Con il rapido progresso della tecnologia dei veicoli a energia alternativa, diverse case automobilistiche hanno introdotto una serie di prodotti in questo settore, tra cui veicoli completamente elettrici, ibridi e a idrogeno, in risposta alle politiche governative di promozione dei veicoli ecologici. La tecnologia dei veicoli a energia alternativa sta gradualmente migliorando e la sostituzione dei combustibili tradizionali con l'energia elettrica come fonte di alimentazione è la tendenza dominante. Il cablaggio ad alta tensione rappresenta il principale sistema di connessione e trasmissione per l'alimentazione e il funzionamento del veicolo. A causa dell'alta tensione presente nei veicoli a energia alternativa, la progettazione dei cablaggi ad alta tensione presenta sfide in termini di soluzioni progettuali e layout.
I. Soluzioni di progettazione per cablaggi ad alta tensione
- Design del cablaggio a doppio binario
Il cablaggio ad alta tensione per i veicoli a energia alternativa adotta un sistema a doppio binario. Poiché la tensione di uscita della batteria è elevata e supera i limiti di sicurezza per l'uomo, la carrozzeria del veicolo non può fungere da punto di messa a terra per il cablaggio ad alta tensione. Nel sistema di cablaggio ad alta tensione, il circuito ad alta tensione in corrente continua deve attenersi rigorosamente al design a doppio binario. I cablaggi ad alta tensione più comuni includono i cavi ad alta tensione del sistema di trasmissione, i cavi ad alta tensione della batteria, i cavi ad alta tensione della presa di ricarica, i cavi ad alta tensione del compressore dell'aria condizionata e i cablaggi della pompa del servosterzo. - Selezione e progettazione di connettori ad alta tensione
I connettori ad alta tensione sono responsabili del collegamento e della trasmissione di elettricità ad alta tensione e alta corrente e sono componenti essenziali per garantire la sicurezza delle persone all'interno del veicolo. Pertanto, nella scelta dei connettori ad alta tensione, è necessario considerare attentamente fattori quali la resistenza all'alta tensione, il livello di protezione, l'interblocco dei circuiti e le capacità di schermatura. Attualmente, per la selezione dei connettori ad alta tensione, ci si affida principalmente a fornitori leader del settore e affidabili, come AVIC Optoelectronics, TE Connectivity, Yonggui, Amphenol e Ruike Da.
- Progettazione della schermatura per cablaggi ad alta tensione
I cablaggi ad alta tensione generano forti interferenze elettromagnetiche durante la trasmissione di elettricità ad alta tensione. Pertanto, si utilizzano cavi con schermatura a treccia. Nella scelta dei connettori, si prediligono quelli con capacità di schermatura per realizzare un collegamento ad anello chiuso con lo strato di schermatura del cablaggio ad alta tensione, sopprimendo così le interferenze elettromagnetiche generate dal cablaggio stesso.
Vista in sezione di un cablaggio ad alta tensione
II. Progettazione del layout dei cablaggi ad alta tensione
- Principi di progettazione dei cablaggi ad alta tensione
a) Principio di prossimità: nella progettazione di cablaggi ad alta tensione per veicoli a energia alternativa, l'obiettivo è ridurre al minimo la lunghezza dei percorsi dei cablaggi. Questo approccio evita eccessive cadute di tensione dovute a percorsi lunghi ed è in linea con i principi di progettazione di riduzione dei costi e del peso.
b) Principio di sicurezza: Oltre alla prossimità, la disposizione dei cablaggi ad alta tensione deve tenere conto anche di principi quali l'occultamento, la conformità alle normative di sicurezza e anticollisione e la facilità di manutenzione. Sono inoltre necessarie efficaci misure di protezione per i cablaggi ad alta tensione. Una disposizione impropria dei cablaggi ad alta tensione può causare dispersioni elettriche, incendi e rischi per gli occupanti. - Tipologie di schemi di cablaggio ad alta tensione
Attualmente, si utilizzano due tipologie comuni di cablaggio ad alta tensione: la configurazione a strati e la configurazione in parallelo. Entrambe le tipologie mirano a separare i cablaggi ad alta e bassa tensione per ridurre le interferenze elettromagnetiche tra le comunicazioni ad alta e bassa tensione.
a) Progettazione a strati: Come suggerisce il nome, nella disposizione a strati i cablaggi ad alta e bassa tensione sono separati da una certa distanza, impedendo che le interferenze elettromagnetiche provenienti dal sistema ad alta tensione influenzino l'alimentazione e la trasmissione del segnale dell'unità di controllo a bassa tensione. Il diagramma seguente illustra la progettazione a strati per i cablaggi ad alta e bassa tensione.
b) Disposizione parallela: Nella disposizione parallela, i cablaggi hanno lo stesso percorso ma sono fissati al telaio o alla carrozzeria del veicolo in parallelo. Adottando la disposizione parallela, i cablaggi ad alta e bassa tensione rimangono separati senza incrociarsi. Il diagramma seguente mostra un esempio di disposizione parallela, con il cablaggio ad alta tensione sul telaio sinistro e il cablaggio a bassa tensione sul telaio destro.
A causa delle differenze nella struttura del veicolo, nella disposizione dei componenti elettrici e nei limiti di spazio, nella progettazione dei cablaggi dei veicoli a energia alternativa si utilizza comunemente una combinazione di queste due tipologie di layout per ridurre al minimo o evitare le interferenze tra le comunicazioni ad alta e bassa tensione.
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Data di pubblicazione: 25 dicembre 2023
