電動(dòng)汽車(chē)中的高壓線束
發(fā)布時(shí)間：03/16 —— 2023
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汽車(chē)線束整體可分為低壓線束和高壓線束兩種，傳統(tǒng)燃油汽車(chē)主要采用低壓線束。隨著電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的推動(dòng)，汽車(chē)行業(yè)正在加速數(shù)據(jù)連接、電氣化方面的創(chuàng)新。高壓線纜和高壓連接器組成的高壓線束系統(tǒng)隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展進(jìn)展頻頻。高壓線束是由線芯，端子和連接器和屏蔽層覆蓋物等組成，是電動(dòng)汽車(chē)高壓系統(tǒng)里主要的傳輸載體。雖然高壓線束的數(shù)量不多，但是其電氣性能和物理特性對(duì)工藝和材料的要求都遠(yuǎn)超低壓線束，非常嚴(yán)苛。粗線徑、高電壓、厚絕緣、耐熱高是高壓線束的特點(diǎn)。粗線徑按照電纜的尺寸分類(lèi)，是大于10mm2（6AWG）的線纜，這類(lèi)線纜在布線、屏蔽、成本、安全等方面的挑戰(zhàn)非常多。僅是布線就有著非常多的細(xì)節(jié)與要求，比如就近原則，使用盡可能少的高壓電纜來(lái)完成走向布置來(lái)滿足高壓電氣設(shè)計(jì)需求并滿足整車(chē)降本增效和減重的目的。高電壓這一部分是老生常談的話題，高壓系統(tǒng)工作時(shí)放電電流達(dá)到數(shù)幾十安，甚至高達(dá)數(shù)百安。高電壓上做得稍有差池輕則過(guò)熱，重則發(fā)生高溫或燃燒事故。高電壓要求下的線束系統(tǒng)在成本和技術(shù)上門(mén)檻比其他場(chǎng)景都會(huì)高出不少。目前電動(dòng)汽車(chē)上的高壓線束主要集中用于連接高壓盒與DC/DC、車(chē)載充電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、空調(diào)PTC等設(shè)備。根據(jù) EVWIRE 數(shù)據(jù)，電動(dòng)汽車(chē)線束ASP平均在 5000 元左右，其中高壓線束ASP約為2500元。高壓線束的屏蔽性能十分重要，線束中的連接器屏蔽性能我們?cè)谄?chē)高壓連接器中有過(guò)詳細(xì)的分析，線纜的屏蔽則更為復(fù)雜。線纜最中心的導(dǎo)體部分，目前通常選擇銅或者鋁作為導(dǎo)體材料，導(dǎo)體材料上往往覆蓋著很多層屏蔽和絕緣層。最靠近線纜導(dǎo)體部分的是內(nèi)絕緣層，內(nèi)絕緣層上會(huì)添加一層編織屏蔽層，編織屏蔽層則有箔屏蔽層，然后最外面是外絕緣層，這是典型的高壓線纜屏蔽組件的構(gòu)成。高壓線束中的線纜屏蔽設(shè)計(jì)中很容易遇到的是線纜的變形，變形會(huì)嚴(yán)重干擾連接器和線纜的壓接，帶來(lái)很多隱患。高壓線纜上剛性的保護(hù)罩可以減少車(chē)輛碰撞造成的損害，保護(hù)層通常由鍍錫銅編織，耐用并且難以切割。但是現(xiàn)在一些線纜廠商和汽車(chē)廠商開(kāi)始嘗試去使用去屏蔽的高壓線纜，以此來(lái)簡(jiǎn)化整個(gè)線束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本，減少整車(chē)重量并減少高壓線纜的工藝難度。在線纜切割編織屏蔽層過(guò)程中很容易損壞底層絕緣，引發(fā)短路、電氣干擾和其他電氣危險(xiǎn)。不過(guò)，去除線束的屏蔽的前提是不會(huì)降低整車(chē)高壓EMC性能，也就是說(shuō)其他高壓部件增強(qiáng)了抗干擾或抑制電磁干擾的能力，才能考慮去除線纜的屏蔽。為了降低成本，減少整車(chē)重量，線束開(kāi)始去屏蔽層，那么更影響整車(chē)重量的線纜原材料也開(kāi)始發(fā)生改變。銅，是傳統(tǒng)高壓線束主要的線纜原材料，基本上各廠商默認(rèn)都是選擇銅線來(lái)做高壓線束。電動(dòng)汽車(chē)輕量化的趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)了新材料線束需求的產(chǎn)生與發(fā)展。目前較為認(rèn)可的是采用鋁來(lái)代替銅。鋁成本更低，蘇聯(lián)導(dǎo)電性比銅低了近40%，但其重量也只有銅的30%。目前市場(chǎng)上鋁線束的價(jià)格普遍只有銅線束的75%左右。基于鋁的高壓線束在市場(chǎng)上有了一些應(yīng)用，但是挑戰(zhàn)也不小。導(dǎo)電率的差距讓基于鋁的高壓線束想要達(dá)到銅高壓線束的水平，需要加大線纜的尺寸，這對(duì)電動(dòng)汽車(chē)空間上的容量是個(gè)挑戰(zhàn)。另一個(gè)問(wèn)題是氧化，鋁材料很容易生成氧化鋁使得線纜在和連接器接觸的表面大大增加電阻，容易氧化的材料對(duì)壓接也提出了更高的要求，目前工藝很難實(shí)現(xiàn)用鋁高壓線束完美替代銅高壓線束，替代過(guò)程并沒(méi)有想象中那么順利。在電動(dòng)汽車(chē)擴(kuò)張的帶動(dòng)下，高壓線束作為關(guān)鍵部件其市場(chǎng)規(guī)模也在迅速擴(kuò)大，在這條賽道上，不管是老牌的外企還是新興的國(guó)產(chǎn)自主品牌都有著不少機(jī)會(huì)。
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