ニュース - 新エネルギー車向け高電圧配線ハーネスのレイアウト設計方法

新エネルギー車技術の急速な進歩に伴い、政府のグリーンエネルギー車推進政策に応え、様々な自動車メーカーが純電気自動車、ハイブリッド車、水素燃料車など、一連の新エネルギー車製品を投入している。新エネルギー車の技術は徐々に向上しており、車両の動力源として従来の燃料を電気に置き換えることがトレンドとなっている。高電圧配線ハーネスは、車両の電力供給と機能のための主要な接続および伝送システムである。新エネルギー車は高電圧であるため、高電圧配線ハーネスの設計は、設計ソリューションとレイアウトの面で課題に直面している。

I. 高電圧配線ハーネスの設計ソリューション

デュアルトラックハーネス設計
新エネルギー車の高電圧配線ハーネスの設計では、デュアルトラック方式が採用されています。パワーバッテリーの出力電圧は高く、人体への安全電圧を超えるため、車体を高電圧配線ハーネスの接地点として使用することはできません。高電圧配線ハーネスシステムでは、DC高電圧回路はデュアルトラック設計を厳守する必要があります。一般的な高電圧配線ハーネスには、駆動系高電圧配線、パワーバッテリー高電圧配線、充電ポート高電圧配線、エアコンコンプレッサー高電圧配線、パワーステアリングポンプハーネスなどがあります。
高電圧コネクタの選定と設計
高電圧コネクタは、高電圧・大電流の接続と伝送を担い、車両における人的安全を確保するための不可欠な部品です。そのため、高電圧コネクタを選定する際には、耐電圧性、保護レベル、ループインターロック、シールド性能などの要素を十分に考慮する必要があります。現在、高電圧コネクタの選定には、AVIC Optoelectronics、TE Connectivity、Yonggui、Amphenol、Ruike Daといった業界をリードする信頼性の高いサプライヤーが主に用いられています。
高電圧配線ハーネスのシールド設計
高電圧配線ハーネスは、高電圧電力を伝送する際に強い電磁干渉を発生させます。そのため、編組シールド付きの電線が使用されます。コネクタを選定する際には、高電圧配線ハーネスのシールド層と閉ループ接続を確立し、高電圧配線ハーネスによって発生する電磁干渉を抑制するために、シールド機能を備えた設計が望ましいです。

高電圧配線ハーネスの断面図

II. 高電圧配線ハーネスのレイアウト設計

高電圧配線ハーネスのレイアウトの原則
a) 近接性の原則：新エネルギー車用の高電圧配線ハーネスを設計する際、配線経路の長さを最小限に抑えることが目標となります。このアプローチにより、長い経路による過剰な電圧降下を回避し、コスト削減と軽量化という設計原則にも合致します。
b) 安全原則：高電圧配線ハーネスの配置においては、近接性に加えて、隠蔽性、安全および衝突規制への準拠、保守の容易性といった原則も考慮する必要があります。また、高電圧配線ハーネスに対する効果的な保護対策も不可欠です。高電圧配線ハーネスの配置が不適切だと、漏電、火災、乗員への危険につながる可能性があります。
高電圧配線ハーネスのレイアウトの種類
現在、高電圧配線ハーネスのレイアウトには、層状レイアウトと並列レイアウトという2つの一般的なタイプが用いられています。どちらのタイプも、高電圧配線ハーネスと低電圧配線ハーネスを分離することで、高電圧から低電圧への通信における電磁干渉を低減することを目的としています。
a) 階層型レイアウト設計：名前が示すように、階層型レイアウトでは高電圧配線ハーネスと低電圧配線ハーネスが一定の距離を保って分離されており、高電圧システムからの電磁干渉が低電圧制御ユニットへの電源供給や信号伝送に影響を与えるのを防ぎます。下の図は、高電圧配線ハーネスと低電圧配線ハーネスの階層型レイアウト設計を示しています。

b) 並列配置設計：並列配置では、配線ハーネスは同じ経路をたどりますが、車両のフレームまたはボディに並列に取り付けられます。並列配置を採用することで、高電圧配線ハーネスと低電圧配線ハーネスが交差することなく分離されます。下の図は並列配置設計の例を示しており、高電圧配線ハーネスは左側のフレームに、低電圧配線ハーネスは右側のフレームに配置されています。