EV 配線の説明: 高電圧ケーブル、ハーネス、低電圧システム

300 V 定格の 35 mm2 オレンジ ケーブルは、圧着がどれほどきれいに見えても 400 V パックには耐えられません。ほとんどの電気自動車の配線問題は、同じ 3 つの不一致に遡ります。それは、システム電圧よりも低い絶縁クラス、高電圧インターロック ループのないコネクタ、または片端のみで終端されたシールドです。これら 3 つを正しく設定すれば、ハーネスの残りの部分は信頼性を賭けたものではなく、配線と保守性の向上につながります。

以下のセクションでは、トラクション配線を低電圧制御配線から分離し、仕様で実際に重要な数値を示し、調達リスクが通常どこに隠れているかを指摘します。

高電圧ドメインと低電圧ドメインは 2 つの異なる購入問題です

ワイヤーゲージではなく、電圧ドメインから始めます。プラグイン ハイブリッド パックは 100 V ～ 200 V で動作しますが、バッテリー電気パックは通常 400 V で動作し、現在新しいモデルでは 800 V プラットフォームが一般的です。同時に、シート、照明、ディスプレイ、車体の電子機器は依然として 12 V、24 V、または 48 V で動作します。この 2 つのドメインはシャーシを共有していますが、他にはほとんど何も共有していません。つまり、絶縁、コネクタ、テスト ルーチンが異なり、サプライヤーも異なることがよくあります。

要件がこれほど大きく異なるため、12 V ボディ ハーネスに優れたサプライヤーが自動的に牽引ケーブル アセンブリの資格を得るわけではなく、その逆も同様です。 1 つのベンダーが両方を扱う場合、実際的な利点はインターフェイス制御です。バッテリー冷却ポンプに電力を供給する低電圧ブランチとそのポンプへの高電圧供給が、同じ配線と温度の仮定に基づいて設計されます。

高電圧ケーブルの内部: 絶縁クラス、シールド、およびコネクタ

牽引ケーブルが耐用年数に耐えられるかどうかは、3 つの特性によって決まります。 1つ目は絶縁クラスです。自動車用単芯高電圧ケーブルは一般的に定格 600 V または 1,000 V で、通常の誘電体として架橋ポリエチレンが使用され、インバーターや DC-DC コンバーターの近くでケーブル温度が約 180 ℃ に達する場合にはシリコーンが使用されます。部分放電とトラッキングは、ハードショートが発生するずっと前に始まるため、測定された電流が控えめに見える場合でも、定格が 300 V しかないケーブルは 400 V システムには入りません。

2つ目はシールドです。牽引ケーブルは、非常に高速な電圧遷移を伴うスイッチング電流を伝送し、シールドされていない配線は広帯域ノイズを車両自体のセンサー配線と無線受信に放射します。両端が 360 度で終端されたフォイルと編組の構造にそのエネルギーが含まれています。一端を接地したシールドはケーブルをアンテナに変えるだけですが、これはアフターマーケットのビルドで最も一般的でありながらも明らかではない間違いの 1 つです。

3 つ目はコネクタ インターフェイスです。2 段階のラッチ、タッチセーフのフィンガープルーフ コンタクト、相互嵌合を防止するキー付きハウジング、およびコンタクタが閉じる前にコネクタが完全に装着されていることをコントローラに通知するインターロック ループです。 IP67 の嵌合シールは合理的なベースラインであり、蒸気洗浄が期待される場合は IP6K9K となります。

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導体の断面積、絶縁クラス、コネクタ ファミリはプラットフォームごとに異なるため、テスラ、メルセデス ベンツ、BMW モデルのハーネスは通常、カタログから選択するのではなく、車両固有の図面に従って構築されます。プロジェクトで、現場で長さに合わせて切断された緩んだケーブルの代わりに、追跡可能な材料を使用した定義されたアセンブリが必要な場合は、これが正しい出発点となります。

低電圧配線が車両のロジックを実行

低電圧ネットワークがなければ、機内にあるものは何も動きません。シート調整、アームレスト ディスプレイ、環境照明、ドア ロック、ボディ コントロールはすべて、電力とデータを一緒に伝送するハーネスに依存しています。牽引ケーブルが絶縁耐力と電流容量で判断されるのに対し、低電圧ハーネスは電圧降下、コネクタの保持力、および信号の完全性で判断されます。

データは、後期段階で驚きが現れる場所です。 CAN FD と LIN は依然として主力ですが、100BASE-T1 と 1000BASE-T1 イーサネット リンクには、制御されたインピーダンスのツイスト ペア、整合ペアの長さ、およびトラクション走行からの物理的な分離が必要です。シートモーターの給電にかかる 0.5 ボルトの電圧降下は無害です。電流センサーラインに誘導されるノイズの量は同じではありません。

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コントロールユニットはこれらのハーネスのもう一方の端にあります。複数のリレー出力、CAN または RS485 通信、および IP65 または IP67 ハウジングを備えた密閉型モジュールにより、ワイヤの束が推測ではなく診断できるシステムに変わります。レビュー中 車両制御モジュールの安全上の役割 どの負荷が出力を監視するに値し、どの負荷が単純なヒューズ付き回路に留まるかを判断する場合に役立ちます。

