Cavi HV per veicoli elettrici: guida completa, normative, caratteristiche e applicazioni

La diffusione dei veicoli elettrici sta trasformando il settore automotive, rendendo sempre più importante la scelta dei componenti destinati ai sistemi ad alta tensione. Tra questi, i cavi HV (High Voltage) svolgono un ruolo fondamentale perché permettono il trasferimento sicuro dell'energia tra batterie, inverter, unità di distribuzione e motori elettrici.

Per garantire affidabilità, sicurezza e durata nel tempo, i cavi utilizzati nei veicoli elettrici devono rispettare precisi requisiti costruttivi e normative internazionali specifiche per il settore automotive. In questa guida analizziamo le principali caratteristiche dei cavi HV per veicoli elettrici, le normative di riferimento e le soluzioni disponibili per il cablaggio ad alta tensione.

I cavi HV per veicoli elettrici sono progettati per trasportare elevate quantità di energia all'interno del veicolo in totale sicurezza. Rispetto ai tradizionali veicoli a combustione interna, i veicoli elettrici introducono nuovi sistemi che richiedono collegamenti ad alta tensione e prestazioni superiori in termini di isolamento e schermatura.

Tra i principali componenti che richiedono l'utilizzo di cavi ad alta tensione troviamo:

• Motore elettrico
• DC-DC Converter
• Batterie HV

I collegamenti tra questi dispositivi sono affidati a cavi automotive specifici in grado di operare in ambienti particolarmente gravosi e soggetti a vibrazioni, variazioni termiche e interferenze elettromagnetiche

Il cablaggio ad alta tensione rappresenta il sistema nervoso del veicolo elettrico. L’energia accumulata nelle batterie HV viene distribuita attraverso cavi specifici verso i diversi componenti responsabili della gestione e della conversione della potenza. 

Sebbene il principio di funzionamento sia simile a quello dei collegamenti utilizzati nei sistemi servo in ambito industriale, il settore automotive richiede specifiche costruttive e prestazioni definite dalle norme internazionali ISO dedicate ai veicoli stradali. 

Per molti anni la norma ISO 6722 è stata il principale riferimento per il cablaggio dei veicoli stradali. Dal 2023 è stata sostituita dalla normativa ISO 19642, oggi considerata il riferimento tecnico per la progettazione e la certificazione dei cavi automotive. 

La norma ISO 19642 definisce i requisiti relativi a: 

• Prestazioni elettriche 
• Resistenza meccanica 
• Resistenza chimica 
• Comportamento alle alte e basse temperature 
• Affidabilità a lungo termine 

Differenza tra cavi a bassa tensione e alta tensione 

La norma distingue due principali categorie di cavi: 

• Bassa tensione (LV - Low Voltage). Cavi destinati a tensioni fino a 30 V_ac o 60 V_dc, normalmente utilizzati anche nei veicoli tradizionali. 
• Alta tensione (HV - High Voltage). Cavi progettati per operare fino a 600/1000 V_ac oppure fino a 1000/1500 V_dc nei sistemi di trazione elettrica. 

Classi di temperatura secondo ISO 19642 

La normativa classifica i cavi in funzione della temperatura massima raggiungibile durante il funzionamento. Per ottenere una determinata classe termica, il cavo deve superare rigorosi test che verificano la resistenza al calore, al freddo, agli agenti chimici e alle sollecitazioni meccaniche, garantendo elevati livelli di affidabilità nel lungo periodo. 

• Elevato isolamento elettrico. I cavi High Voltage devono garantire un isolamento efficace fino a 1500 Vdc, proteggendo persone e componenti dall’elevata tensione presente nel sistema. 
• Schermatura EMC. La compatibilità elettromagnetica è un requisito fondamentale nei veicoli elettrici moderni. Per questo motivo i cavi HV utilizzano schermature avanzate, spesso costituite da una combinazione di treccia in rame e foglio di alluminio, per limitare le emissioni elettromagnetiche e proteggere i dispositivi elettronici circostanti. 
• Tecnologia Thin Wall per ridurre peso e ingombri. Uno degli aspetti più importanti nella progettazione dei moderni cavi HV automotive è l'utilizzo di isolamenti Thin Wall, caratterizzati da spessori ridotti che consentono di diminuire peso, diametro esterno e volume complessivo del cablaggio. Questa soluzione facilita il passaggio del cavo attraverso connettori e spazi sempre più compatti all'interno dei veicoli elettrici, contribuendo al tempo stesso all'ottimizzazione del peso complessivo del sistema. Per applicazioni che richiedono particolari livelli di robustezza meccanica, sono disponibili anche versioni con isolamento di maggiore spessore.

