1. مقدمة موجزة عن تسخير الأسلاك ذات الجهد العالي
في السنوات الأخيرة ، مع الدعم القوي للدولة والترويج لها ، حقق تطوير سيارات الطاقة الجديدة في الصين تقدمًا كبيرًا ، ودخلت العديد من مركبات الطاقة الجديدة حياتنا اليومية واحدة تلو الأخرى.ببساطة ، تشير مركبات الطاقة الجديدة بشكل أساسي إلى استخدام وقود المركبات غير التقليدي كمصادر للطاقة (أو استخدام وقود المركبات التقليدي ، واستخدام أجهزة طاقة جديدة للمركبة) ، ودمج التقنيات المتقدمة في التحكم في طاقة السيارة والقيادة.سيارات بمبادئ متقدمة وتقنيات جديدة وهياكل جديدة.وهي تشمل بشكل أساسي المركبات الكهربائية النقية ، والمركبات الكهربائية طويلة المدى ، والمركبات الكهربائية الهجينة ، والمركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود ، ومركبات محركات الهيدروجين ، ومركبات الطاقة الجديدة الأخرى.
ولكن بغض النظر عن شكل مركبات الطاقة الجديدة ، فإن ميزتها الشائعة هي أنها تستخدم منصة جهد عالية مثل 300V ~ 600V أو أعلى ، بما في ذلك الأسلاك ، وجميعها لها نفس المتطلبات الأساسية ، أي تحت التداخل الكهرومغناطيسي نظام الحماية ينقل بأمان التيارات والفولتية العالية.تستخدم الكابلات عالية الجهد لتوصيل البطاريات عالية الجهد والمحولات وضواغط تكييف الهواء والمولدات ثلاثية الطور والمحركات ، وذلك لتحقيق نقل الطاقة والطاقة الكهربائية.ولكن يجب توضيح أن تسخير الأسلاك عالية الجهد للسيارات الكهربائية لا يعادل كابلات نقل الطاقة عالية الجهد في حياتنا اليومية ، ولكنه يتعلق فقط بنظام الجهد المنخفض للمركبات التقليدية.
2. متطلبات تسخير الأسلاك الكهربائية ذات الجهد العالي
1. الجهد
يتمثل الاختلاف الأساسي عن كابلات السيارات التقليدية في أن الهيكل يحتاج إلى أن يتم تصميمه لجهد مقداره 600 فولت ، وإذا تم استخدامه في المركبات التجارية والحافلات ، يمكن أن يصل الجهد المقنن إلى 1000 فولت.في المقابل ، أعلى.الكابلات المستخدمة حاليًا في السيارات التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي مصممة لجهد مصنّف يبلغ 60 فولت.
في حالة بقاء الطاقة المولدة بواسطة النظام (P = U × I) دون تغيير ، يمكن للجهد العالي أن يقلل من فقد الطاقة في نظام النقل (PLOSS = I2 × R) بسبب استخدام تيار أقل.
2. الحالي
تحتاج الكابلات ذات الجهد العالي إلى حمل تيارات عالية حيث تقوم الكابلات بتوصيل البطارية والعاكس والمحرك الكهربائي.اعتمادًا على متطلبات الطاقة لمكونات النظام ، يمكن أن يصل التيار إلى 250 أمبير إلى 450 أمبير.يصعب العثور على مثل هذه التيارات العالية في المركبات التي تسير بشكل تقليدي.في الواقع ، يرجع معدل نقل التيار بشكل أساسي إلى التأثير البديهي للمقطع العرضي للكابل ، لذا كيف يمكن ضمان موثوقية ناقل الحركة الحالي ، فإن Keyingfa لديها أداة اختبار خاصة يمكنها مراقبة حالة الاتصال بصريًا منطقة المقطع العرضي للكابل والتلامس والتلامس مع ملحقات التوصيل.شروط اختبار السحب ، بحيث يمكن للتيار أن يضمن النقل بالكامل.
3. درجة الحرارة
ينتج عن نقل التيار العالي ارتفاع استهلاك الطاقة وتسخين المكونات.لذلك تم تصميم كابلات الجهد العالي لتحمل درجات الحرارة المرتفعة.يمكن ملاحظة أن هناك زيادة أخرى في متطلبات درجة الحرارة.
