Cavi HV per veicoli elettrici

Veicoli elettrici

Sia nel mondo privato (automobili) che nel settore pubblico (es. bus) ed industriale (es. muletti, scavatrici, …) il motore elettrico è diventata una valida alternativa per ridurre l’inquinamento atmosferico e diminuire la dipendenza da fonti di energia non rinnovabile; anche per quanto riguarda i nuovi veicoli ad idrogeno (pur sempre elettrici).

All’interno di un veicolo elettrico si distinguono 3 “nuovi” componenti fondamentali rispetto al classico veicolo a combustione:

• Motore elettrico
• DC-DC Converter
• Batterie

Come sono collegati tra loro?

I cavi in questione non sono molto diversi da un cavo per motori utilizzato in automazione industriale, dove anche in questo caso sono presenti un azionamento ed un motore; però ogni applicazione ha sempre la sua peculiarità e per il settore automotive queste caratteristiche sono indicate nelle norme internazionali ISO (International Organization for Standardization).

ISO 6722 & ISO 19642

Per il settore automotive la ISO 6722 è stata, per molto tempo, la normativa di riferimento per quanto riguarda il cablaggio generale dei veicoli su strada, sia automobili private che veicoli pubblici/industriali. Dal 2023, è stata ritirata e sostituita con la ISO 19642, attualmente valida con ancora dei riferimenti alla ISO 6722.

Questa norma tratta il cablaggio per le varie applicazioni a bordo del veicolo, dall’alimentazione alla comunicazione; in particolare, per la parte di potenza bisogna distinguere due macro-applicazioni in base alla tensione di esercizio:

• Bassa tensione: cavi con isolamento per tensioni di 30 V_ac o 60 V_dc (tensioni presenti anche nei veicoli a combustione per il collegamento della batteria).
• Alta tensione: abbreviato sempre con HV (High Voltage), riguarda cavi con isolamento 600/1000 V_aco 900/1500 V_dc.

La norma ISO 19642 classifca i cavi in base alla temperatura massima raggiungibile. Tale classe identifica una soglia di temperatura e per ottenere una classe specifica, il cavo deve superare dei test obbligatori molto rigorosi. Si tratta di test elettrici e meccanici, ma anche ambientali come la resistenza al calore (test fino a 3000 h ad alta temperatura), al freddo e alle sostanze chimiche.

Il cavo HV, costruito e testato secondo le norme ISO 19642 e in particolare la 19642-2 e 19642-9, è adatto per la maggior parte dei collegamenti all’interno del veicolo; possiamo trovarlo come collegamento:

• tra la batteria e il PDU (Power Distribution Unit)
• tra il PDU e il MCU (Motor Control Unit), dove è contenuto l’azionamento
• e tra l’azionamento e il motore elettrico.

Come tutti i cavi per servomotori, dove le tensioni e i disturbi in frequenza sono importanti, i cavi HV devono avere un ottimo isolamento fino a tensioni di 1500 V_dc ed una schermatura ottimale dai disturbi elettromagnetici; in questo modo non c’è rischio di generare dei disturbi elettrici sui componenti vicini.

Anche se tecnicamente un cavo “SERVO” come il nostro ÖLFLEX FD 90 CY è adatto per queste applicazioni a bordo veicolo, la normativa ISO 19642 richiede test e requisiti costruttivi specifici.

Inoltre, il collegamento in ambito automotive tra azionamento e motore con cavi HV, rispetto alla maggior parte dei collegamenti di servomotori in automazione, viene sempre effettuato con cavi mono-conduttore, per le grosse sezioni impiegate e per soddisfare le esigenze di flessibilità che in queste applicazioni sono estremamente importanti.

