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 Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb. Die Technologie für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben verbessert sich stetig, und der Trend geht dahin, herkömmliche Kraftstoffe durch Strom als Antriebsquelle zu ersetzen. Der Hochspannungskabelbaum ist das wichtigste Verbindungs- und Übertragungssystem für die Stromversorgung und Funktionalität des Fahrzeugs. Aufgrund der hohen Spannung in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben ist die Entwicklung von Hochspannungskabelbäumen hinsichtlich Designlösungen und Layout mit Herausforderungen verbunden.

I. Designlösungen für Hochvolt-Kabelbäume

1. Dual-Track-Kabelbaumdesign
   Der Hochspannungskabelbaum für Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnologie ist zweigleisig ausgelegt. Da die Ausgangsspannung der Antriebsbatterie hoch ist und die für Menschen sichere Spannung überschreitet, kann die Fahrzeugkarosserie nicht als Erdungspunkt für den Hochspannungskabelbaum dienen. Im Hochspannungskabelbaumsystem muss der Gleichstromkreis strikt zweigleisig ausgelegt sein. Zu den üblichen Hochspannungskabelbäumen gehören Hochspannungskabel für Antriebssysteme, Hochspannungskabel für die Antriebsbatterie, Hochspannungskabel für Ladeanschlüsse, Hochspannungskabel für Klimakompressoren und Kabelbäume für die Servopumpe.
2. Auswahl und Design von Hochvolt-Steckverbindern
   Hochvoltsteckverbinder sind für die Verbindung und Übertragung von Hochspannung und Hochstrom zuständig 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 herangezogen. 

   

3. Schirmungsdesign für Hochvolt-Kabelbäume
   Hochspannungskabelbäume 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 Schleifenverbindung mit der Abschirmschicht des Hochspannungskabelbaums herzustellen und die vom Hochspannungskabelbaum erzeugten elektromagnetischen Störungen zu unterdrücken.

Querschnittsansicht eines Hochvolt-Kabelbaums

II. Layoutgestaltung von Hochvolt-Kabelbäumen

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

b) Paralleles Layout: Beim parallelen Layout haben die Kabelbäume die gleiche Verlegung, sind aber parallel am Fahrzeugrahmen oder an der Karosserie befestigt. Durch die parallele Anordnung werden Hoch- und Niederspannungskabelbäume getrennt gehalten, ohne sich zu kreuzen. Das folgende Diagramm zeigt ein Beispiel für ein paralleles Layout, bei dem der Hochspannungskabelbaum am linken Rahmen und der Niederspannungskabelbaum 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 Energie häufig eine Kombination dieser beiden Anordnungsarten verwendet, um Störungen zwischen der Hochspannungs- und Niederspannungskommunikation zu minimieren oder zu vermeiden.

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