في المقابل ، عادةً ما تستخدم المركبات الحالية كابلات مصنفة بدرجة حرارة 105 درجة مئوية ، وهي كافية ، طالما أن الكابلات غير مستخدمة في حجرة المحرك أو مناطق أخرى مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة.عادة ما تكون كابلات الجهد العالي للمركبة الكهربائية أعلى من درجة الحرارة هذه ، مثل 125 درجة مئوية أو 150 درجة مئوية.
إذا كان الطريق عبر السيارة الكهربائية غير مواتٍ ، فإن الشركة المصنعة للمعدات الأصلية ستطرح متطلبات أعلى لمقاومة درجات الحرارة العالية.مثل بالقرب من أنبوب العادم ، أمام المحرك ، خلف البطارية ، إلخ.
4. الحياة العملية
عادة ما يكون لصناعة السيارات عمر خدمة مصمم يبلغ 3000 ساعة عند مستوى درجة حرارة محدد.في معايير الكابلات المعترف بها (مثل ISO6722 ، ISO14572) ، تُستخدم هذه القيمة عادةً لاختبارات التقادم طويلة المدى.قد تتجاوز المتطلبات الخاصة للعملاء في مجال تطبيق الضغط العالي 3000 ساعة ، وقد يصل وقت التشغيل التراكمي في درجة الحرارة المحددة إلى 12000 ساعة.
5. تأثير التدريع
لا يحتاج كبل الجهد العالي نفسه إلى حماية ، لأنه لا ينقل بيانات مثل الكبل المحوري ، ولكنه يحتاج إلى منع أو تقليل الإشعاع عالي التردد الناتج عن مصدر طاقة التحويل في النظام من أن يتم حثه على المكونات المحيطة من خلال السلك.
على عكس المركبات التي تعمل بالوقود ، يصبح التيار المتردد ثلاثي الأطوار للتحكم في محركات السيارات الكهربائية ضروريًا.الجهد الجيبي الذي يحمل الطاقة يعادل إشارة نبضة بموجة مربعة ذات تردد مختلف.بسبب الحواف الحادة للنبضات عالية التردد ، تنبعث التوافقيات عالية الطاقة إلى المنطقة المحيطة.
يمكن حل مشاكل التداخل الكهرومغناطيسي تمامًا باستخدام طرق التدريع المناسبة.في بعض الحالات ، يلزم الجمع بين أنواع التدريع المختلفة لتلبية المتطلبات المختلفة لتأثيرات التدريع.
6. المرونة
يتمثل التحدي الذي واجهه تطوير المركبات الهجينة في كثير من الحالات في أن منصات السلسلة الحالية مصممة في الأصل فقط لاستيعاب محرك البنزين ومكوناته في المساحة المخصصة لمزيد من المكونات الكهربائية.حتى بدون الأسلاك ، يمكن توقع قيود المساحة.بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى مساحة للكابلات والموصلات ليتم توجيهها من خلالها.النتيجة المعتادة هي انحناء نصف قطر ضيق.
نظرًا للتصميم المتأصل للكابلات التقليدية ، يصعب التغلب على قوى الانحناء العالية.من أجل حل هذه المشكلة ، تعتبر الكابلات عالية الجهد ذات المرونة العالية أمرًا بالغ الأهمية.فقط مع تصميم مرن نسبيًا ، يمكن تحقيق التوجيه عبر السيارة بسهولة.
7. مقاومة الانحناء
إذا كان المحرك موجودًا بالقرب من الأجزاء المتحركة للمركبة ، مما تسبب في اهتزاز مستمر للكابلات ذات الجهد العالي المتصلة ، فيجب تصميمه لتحمل الانحناء الدوري العالي لضمان مقاومة جيدة للانثناء.
8. تحديد الهوية
نظرًا لمخاطر التطبيق المتزايدة المرتبطة بالجهد العالي ، تحدد معايير مختلفة أنه يجب تمييز الكابلات ذات الجهد العالي بصريًا عن كبلات السيارات العادية ، ويجب أن يكون السطح المحدد بلون برتقالي ساطع.