ルーティング、曲げ半径、および重量の予算

高電圧ケーブルの配線ルールは、初めて構築する人のほとんどが予想するよりも厳格です。実際的なルールは、負荷がかかった状態での最小曲げ半径はケーブル外径の 4 ～ 6 倍で、最初の曲げの前に各コネクタの後ろに少なくとも 50 mm の直線部分があります。およそ 150 mm ～ 300 mm の間隔でクリップを配置すると、ケーブルが振動中に鞭打たれるのを防ぎます。また、400 V 導体の絶縁体が擦れると、表面上の欠陥ではなくアークの危険性があるため、板金を通過するたびにグロメットまたはエッジ トリムが必要になります。

重量は 2 番目の制約です。乗用車用ハーネス セット全体の重量は通常 30 kg ～ 60 kg で、牽引部分だけでも 8 kg ～ 15 kg になることがあります。アルミニウム導体は、より大きな断面積とより厚い終端設計を考慮すると、同じ電流定格に対してその数値をおよそ 30 ～ 45% 削減しますが、圧着部での電食やクリープを回避するために特殊な端子メッキが必要です。 48 V 未満および短期間の動作では、依然として銅がよりシンプルな選択肢となります。

EV の配線が最初に失敗する場所

障害リストは短く、予測可能なため、次のことを考慮した設計が容易になります。

• シールドは一方の端で終端されるか、360 度クランプの代わりに長いピグテールで終端され、放射エミッションが増加します。
• 絶縁クラスがシステム電圧を下回っているため、即時の障害ではなくゆっくりと劣化が生じます。
• クリンプハイトが公差を超えているため、急速充電中に端子に抵抗と熱が加わります。
• インターロック ループが欠落しているかバイパスされているため、部分的に取り付けられたコネクタは検出されません。
• バッテリーパック出口での熱サイクルと緻密な配線の組み合わせにより、シールの摩耗や擦れが発生します。
• 信号ペアが牽引ケーブルの横に配線されているため、ベンチ上で消える断続的な障害が発生します。

要求する規格と文書

標準は意見を受け入れ基準に変えます。関連する参考文献としては、高電圧システムの電気的安全性に関する ISO 6469-3、単芯自動車用ケーブルに関する ISO 6722、600 V および 1,000 V の高電圧ケーブルに関する LV 216 シリーズ、高電圧ケーブルおよびコネクタの実践に関する SAE J1673 および J1654、コネクタおよび端子の性能に関する USCAR-2 および USCAR-21、侵入保護、および充電コネクタ用の IEC 62196。

標準リファレンスとともに、実際のデータも求めてください。絶縁耐力の結果、通常は定格電圧の 2 倍に 1,000 V を 1 分間加えたもの。絶縁抵抗は500 V DCで測定。 100% の導通と極性のチェック。ロットごとのシールの完全性の結果。圧着断面と引き抜き力の値。文書化されたプロセスと変更管理システムを備えたサプライヤーには、単価が低い以上の価値があります。オレンジ色のケーブル上の静かな材料の置き換えは最終検査で引っかからないからです。

やり直しのないカスタム配線の調達

カスタム ハーネス プロジェクトの手直しのほとんどは、書き留められていない情報に基づいて行われます。以下のチェックリストは、エンジニアリング変更指示の大部分を生成するポイントをカバーしています。

1. 連続電流、ピーク電流、デューティ サイクルなどの電圧ドメインと電流プロファイルを定義します。
2. 各ケーブルセグメントの絶縁クラスと温度定格を物理的な位置別に記載します。
3. キーイング機能やインターロック機能を含むすべてのコネクタをその嵌合インターフェイスに適合させ、書面による承認なしに代替品を使用することはできません。
4. 曲げ半径、クリップ間隔、信号配線からの分離を図面上または 3D モデルに直接入力します。
5. 導通性、絶縁耐力、シールの完全性については、初品検査に加えてロットレベルのテストデータが必要です。
6. バッチコードや材料やプロセスの変更前の通知など、トレーサビリティと変更管理を確認します。

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ディスプレイは有用なテストケースです。 7 インチの静電容量式タッチ スクリーンは、通信先のコントローラーと同じ低電圧ハーネスに設置されているため、コネクタのタイプ、供給電圧、取り付けの深さはすべて、いずれかの部品がリリースされる前に 1 つの図面で確定する必要があります。同じロジックが複数のシステム全体に適用されます。 カスタムカーエレクトロニクス プログラム: ハーネス、スイッチ ギア、制御モジュール、およびヒューマン マシン インターフェイスが一緒に指定されるか、一緒にデバッグされます。

電気自動車の配線では、早い段階で行われた決定の短いリストが報われます。つまり、正しい電圧領域、余裕を持ってシステム電圧を上回る絶縁クラス、両端で終端されたシールド、および装着されていることを物理的に証明するコネクタです。その後のすべては、ルーティング、ドキュメント、テスト データです。これら 4 つの項目を仮定ではなく実際の数値で処理すると、ハーネスがビルドの壊れやすい部分でなくなります。