejohtosarjojen turvallisuusvaatimukset määritellään standardeissa ISO 6469, IEC 60664 ja SFS-EN 60664. Vaatimukset kattavat sähköisen eristyksen, mekaanisen suojauksen, kosketussuojan ja vikatilanteen käsittelyn.
Johtosarjan on kestettävä onnettomuustilanne ilman sähköiskun vaaraa. HVIL-piiri (High Voltage Interlock Loop) varmistaa, että korkeajänniteyhteys katkeaa automaattisesti, jos liitin irrotetaan tai kaapeli vaurioituu.
Suunnittele HVIL-piiri kaikkiin korkeajänniteliittimiin
Varmista riittävä eristysväli ja ryömintäväli standardien mukaisesti
Testaa eristysresistanssi ja jännitelujuus jokaisen kokoonpanon osalta
Materiaalit ja komponentit
Korkeajännitejohtimissa käytetään monisäikeistä kuparia silikonieristuksellä, joka kestää korkeita lämpötiloja ja on erittäin joustava. Johdinpoikkipinnat vaihtelevat tyypillisesti 16 mm²:stä 95 mm²:iin virran mukaan.
Korkeajänniteliittimet ovat erikoissuunniteltuja komponentteja, joissa on integroitu HVIL-piiri, tiivisteet ja mekaaninen lukitus. Ne täyttävät IP6K9K-suojausluokan vaatimukset.
Valitse johtimet riittävällä poikkipinnalla virrankulutuksen ja lämpenemisen mukaan
Käytä ainoastaan sertifioituja korkeajänniteliittimiä
Varmista kaikkien materiaalien palonkestävyys FMVSS 302 -standardin mukaisesti
Suunnitteluperiaatteet
Korkeajännitejohtosarjan suunnittelussa korostuvat turvallisuus, EMC-yhteensopivuus ja lämpötilanhallinnan ovat ensisijaisia. Reititys suunnitellaan siten, että johtosarja on suojattu kolhuilta ja on helposti huollettavissa.
Korkeajännitejohtimet reititetään erillään matalan jännitteen johdoista EMI-häiriöiden minimoimiseksi. Minimieroetäisy riippuu jännitetasosta ja suojausmenetelmästä.
Erota korkeajännitejohtimet matalan jännitteen johdoista
Suunnittele riittävät taivutussäteet paksuille korkeajännitekaapeleille
Varmista johtosarjan huollettavuus ja vaihdettavuus
EMC-suojaus
Korkeajännitejohtosarjojen EMC-suojaus on kriittistä, koska invertteri ja sähkömoottori tuottavat merkittäviä sähkömagneettisia häiriöitä. Ilman riittävää suojausta häiriöt voivat vaikuttaa ajoneuvon muihin elektronisiin järjestelmiin.
Suojausmenetelmiä ovat metallisuojapunos, suojatut liittimet ja maadoitusstrategia. Suojaus on yhdistettävä ajoneuvon kokonais-EMC-suunnitteluun.
Käytä 360° suojapunosta korkeajännitekaapeleissa
Varmista suojauksen maadoitus molemmista päistä
Testaa EMC-vaatimustenmukaisuus CISPR 25 -standardin mukaisesti
Valmistus ja testaus
Korkeajännitejohtosarjojen valmistus vaatii erikoistyökaluja ja koulutettua henkilöstöä. Puristusliitokset tehdään hydraulisilla puristuskoneilla, ja jokainen liitos tarkastetaan puristuskorkeuden mittauksella.
Testaus sisältää jatkuvuustestin, eristysvastusmittauksen (1 000 V DC), HiPot-testin (2,5 kV AC tai vastaava DC), HVIL-piirin toimintatarkastuksen ja vuototestin.
Suorita 100 % HiPot-testi jokaiselle valmiille johtosarjalle
Tarkista HVIL-piirin toiminta testiprotokollan mukaisesti
Dokumentoi kaikki testauksen tulokset ja arkistoi ne vähintään 15 vuotta
Tulevaisuuden näkymät
800 V järjestelmien yleistyminen asettaa uusia vaatimuksia eristykselle ja komponenteille. Samalla alumiinijohtimien käyttö yleistyy painon ja kustannusten vähentämiseksi kuparin sijaan.
Piikarbidin (SiC) tehoelektroniikan yleistyminen nostaa kytkentätaajuuksia, mikä asettaa uusia vaatimuksia EMC-suojaukselle. Johtosarjan integrointi ajoneuvon rakenteeseen (structural wiring) on kehittyvä trendi.
Valmistaudu 800 V järjestelmien tiukempiin eristysvaatimuksiin
Arvioi alumiinijohtimien soveltuvuus sovelluksessasi
Seuraa SiC-teknologian vaikutusta EMC-vaatimuksiin