في نفس الوقت ، يمكن أيضًا طباعة محتوى تحذير وعلامات خاصة ، مثل "تنبيه! جهد عالٍ 600 فولت" ، شعار برق عالي الجهد ، إلخ.
3. حالة التوحيد القياسي لكابلات السيارة الكهربائية
استجابة للتحديات المذكورة أعلاه ومتطلبات الكابلات عالية الجهد لتطبيقات المركبات الكهربائية ، من الضروري وضع معايير جديدة للكابلات لتلبية احتياجات الموردين ومصانع تسخير الأسلاك ومصنعي المعدات الأصلية.
يتم تنفيذ هذا العمل من قبل مجموعة عمل كابلات السيارات (ISO / TC22 / SC3 / WG4) التابعة للجنة الفرعية الكهربائية والإلكترونية التابعة للجنة الفنية للمركبات على الطرق التابعة للمنظمة الدولية للتوحيد القياسي.
يمكن رؤيته في ISO6722 ، والذي يعتمد على معيار الكبل 600V المشترك والمعدّل لتلبية احتياجات كابلات 600V.لأن معظم متطلباتها لا تزال عامة جدًا ، ولكن غالبًا لا تأخذ في الاعتبار التصميم الخاص الذي تتطلبه كابلات الجهد العالي.أجرى ISO14572 أيضًا مراجعات مماثلة.
في الوقت الحاضر ، يعد توحيد الكابلات ذات الجهد العالي بجهد أعلى من 600 فولت موضوعًا لمجموعات العمل المختلفة.الرقم القياسي هو ISO17195.
ستعمل SAE على ضبط المواصفات الحالية للجهد العالي (600 فولت) SAE J1654 للكابلات ذات الجهد العالي والجهد المقنن من 600 إلى 1000 فولت ، وسيحدد المعيار SAE J2840 الذي تم إنشاؤه حديثًا والذي لم يتم نشره بعد الكابلات المحمية.
LV هي مواصفات المشتريات المشتركة لشركات السيارات الخمس الكبرى في ألمانيا.حاليًا ، تم إطلاق معيار LV216 لكابل الجهد العالي للمركبة الكهربائية بجهد 600 فولت.يغطي الكابلات المحمية أحادية النواة ومتعددة النواة.
تتم صياغة معايير صناعة السيارات الوطنية في بلدي للكابلات المحمية ذات الجهد العالي ، وسيصل الفولتية المقدرة إلى 1000 فولت.
4. التصميم الإنشائي لكابلات الجهد العالي للسيارات الكهربائية
يصعب تحديد المنتجات القياسية والمتطلبات المحددة للغاية.الغرض من هذه المقالة هو معالجة اعتبارات التصميم الأساسية للتغلب على التحديات الموضحة أعلاه من خلال تطبيق مبادئ بناء كبلات الجهد العالي المتقدمة.
1. تصميم موصل
يتم تحديد مرونة الكابلات ذات الجهد العالي في الغالب من خلال تصميم الموصلات.هذا هو السبب في أن الكابلات ذات الجهد العالي تستخدم موصلات خاصة مع عدد كبير من الخيوط الأحادية ذات القطر الصغير جدًا.يتم تجميع عدد معين من الخيوط الأحادية وتثبيتها أولاً ، ثم إعادة لفها بشكل متركز لتشكيل الموصل اللين الذي يتطلبه كابل الجهد العالي.
ميزة أخرى لمزيد من الجذور هي أفضل مقاومة الانحناء.يمكن أن يؤدي تقصير مسار الشريط أيضًا إلى تحسين عمر الانحناء لكابلات الجهد العالي.
