高壓線束設(shè)計

1、通過對線束系統(tǒng)及其附件的開發(fā)設(shè)計，使其保證整車電路系統(tǒng)正常工作，并加以必要的電路保護(hù)，同時滿足耐久和其他各方面的要求。在資源日益緊張的今天，節(jié)能減排勢在必行，新能源汽車在突破技術(shù)瓶頸的前提下，市場還是很廣闊的。高壓線束在新能源汽車中屬于高安全件，所以高壓線束的設(shè)計及布置至關(guān)重要。整車高壓線束主要的設(shè)計方案涉及到線束走向設(shè)計、線徑設(shè)計、高壓連接器選型、充電口的類型和應(yīng)用、屏蔽設(shè)計、高壓線束固定卡扣選型、高壓線槽設(shè)計、高壓互鎖hvil設(shè)計、grommet設(shè)計等。1高壓線束走向布置及劃分類型圖1為混合動力高壓部件布局圖。高壓系統(tǒng)在設(shè)計方面，考慮到電磁干擾的因素，整個高壓系統(tǒng)均由屏蔽層全部包覆。目前國

2、內(nèi)車型全部采用屏蔽高壓線，日系車也有應(yīng)用屏蔽網(wǎng)包覆在高壓線外側(cè)，插件處處理實(shí)現(xiàn)屏蔽連接。同時由于高壓已經(jīng)超出人體安全電壓，車身不可像低壓系統(tǒng)一樣作為整車搭鐵點(diǎn)，因此在高壓線束系統(tǒng)的設(shè)計上，直流高壓電回路必須嚴(yán)格執(zhí)行雙軌制。根據(jù)高壓線束的特性，我們一般以高壓電器為中心對高壓線束進(jìn)行劃分，可分為電機(jī)高壓線、電池高壓線、充電高壓線等。電機(jī)高壓線一般是連接控制器和電機(jī)的高壓線；電池高壓線一般是連接控制器和電池的高壓線；充電高壓線一般是連接充電機(jī)和電池的高壓線。2高壓線束特性高壓線束耐壓與耐溫等級的性能遠(yuǎn)高于低壓線束等級，國內(nèi)主機(jī)廠通常采用屏蔽高壓線，近年來日本主機(jī)廠主要采用非屏蔽高壓線外包裹屏蔽網(wǎng)工序

3、。屏蔽高壓線可減少emi, rfi對整車系統(tǒng)的影響。整條高壓線束回路均實(shí)現(xiàn)屏蔽連接，電機(jī)、控制器及電池等接口高壓線束屏蔽層，通過插件等壓接結(jié)構(gòu)連接到電池電機(jī)控制器殼體，再與車身搭鐵連接。高壓線的屏蔽對于電纜傳導(dǎo)數(shù)據(jù)不是必須的，但是可減少或避免高壓線的輻射。耐壓性能：常規(guī)汽車耐高壓額定600 v，商用車及大巴士電壓可高達(dá)1000 v；耐電流性能：根據(jù)高壓系統(tǒng)部件的電流量，可達(dá)250400 a；耐溫性能：耐高溫等級分為125 , 150 , 200不等，常規(guī)選擇150導(dǎo)線；低溫常規(guī)40 。3線徑設(shè)計需要綜合考慮以下幾方面：負(fù)載回路的額定電流值；電線導(dǎo)體的容許溫度；線束工作時周圍環(huán)境的溫度；導(dǎo)線自身

4、通電時溫度上升引起的通電率降低；成捆線束容許電流的折減系數(shù)。電線容許電流值x環(huán)境溫度引起的通電率降低x捆扎引起的折減系數(shù)額定電流值。鑒于環(huán)境溫度對通電率降低的影響（駕駛室內(nèi)40、發(fā)動機(jī)室80 ），導(dǎo)體阻抗的上升需做考慮。因此：電線的耐熱溫度環(huán)境溫度導(dǎo)體通電時的溫度上升。導(dǎo)線最大穩(wěn)態(tài)溫升應(yīng)不超過額定溫度導(dǎo)線絕緣層、插件材料或其他導(dǎo)線涉及的材料。導(dǎo)線安培容量很多決定因素變量，如：導(dǎo)體尺寸、絕緣材料、絕緣層厚度、環(huán)境溫度、導(dǎo)線捆綁尺寸、導(dǎo)體材料。4高壓連接器及充電口類型和應(yīng)用4.1高壓連接器類型和應(yīng)用高壓連接器按有無屏蔽功能分為非屏蔽型連接器（圖2）和屏蔽型連接器（圖3）。非屏蔽型連接器結(jié)構(gòu)相對簡單

