新能源汽車高壓線束的十大特點(diǎn)

1、目錄新能源汽車高壓線束的十大特點(diǎn)2引言 新能源汽車高壓線束的定義21 高電壓22 大電流23 密封性24 耐熱性25 EMC 性能26 耐久性47 安全性58 高壓連接器特點(diǎn)79 高壓導(dǎo)線特點(diǎn)710 充電口特點(diǎn)7其他注意點(diǎn)說明7新能源汽車高壓線束的十大特點(diǎn)引言 新能源汽車高壓線束的定義新能源汽車高壓線束是高壓電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，為新能源汽車的可靠運(yùn)行和安全提供了保障。它承載著電動、混動汽車內(nèi)部及外部線束連接，通過配電盒進(jìn)行電源分配，高效優(yōu)質(zhì)地傳輸電能，屏蔽外界信號干擾等功能，是新能源汽車高壓系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，連接所有的高壓電子零部件，傳遞電力與數(shù)據(jù)，對新能源汽車極為重要。1 高電壓新能源汽車普遍

2、工作在B 級電壓范圍，因此要求高壓線束也需要滿足60V-1500V 的工作電壓范圍要求，目前普遍的導(dǎo)線電壓要求根據(jù) GB/T 184384.3 中對 B 級電壓的規(guī)定為 AC 30V-1000VRMS，或 DC 60V-1500V。2 大電流新能源汽車高壓線束作為主要的能源傳輸通道，需要承受較大的電流，直流母線額定工作電流都能夠達(dá)到 200A 以上。3 密封性由于高壓線束高電壓大電流的特性，對線束的密封性也有很高的要求，一般都會要求進(jìn)行防水防塵試驗(yàn)和氣密測試，如果密封不好，導(dǎo)致潮濕或進(jìn)水，會造成導(dǎo)線和連接部位的極速老化或損壞。如果在接插件部位的密封性能差，還能夠?qū)е陆^緣電阻降低，整車報(bào)絕緣故障

3、。4 耐熱性由于高壓線束長時(shí)間通過大電流，因?yàn)楣β屎艽?，由焦耳效?yīng)產(chǎn)生很大的熱量，因此高壓線束的導(dǎo)線耐溫等級一般都達(dá)到 125（150），端子耐溫一般都達(dá)到 140。5 EMC 性能EMC（Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。簡單來說，EMC 包括了 EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾）和 EMS（Electro Magnetic Susceptibility，電磁敏感性）。EMI 是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的

4、電磁干擾；EMS 是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾所具有的一定程度的抗擾度。EMI 是主動性的，即對外界產(chǎn)生的干擾，EMS 是被動性的，即抵抗外界的干擾。所以對設(shè)備的EMC 要求就是：減少對別人的干擾，同時(shí)自身能抵抗相當(dāng)程度的外界干擾。零部件電磁兼容性是整車電磁兼容性的基礎(chǔ)和前提，用于新能源車上的零部件不僅應(yīng)滿足零部件電磁兼容性要求，同時(shí)在整車電磁兼容性出現(xiàn)問題時(shí)，零部件供應(yīng)商也有義務(wù)支持并進(jìn)行相關(guān)整改。理論與實(shí)踐證明，任何電磁騷擾的發(fā)生必須具備 3 個條件: 騷擾源、傳播騷擾的途徑和敏感設(shè)備。作為新能源汽車的零部件應(yīng)該從兩個方面盡可能地優(yōu)化: 一是盡量降低騷擾的強(qiáng)度；二是盡可能地提高抗騷擾

5、的能力。整車范圍內(nèi)首先保證零部件的 EMC 符合標(biāo)準(zhǔn)要求，通過線束將各個控制單元聯(lián)系在一起。新能源汽車整車級屏蔽設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)是高壓系統(tǒng)的布局、屏蔽設(shè)計(jì)以及 CAN 通信網(wǎng)絡(luò)的抗干擾處理。首先盡量要求高壓線束沿著車身布置，優(yōu)化整車電磁輻射的環(huán)路，同時(shí)利用車身形成封閉的屏蔽艙。同時(shí)屏蔽高壓電纜和連接器也是一種減少不必要的電磁干擾經(jīng)濟(jì)有效的方法，通過一系列標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)顯示了屏蔽電纜和連接器能夠有效減少在 100 kHz 到 200 MHz 頻率范圍內(nèi)的不必要的干擾。目前國內(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。為了避免高壓線束傳輸強(qiáng)電電流時(shí)產(chǎn)生電磁干擾，

