客車整車高壓線束設計規(guī)范.doc

上海萬象汽車制造有限公司文件編號文件版本文件密級模板版本發(fā)放部門客車整車高壓線束設計規(guī)范編制：審核：批準：目錄文件變更日志前言一、 范圍 二、 規(guī)范性引用文件三、 術(shù)語和定義四、 應滿足的功能要求及應達到的性能要求五、 設計輸入、輸出要求六、 裝配要求七、 關(guān)鍵件選用規(guī)范要求八、 設計計算九、 安裝、試驗要求十、 安全使用要求文檔變更日志版本日期編制變更理由/變更內(nèi)容備注V1.120180713初稿前言本設計規(guī)范意在規(guī)定純電動客車高壓系統(tǒng)的高壓線束設計規(guī)范。本規(guī)范由上海萬象汽車制造有限公司技術(shù)中心電氣技術(shù)部負責起草。本設計規(guī)范適用于上海萬象汽車制造有限公司生產(chǎn)的車輛。一、范圍本規(guī)范規(guī)定了電動汽車高壓線束設計過程中涉及到的符號、代號、術(shù)語及其定義,設計準則,布置要求,結(jié)構(gòu)設計要求,材料選用要求,性能設計要求,設計計算方法,安全使用要求等。本規(guī)范適用于上海萬象汽車制造有限公司生產(chǎn)的各類新能源客車。二、規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T 2423.17 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程-鹽霧試驗GB 4208 外殼防護等級(IP代碼)GB/T 12528 交流額定電壓3kV及以下軌道交通車用電纜GB 14315 電力電纜導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管GB/T 14691 技術(shù)制圖字體GB/T 18384.2 電動汽車安全要求第2部分功能安全和故障防護GB/T 18384.3 電動汽車安全要求第3部分人員觸電防護GB/T 18487.1 電動車輛傳導充電系統(tǒng)一般要求GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電系統(tǒng)電動車輛與交流直流電源的連接要求GB/T 18488.1 電動汽車車用電機及其控制器技術(shù)條件GB/T 19596 電動汽車術(shù)語QC/T 413 汽車電氣設備基本技術(shù)條件Q/TEV 100 整車產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件編號規(guī)則Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規(guī)則Q/TEV 31307 電動汽車動力系統(tǒng)線號編號規(guī)則SAE J1654 高壓電纜 High Voltage Primary CableSAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計 High Voltage Automotive Wiring Assembly Design SAE J1742 道路車輛車載電線束高壓連接-試驗方法和一般性能要求 Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical Wiring Harnesses-Test Methods and General Performance Requirements三、術(shù)語和定義3.1 工作電壓在任何正常工作狀態(tài)下,電氣系統(tǒng)可能產(chǎn)生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高值(不考慮瞬時電壓)。3.2 高壓根據(jù)具體的電壓等級,電動汽車的電壓級別為B級。直流DC60 V U DC1000 V。交流(15HZ-150Hz)AC 25V U(rms) AC660V。3.3 高壓系統(tǒng)所有直接或間接連接于高壓電路中,包括線束(電纜和插件)和設備(負載、發(fā)電機、儲能系統(tǒng)),均稱為高壓系統(tǒng)。3.4 帶電部件正常使用時被通電的導體或?qū)w部件。3.5 直接接觸人員和帶電部件的接觸。3.6 外露可導電部件按照GB 4208規(guī)定,可以通過IPXXB試指觸及的導電部件。注1:本概念是針對特定的電路而言,一個電路中的帶電部件也許是另一個電路中的外露導體,例如:電動汽車的車身可能是燈光、刮水電機電路中的帶電部件,但對于動力電路來說它是外露導體。3.7 間接接觸人員、基本絕緣故障情況下變?yōu)閹щ姷耐饴犊蓪щ姴考g的接觸。