5、，無屏蔽功能，成本相對低。使用在無需屏蔽的位置，如充電回路、電池包殼體內(nèi)部及控制器內(nèi)部等由金屬殼體包覆的電器上。屏蔽型連接器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有屏蔽要求，成本相對高。適用于必須有屏蔽功能的地方，如電器外部與高壓線束的連接。所有高壓連接器都要求防水，根據(jù)使用位置不同，防水等級也不一樣。目前使用居多的有1p連接器（圖4）, 2p連接器（圖5）及3p連接器，超過3p的連接器比較少見，通用性太小而且開發(fā)成本高，一般連接器廠家很少開發(fā)。1p連接器結(jié)構(gòu)相對簡單，成本相對低。滿足高壓系統(tǒng)的屏蔽、防水等要求，但裝配工序復(fù)雜，維修性差。一般可以應(yīng)用在電池包甩線、電機(jī)甩線等，也可以使用在高壓電器內(nèi)部電路連接，如高壓電池包

6、內(nèi)部等。2p連接器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對高。滿足高壓系統(tǒng)的屏蔽、防水等要求，維修性好。一般用于直流電輸入輸出，如高壓電池包上、控制器端、充電機(jī)直流電輸出端等。4.2維修開關(guān)類型和應(yīng)用維修開關(guān)在高壓系統(tǒng)中必不可少，在高壓系統(tǒng)需要檢查維修時，必須先斷開高壓電源，主要就是通過斷開維修開關(guān)來實(shí)現(xiàn)斷開高壓總電源。1）帶熔斷絲開關(guān)（圖6）一般安裝在高壓電池包上，并要布置在方便插拔的位置。特點(diǎn)：帶熔斷絲，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對高，體積相對大，適用于大電流的高壓系統(tǒng)上。2）不帶熔斷絲開關(guān)（圖7）結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積相對小，適用于布置空間緊張的位置。如果維修開關(guān)內(nèi)部不帶熔斷絲，高壓電氣系統(tǒng)中也應(yīng)該要有熔斷絲對電路進(jìn)行

7、保護(hù)。4.3充電接口的類型和應(yīng)用兩種充電接口，一種為車載充電機(jī)提供交流電能的接口，另一種是為電動汽車提供直流電能的接口，適用于交流額定電壓為220 v和直流額定電壓不超過750 v的電動汽車傳導(dǎo)式充電接口。1）直流快充充電口（圖8）滿足國標(biāo)gbt 20234.3-2011。車輛插頭和車輛插座分別包含9對觸頭，其電氣參數(shù)值及功能定義見表1。車輛插頭和插座的觸頭布置方式如圖9和圖10所示。充電口和充電座滿足國標(biāo)要求，直流快充系統(tǒng)，電流電壓較大，整個充電口和充電座的要求更高，體積比慢充充電口和充電座更大，成本較高。國標(biāo)規(guī)定：快充的額定直流電壓為750 v （dc），額定直流電流為125 a和250

8、a（dc）兩種規(guī)格。2）交流慢充充電口（圖11）滿足國標(biāo)gbt 20234.2-2011。車輛插頭和車輛插座分別包含7對觸頭，其電氣參數(shù)值及功能定義見表2。車輛插頭和插座的觸頭布置方式如圖12和圖13所示。充電口和充電座滿足國標(biāo)要求，慢充系統(tǒng)與快充系統(tǒng)相比，工作電壓電流較小，整個充電口和充電座要求比快充的低，體積相對較小，成本稍低。國標(biāo)規(guī)定，慢充額定交流電壓為交流250 v和440 v（ac），慢充額定交流電流為16a和32a （ac）。5屏蔽及emc干擾設(shè)計高壓線束每個接口均采用屏蔽處理，前后電機(jī)接口處為屏蔽卡環(huán)與電氣盒導(dǎo)軌壓接，控制器及電池箱插件采用有屏蔽功能的結(jié)構(gòu)件。emc是新能源車型面

