新能源汽車的導(dǎo)線選型

用于混動(dòng)及電動(dòng)車的高壓導(dǎo)線的主要特性包括：

1額定電壓

導(dǎo)線的額定電壓是導(dǎo)線能夠持續(xù)承受并不會(huì)使導(dǎo)線的基本特性出現(xiàn)退化的交/直流有限電壓值。

在電池系統(tǒng)的回路中，最大額定電壓可以達(dá)到直流600V，在導(dǎo)線選型時(shí)需要特別關(guān)注廠商對于導(dǎo)線工作電壓的規(guī)定。導(dǎo)線的額定電壓應(yīng)該大于回路的最大電壓。

2安培容量

導(dǎo)線的安培容量是諸多因素共同作用的結(jié)果。例如：

導(dǎo)線尺寸

導(dǎo)線材料

導(dǎo)線長度

線芯電阻系數(shù)

導(dǎo)線的安培容量以及容許溫升是與導(dǎo)線規(guī)格截面積密切相關(guān)的?？梢猿醪礁鶕?jù)例如線圖的特定規(guī)格的導(dǎo)線發(fā)煙曲線來進(jìn)行選擇。

圖*—M6040導(dǎo)線發(fā)煙曲線

導(dǎo)線發(fā)煙曲線和fuse曲線對比匹配

3工作溫度

導(dǎo)線工作溫度可以分為持續(xù)工作溫度和最高過載溫度。這些溫度可以通過測量導(dǎo)線絕緣皮表面測得。

持續(xù)工作溫度

持續(xù)溫度是導(dǎo)線絕緣層承受3000小時(shí)（引自ISO標(biāo)準(zhǔn)）并無異常的溫度。此溫度是通過測量導(dǎo)線絕緣層表面而得。容許的穩(wěn)態(tài)（持續(xù)）電流造成的導(dǎo)線總溫度要少于持續(xù)工作溫度。對于持續(xù)工作狀態(tài)，在給定的環(huán)境溫度條件下導(dǎo)線的穩(wěn)態(tài)安培容量定義是指特定的電流，導(dǎo)線持續(xù)此電流承受3000小時(shí)并且不會(huì)超過絕緣層的持續(xù)工作溫度。

4最大過載溫度

最大過載溫度是指在導(dǎo)線絕緣層持續(xù)工作溫度的基礎(chǔ)在加上60℃。導(dǎo)線能夠承受此溫度達(dá)到一個(gè)小時(shí)。容許過載電流會(huì)造成總的導(dǎo)線溫度要少于過載工作溫度。過載情況可能會(huì)縮短導(dǎo)線的整體壽命，但并不會(huì)造成導(dǎo)線的損壞。

5短路電流的熱效應(yīng) - I2t

當(dāng)短路發(fā)生時(shí)大量的熱能將會(huì)產(chǎn)生。測量短路電流的I2t的耐熱性是高壓導(dǎo)線的一個(gè)重要的性能參數(shù)。I 代表短路電流（RMS），t代表短路時(shí)間（單位秒）。

6導(dǎo)線發(fā)煙曲線

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。

圖*—導(dǎo)線發(fā)煙曲線

a) 導(dǎo)線初步選型的步驟如下：

首先根據(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。

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

選型工具：導(dǎo)線M-Spec、導(dǎo)線BOD選型參考文件

輸出信息：導(dǎo)線規(guī)格，如M6040規(guī)格系列

表*—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35mm2或50mm2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35mm2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。

如下圖，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。

圖*—導(dǎo)線特性曲線

c) 將選出的線徑規(guī)格導(dǎo)線信息按照一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。

輸入信息：”CableSimulation Tool”輸入信息（如下表）

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）

表*—“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。

圖*—“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)演算失敗是會(huì)自動(dòng)對于最初選型的導(dǎo)線線徑規(guī)格進(jìn)行升級并重新演算，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。

?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）

系統(tǒng)內(nèi)部模擬演算流程圖過程如下:

圖*—模擬演算流程

圖*— 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：

舉例：我們得到如下導(dǎo)線發(fā)煙和保險(xiǎn)絲熔斷的電流/時(shí)間曲線，我們以玻璃管型保險(xiǎn)絲和35sq導(dǎo)線（150℃環(huán)境發(fā)煙曲線）為例可以分析歸納出以下四種情況：? 安全區(qū)域? 有限安全區(qū)域? 保險(xiǎn)絲熔斷區(qū)域?保險(xiǎn)絲瞬間熔斷區(qū)域

圖*—保險(xiǎn)和導(dǎo)線校核曲線

區(qū)域一、Safety Area – 安全區(qū)域（紅色區(qū)域）

在紅色區(qū)域范圍內(nèi)，保險(xiǎn)色熔斷曲線和導(dǎo)線發(fā)煙曲線無限接近225A垂直線但并為相交。說明當(dāng)電流小于225A時(shí)長時(shí)間工作狀態(tài)下，保險(xiǎn)能夠保持不熔斷而導(dǎo)線也沒有出現(xiàn)發(fā)煙現(xiàn)象，都能正常工作。

區(qū)域二、Limited Safety Area – 有限安全區(qū)域（黃色區(qū)域）

黃色區(qū)域在225A和410A縱軸垂線之間，35sq導(dǎo)線發(fā)煙曲線先與410A垂直線在140s的縱坐標(biāo)垂線相交。

說明在225A和410A之間的電流范圍，導(dǎo)線會(huì)先于保險(xiǎn)絲熔斷而出現(xiàn)發(fā)煙現(xiàn)象。所以當(dāng)客戶的電流要求在大于225A小于410A情況下，此玻璃管型保險(xiǎn)絲與35sq導(dǎo)線的匹配存在風(fēng)險(xiǎn)。

所以需要明確客戶的電流要求以及峰值持續(xù)時(shí)間，當(dāng)客戶端峰值持續(xù)時(shí)間小于客戶電流對應(yīng)的導(dǎo)線臨界發(fā)煙時(shí)間，那么保險(xiǎn)絲不會(huì)熔斷而導(dǎo)線也不會(huì)發(fā)生發(fā)煙現(xiàn)象，均能正常工作，但實(shí)際上保險(xiǎn)絲未能起到熔斷保護(hù)的作用。

區(qū)域三、Fusing Area - 保險(xiǎn)絲熔斷保護(hù)區(qū)域（綠色區(qū)域）

綠色區(qū)域在410A和1000A的區(qū)間范圍內(nèi)，保險(xiǎn)絲熔斷曲線先于導(dǎo)線發(fā)煙曲線與縱坐標(biāo)垂線相交，、保險(xiǎn)絲會(huì)先于導(dǎo)線發(fā)煙而提前熔斷從而起到保護(hù)電路的作用。

區(qū)域四、Instant Fusing Area - 瞬間熔斷區(qū)域（藍(lán)色區(qū)域）

保險(xiǎn)絲熔斷曲線與電流橫坐標(biāo)相交與1s的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，說明在大于1000A的電流情況下，保險(xiǎn)會(huì)在1S以內(nèi)瞬間熔斷，而導(dǎo)線不會(huì)發(fā)煙正常工作。

審核編輯：湯梓紅