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

Mit der rasanten Weiterentwicklung der neuen Energiefahrzeugtechnologie haben verschiedene Automobilhersteller eine Reihe neuer Energiefahrzeugprodukte eingeführt, darunter reine Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb, als Reaktion auf die Förderung umweltfreundlicher Fahrzeugpolitik durch die Regierung. Die Technologie von Fahrzeugen mit neuer Energie verbessert sich allmählich, und die Ersetzung herkömmlicher Kraftstoffe durch Elektroantrieb als Antriebsquelle des Fahrzeugs liegt im Trend. Der Hochvoltkabelbaum ist das zentrale Verbindungs- und Übertragungssystem für die Stromversorgung und Funktionalität des Fahrzeugs. Aufgrund der Hochspannung in New-Energy-Fahrzeugen steht das Design von Hochvolt-Kabelbäumen vor Herausforderungen hinsichtlich Designlösungen und Layout.

I. Designlösungen für Hochspannungskabelbäume

1. Doppelspuriges Gurtdesign
   Das Design des Hochspannungskabelbaums für Fahrzeuge mit neuer Energie basiert auf einem zweigleisigen System. Da die Ausgangsspannung der Leistungsbatterie hoch ist und die für den Menschen ungefährliche Spannung überschreitet, kann die Fahrzeugkarosserie nicht als Erdungspunkt für den Hochspannungskabelbaum dienen. Im Hochspannungskabelbaumsystem muss der DC-Hochspannungskreis strikt der zweigleisigen Ausführung entsprechen. Zu den gängigen Hochspannungskabelbäumen gehören Hochspannungskabel für Antriebssysteme, Hochspannungskabel für Leistungsbatterien, Hochspannungskabel für Ladeanschlüsse, Hochspannungskabel für Klimakompressoren und Kabelbäume für Servolenkungspumpen.
2. Auswahl und Design von Hochspannungssteckverbindern
   Hochvoltsteckverbinder sind für den Anschluss und die Übertragung von Hochspannungs- und Hochstromstrom zuständig und sind wesentliche Komponenten für die Sicherheit von Menschen im Fahrzeug. Daher müssen bei der Auswahl von Hochspannungssteckverbindern Faktoren wie Hochspannungsfestigkeit, Schutzniveau, Schleifenverriegelung und Abschirmungsfähigkeiten vollständig berücksichtigt werden. Derzeit werden in erster Linie branchenführende und zuverlässige Lieferanten für die Auswahl von Hochspannungssteckverbindern herangezogen, beispielsweise AVIC Optoelectronics, TE Connectivity, Yonggui, Amphenol und Ruike Da. 

   

3. Abschirmungsdesign für Hochspannungskabelbäume
   Hochspannungskabelbäume erzeugen bei der Übertragung von Hochspannungsstrom starke elektromagnetische Störungen. Daher wird Draht mit geflochtener Abschirmung verwendet. Bei der Auswahl von Steckverbindern werden Konstruktionen mit Abschirmungsmöglichkeiten bevorzugt, um eine geschlossene Schleifenverbindung mit der Abschirmschicht des Hochspannungskabelbaums herzustellen und elektromagnetische Störungen, die vom Hochspannungskabelbaum erzeugt werden, zu unterdrücken.

Querschnittsansicht eines Hochspannungskabelbaums

II. Layoutgestaltung von Hochspannungskabelbäumen

1. Prinzipien der Anordnung von Hochspannungskabelbäumen
   a) Proximity-Prinzip: Bei der Auslegung von Hochvolt-Kabelbäumen für New-Energy-Fahrzeuge besteht das Ziel darin, die Länge der Kabelbaumwege zu minimieren. Dieser Ansatz vermeidet übermäßige Spannungsabfälle aufgrund langer Pfade und steht im Einklang mit den Designprinzipien Kostenreduzierung und Gewichtsreduzierung.
   b) Sicherheitsprinzip: Bei der Anordnung von Hochspannungskabelbäumen sollten neben der räumlichen Nähe auch Prinzipien wie Unsichtbarkeit, Einhaltung von Sicherheits- und Kollisionsvorschriften sowie Wartungsfreundlichkeit berücksichtigt werden. Auch für Hochspannungskabelbäume sind wirksame Schutzmaßnahmen erforderlich. Eine unsachgemäße Anordnung von Hochspannungskabelbäumen kann zu Stromlecks, Bränden und Gefahren für die Insassen führen.
2. Arten der Anordnung von Hochspannungskabelbäumen
   Derzeit werden zwei gängige Arten der Anordnung von Hochspannungskabelbäumen verwendet: die geschichtete Anordnung und die parallele Anordnung. Beide Typen zielen darauf ab, Hochspannungs- und Niederspannungskabelbäume zu trennen, um elektromagnetische Störungen von der Hochspannungs- zur Niederspannungskommunikation zu reduzieren.
   a) Layer-Layout-Design: Wie der Name schon sagt, sind die Hochspannungs- und Niederspannungskabelbäume im Layer-Layout durch einen bestimmten Abstand voneinander getrennt, wodurch verhindert wird, dass elektromagnetische Störungen aus dem Hochspannungssystem die Stromversorgung und Signalübertragung beeinträchtigen Niederspannungssteuergerät. Das folgende Diagramm veranschaulicht den geschichteten Aufbau von Hoch- und Niederspannungskabelbäumen.

b) Paralleles Layout-Design: Beim parallelen Layout haben die Kabelbäume die gleiche Führung, sind aber parallel am Fahrzeugrahmen oder an der Karosserie befestigt. Durch die parallele Anordnung bleiben die Hochspannungs- und Niederspannungskabelbäume getrennt, ohne dass sie sich kreuzen. Das folgende Diagramm zeigt ein Beispiel für ein paralleles Layoutdesign mit dem Hochspannungskabelbaum am linken Rahmen und dem Niederspannungskabelbaum am rechten Rahmen.

Aufgrund von Unterschieden in der Fahrzeugstruktur, der Anordnung der elektrischen Komponenten und räumlichen Beschränkungen wird bei der Entwicklung von Kabelbäumen für neue Energiefahrzeuge häufig eine Kombination dieser beiden Anordnungstypen verwendet, um Interferenzen zwischen Hochspannungs- und Niederspannungskommunikation zu minimieren oder zu vermeiden.

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