3.8 爬電距離連接端子的帶電部分(包括任何可導電的連接件)和電底盤之間,或兩個電位不同的帶電部分之間的沿絕緣材料表面的最短距離。3.9 可導電部件能夠使電流通過的部件,在正常工作狀態(tài)下不導電,但當基本絕緣故障的情況下,可能成為帶電部件。3.10 壓接接觸端子和導線一般是壓接,對于可選擇的,如硬焊接或者軟焊接,通過檢查環(huán)境和需求合理選擇。為了簡化起見,在本設計規(guī)范里的連接特指壓接。四、應滿足的功能要求及應達到的性能要求4.1 功能要求高壓線束的主要功能是在有電壓和所需的安裝環(huán)境下安全傳遞電流;對于高壓電的安全準則需求必須遵守。4.2 性能要求4.2.1 溫度要求根據(jù)整車內(nèi)的位置,整車溫度可分為表1中所示的三檔。環(huán)境溫度檔位溫度范圍位置第1檔-40，125除發(fā)動機艙、排氣管外位置第2檔-40，180發(fā)動機艙第3檔-40，250發(fā)動機排氣管、打氣泵銅管附近表1 環(huán)境溫度檔位道路車輛的線束其電纜長期允許工作溫度不超過125C 。如果電纜的布置環(huán)境溫度超過了電纜允許的工作溫度,則宜按照本規(guī)范第8.1節(jié)的規(guī)定,采取增大電纜的截面積的方法,使線束滿足環(huán)境溫度的要求。4.2.2 電壓要求根據(jù)電動汽車的電壓級別為B 級,整車高壓的額定電壓為:DC1000V 、AC660V ;高壓線束的額定電壓須略高于整車額定電壓,規(guī)定高壓線束的額定電壓為:AC750V 。4.2.3 耐電壓根據(jù)GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之間介電強度應能耐受(2U AC +1000)的試驗電壓,即在線束與部件脫開的情況下,線束對車體耐電壓:AC2500V/50HZ/1min ,漏電流不超過10mA ,不發(fā)生閃爍擊穿現(xiàn)象。4.2.4 絕緣電阻根據(jù)SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V ,在線束與所連接部件脫開的情況下,線束對車體絕緣電阻在任何情況下均應大于100M 。4.2.5 鹽霧要求鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規(guī)定進行,高壓線束在試驗箱內(nèi)應處于正常安裝狀態(tài)。試驗時間16h 。試驗結(jié)束后,高壓線束靜止恢復(1-2)h 后,通電后應能正常工作,不考核外觀。4.2.6 阻燃要求線束所用材料要求阻燃等級為UL94V-0。4.2.7 線束拉脫力要求電纜壓接至連接器后,拉脫力應不小于最小拉脫力。根據(jù)SAE J1742,最小拉脫力見表2。電纜導體截面積（）最小拉脫力(N)2.521042656320161400251900352300502800703500表2 最小拉脫力五、設計輸入、輸出要求5.1 設計輸入要求5.1.1 電氣設計的輸入要求及動力系統(tǒng)配置情況。5.1.2 整車總布置圖。5.1.3 線束敷線圖。5.1.4 高壓系統(tǒng)中的各電氣部件的安裝位置,線束與電氣部件的對接形式。5.1.5 高壓系統(tǒng)中的各電氣部件的負載特性。特性包括穩(wěn)態(tài)電流強度、電壓要求,瞬態(tài)條件和電流強度及電流波形(平穩(wěn)、脈沖、頻率等)。5.2 設計輸出要求5.2.1 線束圖的內(nèi)容線束圖的內(nèi)容包含主干線、分支線、線長、接插器外形圖、插件名稱及型號、插件所對應部件的名稱、插件孔位號、孔位號所對應的電纜線號、線徑、定義;其次還應包含線束接線表,插件視圖方向,技術(shù)要求等。電纜應標明線材型號。5.2.2 線束保護套的顏色線束的保護套包括波紋管、熱縮套管。波紋管的顏色采用橙色(GB30)。熱縮套管的顏色:采用不同顏色熱縮套管對極性進行區(qū)分,正極為紅色,負極為藍色,U相為黃色, V相為綠色,W相為紅色。5.2.3 線束的長度5.2.3.1 電纜的長度根據(jù)整車總布置、線束敷線圖,測量出電纜所需長度,在所測量的長度基礎上,宜增加不超過200mm 的裕量。5.2.3.2 波紋管的長度根據(jù)電纜的長度,須在電纜長度的基礎上減去電纜伸進去部件內(nèi)的長度,該減去長度的具體值依據(jù)具體部件而定。5.2.3.3 熱縮套管的長度在波紋管的兩端,須燙熱縮套管,以確保波紋管與電纜的套接不會晃動。熱縮套管的長度須等于電纜伸進去部件內(nèi)的長度值。5.2.3.4 屏蔽型電纜屏蔽層的長度當電纜須采用屏蔽型電纜時,如連接控制器與電機的三相高壓線束,屏蔽層須剝出,單獨采用規(guī)格(8/4.0)的交聯(lián)聚烯烴熱縮管套接,熱縮后的屏蔽層長度以大于等于200mm且小于等于250mm為宜。