ÖLFLEX® HV EV è un cavo ad alta tensione sviluppato per applicazioni automotive che richiedono massima flessibilità, elevata portata di corrente e resistenza alle alte temperature. 

Grazie all’utilizzo del silicone per isolamento e guaina, il cavo raggiunge la classe termica T6 secondo ISO 19642 e può lavorare fino a 200 °C mantenendo prestazioni elevate anche in condizioni particolarmente severe. Inoltre supporta tensioni fino a 1500 V_dc.  

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Come leggere la sigla del cavo:

• FHL: cavo per automotive “High Voltage”
• R: spessori di isolamento ridotti (“thin wall”)
• 2G: isolamento in gomma siliconica
• 2G: guainetta interna in gomma siliconica (opzionale)
• C: schermatura in calza di rame
• B: schermatura in fogli di alluminio
• 2G: guaina in gomma siliconica
• MC è un suffisso utilizzato da LAPP per identificare la versione MultiCore e distinguerla da quella unipolare.

La versione multiconduttore è progettata anche per applicazioni che richiedono integrazione con sistemi HVIL (High Voltage Interlock Loop), una tecnologia di sicurezza largamente utilizzata nei veicoli elettrici e ibridi. 

I sistemi HVIL monitorano costantemente l’integrità del circuito ad alta tensione. In caso di apertura di un connettore o di danneggiamento del cablaggio, il sistema interrompe immediatamente l’alimentazione, aumentando il livello di sicurezza per operatori e utilizzatori del veicolo. 

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Oltre ai cavi di potenza, i moderni veicoli elettrici richiedono sistemi dedicati alla trasmissione dati e ai segnali di controllo. A seconda del protocollo utilizzato, esistono specifiche normative di riferimento. Tra le tecnologie più diffuse troviamo i protocolli CAN Bus ed Ethernet automotive. 

I sistemi CAN rappresentano ancora oggi uno degli standard di comunicazione più utilizzati nel settore automotive. 

Tra le soluzioni LAPP dedicate a questo ambito troviamo UNITRONIC® BUS HEAT 6722, sviluppato secondo ISO 6722 e testato secondo il regolamento ECE-R 118 per la resistenza alla propagazione della fiamma. 

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La crescente digitalizzazione dei veicoli rende sempre più importante l’utilizzo delle reti Ethernet automotive. ETHERLINE® HEAT 6722 è progettato per supportare comunicazioni Ethernet ad alte prestazioni rispettando i requisiti del settore veicolare e superando i test previsti dalla normativa ECE-R 118. 

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• Quale normativa regola i cavi per veicoli elettrici? 

La principale normativa di riferimento è la ISO 19642, che definisce i requisiti costruttivi, elettrici, meccanici e ambientali dei cavi automotive. 

• Che cosa significa cavo HV? 

HV è l’acronimo di High Voltage e identifica i cavi utilizzati nei sistemi ad alta tensione dei veicoli elettrici e ibridi. 

• Perché i cavi HV sono arancioni? 

La colorazione arancione consente di identificare immediatamente i circuiti ad alta tensione, migliorando la sicurezza durante manutenzione e interventi tecnici. 

• Cos’è un sistema HVIL? 

HVIL significa High Voltage Interlock Loop. Si tratta di un sistema di sicurezza che monitora continuamente l’integrità del circuito ad alta tensione e disattiva automaticamente il sistema in caso di anomalia. 

• Quale tensione supportano i cavi High Voltage? 

I cavi HV automotive possono essere progettati per operare fino a 1500 Vdc, a seconda dell’applicazione e delle specifiche costruttive.