9、臨的一大問題，電機(jī)、控制器等高壓部件發(fā)出不同頻段的電磁波對整車音響倒車影像及變速器傳感器等產(chǎn)生干擾，目前國標(biāo)沒有詳細(xì)關(guān)于此方面的標(biāo)準(zhǔn)。有些主機(jī)廠采用在相關(guān)高壓零件（包括設(shè)備和線束）均增加磁環(huán)（圖14）,整車emc問題得到大大的改善。5.1磁環(huán)材質(zhì)根據(jù)要抑制干擾的頻率不同，選擇不同磁導(dǎo)率的鐵氧體材料，鐵氧體材料的磁導(dǎo)率越高，低頻的阻抗越大，高頻的阻抗越小。5.2磁環(huán)性能1）磁環(huán)的效果與電路阻抗有關(guān)電路的阻抗越低，則磁環(huán)的濾波效果越好。鐵氧體材料的阻抗越大，濾波效果也越好。電纜兩端安裝了電容式濾波連接器時，其阻抗很低，磁環(huán)的效果更明顯。2）磁環(huán)的安裝位置一般盡量靠近干擾源。對于高壓系統(tǒng)的高壓線，磁

10、環(huán)盡量靠近電機(jī)、控制器高壓線的進(jìn)出口。3）磁環(huán)尺寸的確定磁環(huán)的內(nèi)外徑差越大，軸向越長，阻抗越大。內(nèi)徑一定要包緊導(dǎo)線，因此，要獲得大的衰減，在磁環(huán)內(nèi)徑包緊導(dǎo)線的前提下，盡量使用體積較大的磁環(huán)。4）電纜上磁環(huán)的個數(shù)增加電纜上磁環(huán)的個數(shù)，可以增加低頻的阻抗，但高頻的阻抗會減小，這是因?yàn)榧纳娙菰黾拥木壒省?車底板高壓線束保護(hù)設(shè)計高壓線束系統(tǒng)必須滿足整車總體布置及人機(jī)工程的要求，對于布置在發(fā)動機(jī)艙及底盤部分的高壓線束應(yīng)特別注意線束的保護(hù)方式。布置在底盤部分的高壓線束應(yīng)充分考慮車輛涉水、刮底盤等情況，在布置設(shè)計高壓線束的時候充分考慮防水、防泥沙飛濺、防刮傷等因素，可以采用塑料線槽、金屬彎管設(shè)計來保護(hù)高壓

11、線束。線槽考慮可裝配性，分槽蓋導(dǎo)槽將高壓線束扣合后固定在車底板上，金屬管為彎折機(jī)器加工成型，工藝相對繁瑣。本田思域?yàn)榫€槽結(jié)構(gòu)，豐田普瑞斯為金屬管結(jié)構(gòu)。7高壓互鎖hvil設(shè)計高壓部件帶有高壓互鎖人性化安全設(shè)計，貫穿整車所有高壓部件，拆卸前必須先斷開高壓互鎖結(jié)構(gòu)才可執(zhí)行拆卸操作。由bms, hcu執(zhí)行控制反饋。8高壓線grommet方案設(shè)計橡膠圈是固定在線束上的橡膠類部品，和車體相應(yīng)部分相配合，起密封、防水等效果，多用于線束穿過車身飯金的地方。高壓線橡膠件考慮強(qiáng)度問題，采用橡膠與塑料組合件，對飯金固定匹配、抗拉伸強(qiáng)度都有保證。高壓線束一般較粗，彎曲應(yīng)力相對很大，高壓連接器體積較大，在橡膠圈設(shè)計上體積