5.2.4 電線的標號線束圖中應標明每根電纜的線號,線號的編號嚴格執(zhí)行企業(yè)標準Q/TEV 31307。5.2.5 線束的標號線束圖中應標明該線束圖所對應的線束號,線束號的編號嚴格執(zhí)行企業(yè)標準Q/TEV 31306。5.2.6 線束圖中的接插件線束圖中應標明接插件視圖方向、型號、孔位布局和編號、孔位對應的電線標號。5.2.7 電纜型號線束圖中應標明各電纜的型號,電纜型號的選取應符合GB/T 12528中的規(guī)定。推薦型號見表3。電纜截面積（）是否屏蔽型號2.5非屏蔽WDZ-DCY125750V/2.54非屏蔽WDZ-DCY125750V/4.06非屏蔽WDZ-DCY125750V/6.016非屏蔽WDZ-DCY125750V/16.025非屏蔽WDZ-DCY125750V/25.035非屏蔽WDZ-DCY125750V/35.050非屏蔽WDZ-DCY125750V/50.070非屏蔽WDZ-DCY125750V/70.035屏蔽WDZ-DCEVMP-1251.8/3KW/3550屏蔽WDZ-DCEVMP-1251.8/3KW/5070屏蔽WDZ-DCEVMP-1251.8/3KW/70表3 電纜推薦型號5.2.8 線束圖的技術(shù)要求線束圖中應包含技術(shù)要求,規(guī)定線束生產(chǎn)的注意事項、技術(shù)條件要求等。5.2.9 圖框、圖號、圖樣名稱線束圖其圖框、圖號、圖樣名稱應符合公司標準Q/TEV 100的規(guī)定。5.2.10 字體5.2.10.1 文字種類、字體高度參見表4。種類指引線或尺寸線上的說明文字、字母、數(shù)字及符號標注的文字及數(shù)字視圖名稱及其下方的比例裝配圖中的序號技術(shù)要求的內(nèi)容及數(shù)字技術(shù)要求的標題文字字體高度（mm）3.53.55557字體寬高比統(tǒng)一推薦采用為0.7表4 文字種類和字體高度5.2.10.2繪制圖樣時,漢字的字體盡量采用CAD默認的長仿宋體(文件名為:hzfs.shx),且在同一張圖中,只允許使用一種字體。5.2.10.3 未做規(guī)定的均按GB/T14691的規(guī)定執(zhí)行。六、裝配要求6.1 結(jié)構(gòu)要求高壓線束應在機械和電氣安全的情況下,以專業(yè)的施工方法將線束和所接部件(如高壓配電盒、電機控制器、電機、輔助電源等)匹配。線束插拔或連接部分應預留出適當?shù)拈L度,長度推薦值為150mm,便于車輛裝配,以及便于對部件進行定期維修。6.2 布線方案應注意事項:布線方案應有助于消除不正確的安裝和錯誤的線束路線。走線應避免形成大的電磁環(huán)。高低壓平行走線距離間隔須大于400mm,如果實際境況確實無法達到此要求,高低壓需相互垂直走線。車輛在發(fā)生碰撞情況下,須確保線束不會受到擠壓,以防線束破裂造成短路。6.3 線束固定保護件要求針對高壓線束的布置,應盡可能地對線束進行保護,使線束與車體之間的相對運動最小化。宜采用具備絕緣性能的結(jié)構(gòu)部件,如電纜夾、電纜槽等。布線裝配應剛好放入光滑的電纜夾或電纜槽中。對用于布線、包裝和定位線束用途的所有線束固定保護件(如卡箍、螺栓等)進行充分地保護,宜涂抹凡士林,防止腐蝕。線束固定保護件之間的距離不得大于400mm。6.4 線束連接器裝配空間要求所有連接器位置宜預留便于操作的不小于200mm的空間,以便連接和斷開連接。連接器與部件之間的連接應適當消除機械應力。6.5 線束電纜彎曲半徑要求避免電纜出現(xiàn)小的彎曲半徑。一般情況下,最小彎曲半徑等于電纜外徑的5倍。應避免接頭中存在彎曲電線,否則,接頭后部密封件中可能出現(xiàn)漏電通路。6.6 線束布置防水要求對于車輛底部、輪艙濺水區(qū),應特別注意水和道路磨料會損壞線束。濺水區(qū)中的連接器應進行裝袋防護。6.7 線束布置防磨要求需保護所有高壓線束,以防振動和磨損。因車輛的振動,應除去線束上所接觸的金屬部件邊緣的毛刺,對于凸緣、滾制處,使用適當膠圈進行保護,且膠圈須固定牢靠。用于固定線束的電纜夾應穩(wěn)固地連接至設備或框架結(jié)構(gòu)以及線束上。6.8 線束布置防熱要求線束應距離熱源(如發(fā)動機排氣管、打氣泵銅管路等)大于200mm,如不能滿足要求,保護所有線束,以抵抗輻射熱源,宜采用阻燃隔熱棉對線束進行包扎,或在線束附近增加隔熱板處理。6.9 線束與活動件的隔離要求活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必須彎曲時,將支撐夾完全緊固于兩端位置處。