cablaggio per veicoli elettrici

I cablaggi, a volte noti anche come assemblaggi di cavi o cablaggi, sono utilizzati in ogni angolo dell'industria elettronica, tra cui elettronica di consumo, apparecchiature commerciali, robot e sistemi industriali, computer e server, apparecchiature per le telecomunicazioni, sistemi medici, piattaforme aerospaziali e, naturalmente, camion e automobili. Tuttavia, i cablaggi utilizzati nei veicoli elettrici (EV) sono i più complessi e impegnativi.

Ciò potrebbe essere un po' sorprendente poiché i componenti della trasmissione dei veicoli elettrici (EV) sono più semplici di quelli dei veicoli con motore a combustione interna (ICE). Due fattori che contribuiscono alla complessità dei cablaggi dei veicoli elettrici sono l'uso dell'alta tensione nella trasmissione e il fatto che tutti i dispositivi di controllo dei veicoli elettrici comunicano attraverso il cablaggio; non ci sono collegamenti idraulici o meccanici che si trovano comunemente nei veicoli ICE.

Cablaggi HV

La complessità dei cablaggi dei veicoli elettrici inizia con più domini ad alta tensione (HV). I domini HV includono cablaggi per motori, cablaggi per pacchi batterie e cablaggi separati per la ricarica rapida e la frenata rigenerativa. Ciascuno di questi cablaggi HV deve essere progettato per gestire efficacemente grandi correnti.

Oltre a trasportare efficacemente grandi correnti e fornire isolamento per alte tensioni, questi cablaggi devono anche sopportare alte temperature e aumenti di temperatura. Ciò richiede cavi di grande diametro, connettori ad alta tensione e protezione dei cavi.Â

La protezione dei cavi è disponibile in varie forme. I cavi, in particolare i cavi di trasmissione dei motori, sono schermati per controllare la generazione di interferenze elettromagnetiche che potrebbero interrompere il funzionamento di altri sistemi del veicolo.Â

Per proteggere le persone che potrebbero entrare in contatto con il veicolo, gli standard di sicurezza federali richiedono a tutti i produttori di veicoli elettrici di utilizzare custodie arancioni su tutti i cavi HV al di fuori della barriera fisica di protezione elettrica (Figura 1). A seconda del cavo da proteggere, il rivestimento può essere un tubo intrecciato, un nastro tessile o di altro tipo, un tubo corrugato, ecc.Â

Figura 1. I cavi ad alta tensione nei veicoli elettrici devono avere un involucro arancione quando si trovano all'esterno della barriera di protezione fisica.
(Immagine: Guchen Electronics)

Non si tratta solo di HV

I cablaggi nel settore HV sono inoltre influenzati da grandi correnti per fornire gli elevati livelli di potenza richiesti per la trasmissione dei veicoli elettrici e la ricarica rapida della batteria. I livelli di potenza di decine o addirittura centinaia di kilowatt sono comuni. Anche con cavi di grande diametro, le perdite IR possono essere significative e provocare un corrispondente aumento della temperatura. L'ambiente operativo di base dei veicoli elettrici include temperature fino a +125° C. In alcune condizioni di carico elevato, la temperatura superficiale dei cablaggi HV può raggiungere +150° C.

Diametro del filo e raggio di curvatura

Un modo per ridurre l'aumento di temperatura causato dalle perdite IR consiste nell'utilizzare cavi di diametro maggiore. I cavi più grandi, con una resistenza inferiore, di solito hanno caratteristiche termiche migliori e possono dissipare più calore, riducendo ulteriormente l'aumento della temperatura in caso di carico elevato. Il compromesso è che i fili più grandi hanno un raggio di curvatura minimo maggiore, il che rende più difficile la formazione e l'instradamento dei cablaggi ad alta tensione. Se viene superato il raggio di curvatura minimo consigliato, lo strato isolante, lo strato di schermatura o il conduttore potrebbero essere danneggiati in modo permanente. Il diametro del filo influisce anche direttamente sulla scelta dei connettori HV.

Connettori ad alta tensione

I connettori HV sono elementi importanti nella progettazione dei cablaggi HV. I connettori ad alta tensione nei cablaggi dei veicoli elettrici devono possedere elevate prestazioni elettriche, resistenza meccanica e la capacità di resistere a livelli elevati di urti e vibrazioni, nonché all'esposizione ad ambienti difficili. Alcune considerazioni includono: Grado di protezione IP68 Resistenza di isolamento di almeno 500 MÎ© a 1 KVDC Meccanismo di interblocco ad alta tensione Connessione alla schermatura dei cavi HV per garantire elevate prestazioni EMI Materiali di alloggiamento resistenti agli agenti chimici.