6、 導(dǎo)致低壓線束對控制單元供電及信號傳輸受到電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)，一般采用高壓線束與低壓線束分層設(shè)計(jì)，距離保證在 200-300mm 內(nèi)。下列是常見幾種電纜對 EMC 方案介紹。方案 1：使用編織屏蔽電纜方案 2：電纜外套編織網(wǎng)方案 3：電纜外套鋁管方案 4：鋁管、編織網(wǎng)分段組合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 鋁管和編織網(wǎng)分段組合在 0-1GHZ 頻率范圍內(nèi)的的屏蔽效果最佳。6 耐久性新能源汽車上的電源和各種電氣零件通過線束來實(shí)現(xiàn)電路物理連接，線束分布遍布全車。如果把動力系統(tǒng)比作汽車心臟的話，那么線束就是汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)它負(fù)責(zé)整車各個電器零件之間的信息傳遞工作。隨著人們對舒適性、經(jīng)濟(jì)性、安全性要求的不斷提高，汽車上

7、的電子產(chǎn)品種類也在不斷增加，汽車線束越來越復(fù)雜線束的故障率也相應(yīng)增加。這就要求提高線束的可靠性和耐久性等性能。端子和連接器是決定系統(tǒng)可靠性的重要內(nèi)容，也是整個線束的重要組成部分。由于部分端子和連接器的工作環(huán)境惡劣，端子和連接件中容易發(fā)生各種各樣的故 障，如腐蝕、老化以及在振動的作用下松動等問題。由于端子和連接器的損毀、松動、脫落、失效所導(dǎo)致的電氣線路故障占整個電氣系統(tǒng)的故障的50%以上，所以整車電氣系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視端子和連接器的可靠性設(shè)計(jì)。為提高端 子和連接器設(shè)計(jì)的可靠性，首先應(yīng)分析其故障模式，以便做好相應(yīng)的預(yù)防工作。端子和連接器通常有接觸不良、絕緣不良和固定脫落這三種主要的故障模式

8、，其 中，針對接觸不良，可采用檢測靜態(tài)接觸電阻、動態(tài)接觸電阻、單孔分離力、連接點(diǎn)和元器件的耐振性等指標(biāo)來加以判斷；對于絕緣不良，可檢測絕緣體絕緣電 阻、絕緣體時(shí)間退化速度、絕緣體、接觸件等零件尺寸等指標(biāo)來加以判斷；對于固定脫落類的可靠性，可檢測端子和連接器的裝配公差、耐力矩、連接針保持力、 連接針插入力、環(huán)境應(yīng)力狀況下保持力等指標(biāo)來加以判斷。分析了端子和連接器 的主要故障模式和失效形式之后，可采取以下措施來提高端子和連接器設(shè)計(jì)的可 靠性：a) 選擇合適的接插件。接插件的選擇不僅要考慮連接電路的類型和數(shù)量， 還要有利于設(shè)備的組成。如圓形連接器受氣候和機(jī)械因素的影響比矩形連接器小， 并且機(jī)械磨損較

9、小，與導(dǎo)線或電纜的端接可靠，所以盡可能地選擇圓形連接器。b) 連接器中接觸件數(shù)量越多，系統(tǒng)的可靠性越低，所以在空間、重量允許的情況下，盡量選擇接觸件數(shù)量較少的連接器。c) 選用連接器時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)備的工作條件。這是因?yàn)檫B接器的總負(fù)載電流和最大工作電流往往是根據(jù)在周圍環(huán)境的最高溫度條件下工作時(shí)所允許的熱量 來確定的。同時(shí)，為降低連接器的工作溫度，應(yīng)充分考慮連接器的散熱條件，如可使用距連接器中心較遠(yuǎn)的接觸件來連接電源，這樣就更利于散熱。d) 當(dāng)插件在有腐蝕性氣、液體環(huán)境中工作時(shí)，為防腐蝕，在安裝時(shí)應(yīng)注意盡可能從側(cè)面水平安裝，當(dāng)條件需要而垂直安裝時(shí)，應(yīng)防止水順著引線流入接插件，一般使用防水插接件。e)