布線系統(tǒng)必須能夠彎曲,而且不會促成線束磨損或?qū)顒蛹斐筛蓴_。七、關(guān)鍵件選用規(guī)范要求7.1 高壓電纜應遵循SAE J1654、SAE J1673規(guī)定的要求。7.2 高壓連接器應遵循SAE J1742規(guī)定的要求。應注意事項:防護等級。除銅接頭外,連接器在結(jié)合狀態(tài)時,無論安裝于何處,連接器須不小于IP65。防腐蝕。為防止銅接頭被腐蝕,銅接頭表面的鍍錫層不得破損。銅接頭的型號有SC、T、OT、HUP等。不同型號的銅接頭(如SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同。針對過線孔較小的情況,應選取寬度與之匹配的銅接頭型號。銅接頭其壓接電纜孔的截面積須與所連接電纜導線的截面積匹配。銅接頭其過螺栓孔的直徑須與部件螺栓的直徑匹配。針對于O形銅接頭,其型號有FOT與OT兩種。區(qū)別在于:FOT型號,其壓接電纜孔外圍有絕緣護套包裹;OT型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹。8、 設計計算8.1 電纜的選取8.1.1 電纜截面積電纜截面積選取步驟如下:1)確定高壓線束所連接的電氣部件的負載特性。特性包括穩(wěn)態(tài)電流強度、電壓要求,瞬態(tài)條件和電流強度及電流波形(平穩(wěn)、脈沖、頻率等)。2)根據(jù)穩(wěn)態(tài)電流強度,確定電纜的截面積。在125下,常見銅芯電纜線徑截面積與載流量的匹配參見表5。表5 銅芯導體截面積與載流量序號Imax(A)Tmax(）導體截面積(mm）第1檔401256第2檔15012535第3檔25012550第4檔35012570如果電纜的布置環(huán)境超過了電纜允許的工作溫度,則必須選擇較大截面積的電纜。對于Tmax 為180C 時,導體截面積升一檔使用,Tmax為250C 時,導體截面積升兩檔使用。例如,當最大電流為150A 時,125C 情況下選用35 mm2線束,180C 情況下選用50 mm2線束,250C 選用70 mm2線束。8.1.2 電纜結(jié)構(gòu)高壓電纜結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。高壓電纜從類型上分為單芯電纜和多芯電纜,高壓電纜的截面應為圓形。其護套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單芯線組成,其中單芯線也同時滿足單芯電纜中相關(guān)導體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。高壓單芯電纜從結(jié)構(gòu)上主要由導體和護套組成,主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)有單根銅線直徑、根數(shù)、導體直徑、絕緣直徑、內(nèi)護層直徑和護套外徑等。帶屏蔽層的高壓電纜采用裸銅或鍍銅線編織在內(nèi)護套層上;在屏蔽和外護套之間可以有一層附加的包帶;電纜的外護套應緊密擠包,但不粘連屏蔽層。8.1.3 電纜材料導體:繞線式鍍錫退火銅. 絕緣層:120C 200C 級別,耐熱,無鹵素 XLP 。 屏蔽層:鍍錫退火銅繞線編織而成。 護套:耐熱 105C 180C ,無 Pb PVC (或HF-XLPO 、TPE-E 、PP-FR 、ETFE 可選)。8.2 連接器的選取 8.2.1 連接器結(jié)構(gòu)特征連接器除線環(huán)、銅接頭外,連接器應具有主動鎖定特征。 應與所連接設備的插座進行匹配。 8.2.2 連接器性能連接器的性能要求應符合SAE J1742。8.2.3 連接器爬電電阻、接觸電阻要求連接器的下列電阻不能超過表6的要求。表6 連接器爬電電阻、接觸電阻最大值導體截面積（mm）爬電電阻（全新）m爬電電阻（老化）m接觸電阻（總電阻包括爬電電阻）全新m接觸電阻（總電阻包括爬電電阻）老化m2.50.170.351.172.3440.110.220.721.4460.090.180.681.36160.050.10.430.86250.0350.070.40.8350.0290.0590.390.78500.0250.050.360.72700.020.030.30.65九、安裝、試驗要求9.1 安裝要求參照本規(guī)范第6章執(zhí)行。9.2 試驗要求 參照GB/T 12528-2008 第7.4節(jié),對電纜進行型式試驗。具體試驗項目見表7。表7 電纜型式試驗項目序號檢查項目檢查方法1導體直流電阻（20）在任意溫度測量1m長的電阻，按公式進行修正2熱延伸試驗（203）試驗負載時間12min機械應力0.2m