2. مادة عازلة
إن اختيار المواد العازلة بشكل أساسي هو مراعاة متطلبات مقاومة الحرارة والقوة الميكانيكية.تظل الموصلات المجدولة المصممة خصيصًا مرنة نظرًا للاختيار العقلاني للمواد الأكثر ليونة من كابلات البطارية القياسية.يعتمد تسخير الأسلاك عالية الجهد من Keyingfa مواد مثبطة للهب قياسية جديدة لمركبة الطاقة ، ومواد الكابل باللون البرتقالي
3. برقي
عندما يحتوي الكبل على نوى متعددة ، فمن الضروري عادةً لف النوى معًا.من أجل التعويض عن التشوه الناجم عن التواء نوى الكابلات ذات الجهد العالي ، يلزم وجود معدات خاصة تسمى فك اللف.خلال هذه العملية ، تدور بكرة الدفع المجهزة بآلة التجديل الخاصة في الاتجاه المعاكس بالنسبة لاتجاه الجدل.هذا ضروري لمنع تشوه توتر الكابل.كابلات التيار العالي بشكل خاص ،
وفقًا لهيكل الكبل ، تُستخدم الحشوات عادةً لضمان تركيز الكبل المحمي بدرجة عالية ، وأخيراً للحصول على كبل عالي الجهد مُرضٍ.يحافظ استخدام الشريط على النوى المجدولة على مرونة الكابل.
4. درع
نظرًا لمتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) ، تُستخدم أسلاك نحاسية متعددة لتشكيل درع مضفر.الأسلاك النحاسية المعلبة تجعلها أقوى ضد التأثيرات البيئية مثل الأكسدة.يمكن الحفاظ على مرونة التصميم باستخدام الأسلاك النحاسية الدقيقة
يجب أن يكون للدرع معدل تغطية يزيد عن 90٪ للتغلب على مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي التي تم تقديمها مسبقًا.
وفقًا للاحتياجات المختلفة لتأثير التدريع ، يمكن دمج التدريع المضفر مع أنواع أخرى من التدريع ، مثل فيلم الألمنيوم والبلاستيك المركب.يمكن لف الدرع بطبقة من القماش غير المنسوج لضمان سهولة تقشير الغلاف أثناء التجميع.
5. غمد
مثل عزل اللب ، يتم اختيار مادة الغمد وفقًا للمتطلبات الحرارية والميكانيكية.تعتبر الخصائص البيئية مثل مقاومة السوائل والتآكل مهمة أيضًا بشكل خاص للأغماد بسبب الاتصال المباشر.تعتمد هذه الخصائص بشكل أساسي على نوع مادة الغمد المختارة وإلى حد ما أيضًا على تصميم بناء الغلاف.
إذا كانت المتطلبات الخاصة ، مثل التغلب على تآكل بيئة مركبة التركيب ، تتطلب مقاومة تآكل متزايدة ، فيجب أخذ ذلك في الاعتبار عند اختيار المواد.غالبًا ما يتم محاكاة ظروف العالم الحقيقي باستخدام معدات الاختبار للتحقق من هذه الخصائص.
يستفيد اختيار مادة أكثر ليونة من المرونة ، مما قد يؤدي إلى مقاومة تآكل أقل لكابل الجهد العالي.
وفقًا للوائح ذات الصلة ، يجب أن تكون سترة البثق بلون برتقالي فاتح ، ويمكن أيضًا إضافة علامات تحذير خاصة للجهد العالي وفقًا للوائح.
خامسا الملخص
بصفته الناقل الرئيسي لإخراج الطاقة في السيارات الكهربائية ، يعد تسخير الأسلاك عالية الجهد أحد المكونات الرئيسية لأداء السيارة وسلامتها.لا ينبغي النظر إلى البحث والتطوير وتصميم أحزمة الأسلاك عالية الجهد فقط من منظور السيارة بأكملها ، ولكن أيضًا من منظور المواد الخام والموصلات وموردي المكونات وما إلى ذلك في حالة عدم توحيد معايير الصناعة بعد ، يجب أن نعمل معًا لصياغة بيئة الاستخدام الفعلي لها معيار موحد يتطلع إلى المستقبل.وبهذه الطريقة ، يمكن زيادة تحسين سلامة السيارات الكهربائية ، وفي الوقت نفسه ، من المفيد أيضًا تقليل تكاليف تصميم وتصنيع أحزمة الأسلاك ذات الجهد العالي ، وتقديم المساهمات اللازمة لتعزيز تطوير الكهرباء مركبات.