La struttura “tipica” di un cavo HV è composta da:

• Conduttore in rame nudo multifilare e flessibile, con ridotta resistenza elettrica.
• Isolamento in due possibili versioni:
  • Thin Wall: spessore sottile di isolamento; molto importante per riuscire ad entrare nei connettori di nuova generazione, per il passaggio attraverso spazi stretti e per rendere il cavo meno ingombrante e pesante.
  • Thick Wall: spessore “standard” di isolamento per aumentare la resistenza meccanica.
• Schermato, preferibilmente con doppia schermatura in calza di rame e foglio di alluminio per ridurre al massimo i disturbi elettromagnetici (EMC).
• Guaina esterna resistente alle alte temperature come da classifica ISO 19642-1; tipicamente di classe D/T4 (Temperatura max. 150 °C) o F/T6 (Temperatura max. 200 °C).
• Colorazione della guaina esterna: arancione.

Esempi di cavi HV secondo denominazione DIN 76722:

• FHL: cavo per automotive “High Voltage”
• R: spessori di isolamento ridotti (“thin wall”)
• 4G: isolamento in gomma
• C: schermatura in calza di rame
• B: schermatura in fogli di alluminio
• 13X: guaina in materiale reticolato

La guaina in materiale reticolato rende il cavo particolarmente resistente meccanicamente, elastico e permette di arrivare a temperature fino a 150 °C come da test per la classe T4 della normativa ISO 19642. L’isolamento del conduttore in gomma gli permette di raggiungere portate di corrente elevate e tensioni fino a 1500 V_dc.

Contattaci per avere maggiori info su questo cavo.

• FHL: cavo per automotive “High Voltage”
• R: spessori di isolamento ridotti (“thin wall”)
• 2G: isolamento in gomma siliconica
• C: schermatura in calza di rame
• B: schermatura in fogli di alluminio
• 2G: guaina in gomma siliconica

Grazie alla guaina ed isolamento in silicone, il cavo è estremamente flessibile, permettendogli di entrare anche negli spazi più stretti del veicolo. Inoltre, essendo il silicone un materiale molto resistente alle alte temperature, riesce ad ottenere secondo la ISO 19642 la classe T6 per temperature fino a 200 °C. L’isolamento in silicone gli permette di raggiungere portate di corrente elevate e tensioni fino a 1500 V_dc.

>>Vai alla pagina di Catalogo<<

A seconda del tipo di comunicazione esiste una normativa specifica, es. per i cavi di comunicazione per rimorchi c’è la ISO 4141.

Alcuni esempi di cavi LAPP di controllo per automotive:

ÖLFLEX® TRUCK 170 FLRYY

• FL: cavo per automotive
• R: spessori di isolamento ridotti (“thin wall”)
• YY: isolamento e guaina in PVC
• Varie colorazioni secondo standard ISO
• Certificato di conformità ADR per l’uso su veicoli che trasportano merci pericolose

ÖLFLEX® TRUCK 470 P FLRYY11Y

• FL: cavo per automotive
• R: spessori di isolamento ridotti (“thin wall”)
• YY: isolamento e guaina interna in PVC
• 11Y: guaina esterna in PUR
• Varie colorazioni secondo standard ISO
• Certificato di conformità ADR per l’uso su veicoli che trasportano merci pericolose

Per quanto riguarda la trasmissione di dati, tra i più noti nel settore automobilistico ci sono ad esempio i protocolli CAN-based, Ethernet-based ...

Per i veicoli che trasportano persone della categoria M₃ classe II e III (autobus), viene anche richiesto che i cavi abbiano passato il test di resistenza alla propagazione della fiamma previsto nel regolamento ECE-R 118.

Tra tutti i prodotti LAPP che hanno superato il “flame test” ECE-R 118, ci sono:

UNITRONIC® BUS HEAT 6722

• Per trasmissione CAN secondo ISO 11898
• Costruito secondo ISO 6722 classe B
• Testato secondo ECE-R 118

ETHERLINE® HEAT 6722

• Struttura: FL09YBC11Y
• Per trasmissione Ethernet-based
• Costruito secondo ISO 6722 classe B
• Testato secondo ECE-R 118

Per saperne di più sui cavi HV e “mobility” per il settore industriale, non esitare a contattarci!