10、 端子拉脫力、屏蔽環(huán)拉脫力需要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。端子拉脫力（端子+線）LV215按照標(biāo)準(zhǔn)測滿足標(biāo)準(zhǔn)要量求護(hù)套拉脫力（護(hù)套+護(hù)套）LV215按照標(biāo)準(zhǔn)測滿足標(biāo)準(zhǔn)要量求f) 在高壓線束的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮線束布置的彎曲半徑，不合適的彎曲半徑會造成線纜對于端子和和屏蔽環(huán)長時(shí)間的拉扯，容易產(chǎn)生拉脫的風(fēng)險(xiǎn)。另外，車輛上線束的工作環(huán)境是十分惡劣的，腐蝕性氣、液體的存在，潮濕、高溫、振動以及與其他部件的摩擦和碰撞，容易出現(xiàn)絕緣體磨損、接頭松動、導(dǎo)線腐蝕等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致斷路、短路。所以要想讓線束能夠安全可靠的工作，就應(yīng)做好線路的保護(hù)設(shè)計(jì)，也即是要做好線束的包扎和固定。整車線束都應(yīng)有防腐、防潮的保護(hù)措施，并防止車輛

11、振動對其造成不利影響； 線孔處必須做好保護(hù)，如翻邊設(shè)計(jì)，以防線束穿過時(shí)對線束摩擦而造成絕緣層破損。為了提高保護(hù)設(shè)計(jì)可靠性，在裝配前對包扎材料應(yīng)進(jìn)行環(huán)境篩選試驗(yàn)，避免不合格的產(chǎn)品進(jìn)入下一環(huán)節(jié)；還應(yīng)在設(shè)計(jì)選型時(shí)針對不同部位的環(huán)境應(yīng)力，對不同包裝材料進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)，以選出綜合性能最好的一種。7 安全性高壓線束電壓定義：DC:60VU1500V； AC: 30V RMSU1000V RMS;根據(jù)高壓系統(tǒng)部件的載流量計(jì)算電流可高達(dá) 250A；一般情況下人人體安全電壓為 36V,允許通過的電流為 36mA 這大大高出了人體所能接受的安全電壓、電流， 所以高壓線束的安全性十分重要。高壓線束的安全性設(shè)計(jì)主要

12、在于絕緣，耐壓保護(hù)、過載、接插件的 IP 等級防護(hù)要求等。絕緣：指使用不導(dǎo)電的物質(zhì)將帶電體隔離或包裹起來，以對觸電起保護(hù)作用的一種安全措施;有強(qiáng)電作用下，絕緣物質(zhì)可能被擊穿而喪失其絕緣性能。因此， 電氣線路與設(shè)備的絕緣選擇必須與電壓等級相配合，而且須與使用環(huán)境及運(yùn)行條件相適應(yīng)，以保證絕緣的安全作用。高壓線束一般都是采用雙重絕緣，耐壓：把一個高于正常工作的電壓加在被測設(shè)備的絕緣體上，并持續(xù)一段規(guī)定的時(shí)間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會產(chǎn)生很小的漏電流。如果一個被測設(shè)備絕緣體在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，其漏電電流保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，就可以確定這個被測設(shè)備可以在正常的運(yùn)行條件下安全運(yùn)行。High

13、potential testing耐高壓測試（端子間，端子與屏蔽）USCAR-372008 5.5.2高 壓檢 測 , AC2700V,1min，泄漏電流小于 10mA.Isolation Resistance絕緣電阻測試（端子間，端子與屏蔽）USCAR-22013-02 5.5.1絕緣表, 1000VDC 測電阻,大于 100M過載：電氣線路中允許連續(xù)通過而不至于使電線過熱的電流量，稱為安全載流量或安全電流。如導(dǎo)線流過的電流超過了安全載流量，就叫導(dǎo)線過載。過載時(shí)， 溫度超過該溫度，會使絕緣迅速老化甚至于線路燃燒。發(fā)生過載的主要原因有導(dǎo)線截面選擇不當(dāng)，實(shí)際負(fù)載已超過了導(dǎo)線的安全電流；還有端子的

