Wie gestaltet man das Hochspannungskabelbaum-Layout für Fahrzeuge mit neuer Energie?-1

Mit der rasanten Weiterentwicklung der Technologie für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben haben verschiedene Automobilhersteller als Reaktion auf die staatliche Förderung von Ökostromfahrzeugen eine Reihe neuer Produkte auf den Markt gebracht, darunter reine Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und Wasserstofffahrzeuge. Die Technologie für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben verbessert sich kontinuierlich, und der Trend geht dahin, herkömmliche Kraftstoffe durch Strom als Antriebsquelle zu ersetzen. Der Hochvoltkabelbaum ist das wichtigste Verbindungs- und Übertragungssystem für die Stromversorgung und Funktionalität des Fahrzeugs. Aufgrund der hohen Spannung in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben stellt die Entwicklung von Hochvoltkabelbäumen hinsichtlich Design und Layout eine Herausforderung dar.

I. Designlösungen für Hochvolt-Kabelbäume

1. Dual-Track-Kabelbaumdesign
   Der Hochvolt-Kabelbaum für Fahrzeuge mit alternativem Antrieb ist zweigleisig ausgelegt. Da die Ausgangsspannung der Antriebsbatterie hoch ist und die für den Menschen sichere Spannung überschreitet, kann die Fahrzeugkarosserie nicht als Erdungspunkt für den Hochvolt-Kabelbaum dienen. Im Hochvolt-Kabelbaumsystem muss der Gleichstromkreis strikt zweigleisig ausgelegt sein. Zu den üblichen Hochvolt-Kabelbäumen gehören Hochvolt-Leitungen für Antriebssysteme, Antriebsbatterien, Ladeanschlüsse, Klimakompressoren und Servopumpen.
2. Auswahl und Design von Hochvolt-Steckverbindern
   Hochvoltsteckverbinder dienen der Verbindung und Übertragung von Hochspannung und Hochstrom und sind wesentliche Komponenten für die Sicherheit von Personen im Fahrzeug. Daher müssen bei der Auswahl von Hochvoltsteckverbindern Faktoren wie Hochspannungsfestigkeit, Schutzniveau, Schleifenverriegelung und Abschirmungsfähigkeit berücksichtigt werden. Derzeit werden bei der Auswahl von Hochvoltsteckverbindern vor allem branchenführende und zuverlässige Lieferanten wie AVIC Optoelectronics, TE Connectivity, Yonggui, Amphenol und Ruike Da eingesetzt. 

   

3. Schirmungsdesign für Hochvolt-Kabelbäume
   Hochvoltkabelbäume erzeugen bei der Übertragung von Hochspannungsstrom starke elektromagnetische Störungen. Daher werden Kabel mit geflochtener Abschirmung verwendet. Bei der Auswahl von Steckverbindern werden Designs mit Abschirmung bevorzugt, um eine geschlossene Verbindung mit der Abschirmschicht des Hochvoltkabelbaums herzustellen und so die vom Hochvoltkabelbaum erzeugten elektromagnetischen Störungen zu unterdrücken.

Querschnittsansicht eines Hochvolt-Kabelbaums

II. Layoutgestaltung von Hochvolt-Kabelbäumen

1. Grundsätze der Hochspannungskabelbaum-Auslegung
   a) Näherungsprinzip: Bei der Auslegung von Hochvolt-Kabelbäumen für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben ist das Ziel, die Länge der Kabelbaumpfade zu minimieren. Dieser Ansatz vermeidet übermäßige Spannungsabfälle durch lange Pfade und entspricht den Konstruktionsprinzipien der Kosten- und Gewichtsreduzierung.
   b) Sicherheitsprinzip: Neben der Nähe sollten bei der Verlegung von Hochvoltkabelbäumen auch Aspekte wie Verdeckung, Einhaltung von Sicherheits- und Kollisionsvorschriften sowie Wartungsfreundlichkeit berücksichtigt werden. Wirksame Schutzmaßnahmen für Hochvoltkabelbäume sind ebenfalls erforderlich. Eine unsachgemäße Verlegung von Hochvoltkabelbäumen kann zu Stromlecks, Bränden und einer Gefährdung der Insassen führen.
2. Arten von Hochspannungskabelbaum-Layouts
   Derzeit werden zwei gängige Arten der Hochvolt-Kabelbaumanordnung verwendet: die Schichtanordnung und die Parallelanordnung. Beide Arten zielen darauf ab, Hochvolt- und Niedervolt-Kabelbäume zu trennen, um elektromagnetische Störungen bei der Hochvolt- und Niedervolt-Kommunikation zu reduzieren.
   a) Schichtaufbau: Wie der Name schon sagt, sind Hoch- und Niedervoltkabelbäume im Schichtaufbau durch einen gewissen Abstand voneinander getrennt. Dadurch wird verhindert, dass elektromagnetische Störungen des Hochvoltsystems die Stromversorgung und Signalübertragung des Niedervoltsteuergeräts beeinträchtigen. Die folgende Abbildung veranschaulicht den Schichtaufbau für Hoch- und Niedervoltkabelbäume.

b) Paralleles Layout: Beim parallelen Layout haben die Kabelbäume die gleiche Verlegung, sind aber parallel am Fahrzeugrahmen oder an der Karosserie befestigt. Durch das parallele Layout bleiben Hoch- und Niedervoltkabelbäume getrennt, ohne sich zu kreuzen. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für ein paralleles Layout, wobei der Hochvoltkabelbaum am linken Rahmen und der Niedervoltkabelbaum am rechten Rahmen verläuft.

Aufgrund von Unterschieden in der Fahrzeugstruktur, der Anordnung der elektrischen Komponenten und räumlichen Einschränkungen wird bei der Konstruktion von Kabelbäumen für Fahrzeuge mit neuer Antriebsart häufig eine Kombination dieser beiden Anordnungsarten verwendet, um Störungen zwischen der Hochspannungs- und Niederspannungskommunikation zu minimieren oder zu vermeiden.

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