14、載流量不夠已超過了其承載的最大電流。接插件的 IP 等級防護(hù)要求：高壓接插件連同線束連接 HEV/EV 的動力總成系統(tǒng)，不僅是車輛驅(qū)動的關(guān)鍵能源輸送線，影響車輛功能及性能，同時(shí)，也是一個影響安全性能的關(guān)鍵因素，會引起車輛拋錨、著火，甚至?xí)a(chǎn)生電擊，從而車輛使用者的生命安全。IP 防護(hù)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)證明，裸露于潮濕空氣的高壓端子會更容易腐蝕，也更危險(xiǎn)，因此在可能的情況下，所有的高壓插件的防護(hù)等級要求在 IP67 以上，當(dāng)然， 位于底盤或前艙等更惡劣的情況下必須更高。防觸指功能設(shè)計(jì)。整車的高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)需保證在單點(diǎn)失效的情況不影響操作人員的安全，即便裸露的插件，也要保證人員徒手操作不造成危害，因此，護(hù)套

15、與端子的設(shè)計(jì)使得人手指無法直接接觸到端子。8 高壓連接器特點(diǎn)高壓連接器作為高壓線束的關(guān)鍵核心部件，其特點(diǎn)與高壓線束大部分一致， 其中以下特點(diǎn)較為突出：耐壓性:滿足爬電距離和電器間隙要求，滿足 750V 額定電壓要求；安全性:具有高壓互鎖功能，未對配插件滿足 IPXXB 要求，對配狀態(tài)插件滿足 IPXXD 防護(hù)要求。電氣間隙和爬電距離，滿足污染等級 3 的設(shè)計(jì)要求。9 高壓導(dǎo)線特點(diǎn)車用高壓導(dǎo)線最大的特點(diǎn)是耐高電壓，目前市場應(yīng)用高壓導(dǎo)線處于 600V 交流/1000V 直流耐高壓水準(zhǔn)，隨著續(xù)航里程提升而需要更大功率輸出，將需要更高耐壓等級的高壓導(dǎo)線，耐壓等級將達(dá)到以及高于 1000V 交流/150

16、0V 直流的水準(zhǔn)。 另外，對于高壓大電流模塊用到的高壓導(dǎo)線，因?yàn)楦吖β?、車?nèi)空間和布線設(shè)計(jì)的要求，高壓導(dǎo)線具有耐大電流、耐高溫、阻燃、高柔性和EMC 抗屏蔽性能等特點(diǎn)，從而滿足新能源汽車市場應(yīng)用。10 充電口特點(diǎn)充電口相對于其他高壓連接器，它的接觸端子插拔后易損，導(dǎo)致接觸區(qū)域阻抗變大，發(fā)熱，燒蝕等，因?yàn)橐徊糠譃槭彝馐褂?，污染等級? 級，實(shí)際情況還要高于這個污染等級，特別是充電樁端的產(chǎn)品，基本無防護(hù)，故塑膠材料選材需考慮高溫和耐油等特性，防護(hù)等級必須滿足插合前 IP54，插合后 IP55，而實(shí)際應(yīng)用場景還要高于這個標(biāo)準(zhǔn)。從標(biāo)準(zhǔn)來看，充電口需要滿足 GB/T 20234.1 的要求，快充接口和慢充接口分別還需要滿足 GB/T 20234.2 和 GB/T 20234.3 的要求。充電口需要同時(shí)滿足互操作性標(biāo)準(zhǔn) GBT 34657.2-2015 要求。目前的充電口普遍存在的待解決的問題包括：交流 63A 發(fā)熱、燒蝕暫時(shí)沒有比較好的解決辦法，充電槍卡鉤強(qiáng)度無參考標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際使用中容易發(fā)生斷裂等。其他注意點(diǎn)說明線路設(shè)計(jì)長度的合理性：通常汽車上根據(jù)用電器在車身上的實(shí)際布置位置來確定電線束的各