一、範圍(wéi)
本規範規定了電動汽車高壓線束設計過程中涉及到的符號、代(dài)號、術語及其定義,設計準則,布置要求,結構設計要求,材料選用要求(qiú),性能設計要(yào)求,設計計算方法,安全(quán)使用要求等。
二、規範性引(yǐn)用文件
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GB/T 2423.17 電工電子產品基本環境試驗規程-鹽霧試驗
GB 4208 外殼防護等級(IP代碼)
GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kv及以下軌道(dào)交通車用電纜
GB 14315 電力電(diàn)纜導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接(jiē)管
GB/T 14691 技術(shù)製(zhì)圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽車 安全要(yào)求(qiú) 第2部分功能(néng)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(chē)輛傳導充電係統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電係統電動車輛與交流直流電(diàn)源(yuán)的連接要求
GB/T 18488.1 電動(dòng)汽車車用電機及其控製器技術條件
GB/T 19596 電動(dòng)汽車術語(yǔ)
QC/T 413 汽車電氣設備(bèi)基本技術(shù)條件(jiàn)
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編(biān)號規(guī)則
Q/TEV 31306 電動汽(qì)車線束號編號規(guī)則
Q/TEV 31307 電動汽車動(dòng)力係統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電(diàn)動汽車高(gāo)壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測(cè)量車(chē)載電線束高壓連(lián)接-試驗方法(fǎ)和一般性(xìng)能要求(qiú)
三、術(shù)語和定義
(1).工作電壓:在任何正常工作狀態下(xià),電氣係統可(kě)能產生的交流電(diàn)壓(均(jun1)方根值rms)或直流電壓的最高值(不考慮(lǜ)瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體的電壓等級,電動汽車的(de)電壓級別為B級。
直流(liú):DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係(xì)統:所有直接或間接連接於高(gāo)壓電路中,包括線束(電纜和插件(jiàn))和設(shè)備(負載、發電機、儲能係統),均稱為高(gāo)壓係統。
(4).帶電(diàn)部(bù)件:正常(cháng)使用時被通電的導體或導(dǎo)體部件。
(5).直接接觸:人員和帶電部(bù)件的(de)接觸
(6).外露可導電(diàn)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(shì)針對特定的(de)電路而言,一個電路中的帶電部(bù)件也許是另一個(gè)電路中的外露導(dǎo)體,例如:電動汽(qì)車(chē)的車身可能是燈光、刮水電機電路(lù)中的帶電部件(jiàn),但對於動力(lì)電路來說(shuō)它是外露導體。
(7).間(jiān)接接觸:人員、基本絕緣(yuán)故障情況下變(biàn)為帶電的外露可導(dǎo)電部件之間的接觸。
(8).爬電距離:連接端子的帶電部分(包括任何可(kě)導電(diàn)的連接件)和電(diàn)底盤之間,或兩個電位不同的帶(dài)電部分之間的沿絕緣材料表麵的最短距離(lí)。
(9).可導電部件:能夠使電(diàn)流通過的部件(jiàn),在正常工作狀態下(xià)不導電,但(dàn)當基本絕緣故障的情況下,可能(néng)成為帶電部件。
(10).壓接:接(jiē)觸端子和(hé)導線一般是壓接,對(duì)於(yú)可選(xuǎn)擇的,如硬焊接或(huò)者軟焊接,通過檢查環境和需求合(hé)理選擇。為了簡化起見(jiàn),在本設計規(guī)範裏的連接特指壓接。
四、應滿足的功能要求及應達到的性質要求(qiú)
(1).功能要求
高(gāo)壓線束的主要功能是在有電壓和所需的安(ān)裝(zhuāng)環境下安全傳遞電流;對於高壓(yā)電(diàn)的安全準則需求必須(xū)遵守。
(2).性能要求
①溫度要(yào)求
根據整車內的位置,整車溫度(dù)可分為表1中(zhōng)所示(shì)的三檔。
道路車輛的線束其電纜長期允許工作溫度不超過125℃,如果電纜的布置(zhì)環境溫度超過了電纜允許的(de)工作溫度,則宜按照本規(guī)範第(dì)8.1節的規定,采取增大電纜的截麵積的方法,使線(xiàn)束滿足環境溫度的要求。
②電壓要(yào)求
根據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於整(zhěng)車(chē)額定電壓(yā),規定高壓線束的(de)額定電壓為:AC750V。
③耐電壓
根(gēn)據GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之(zhī)間介電強度應能耐受(2U+1000)的試驗電(diàn)壓,即在線束與部件脫開(kāi)的情況下,線束(shù)對車體耐電壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流不超過10mA,不發生閃爍擊穿(chuān)現象。
④絕緣電阻(zǔ)
根據SAE J1742,絕緣(yuán)電阻測試電壓為DC1000V,在線束與所連接(jiē)部件脫開的情況下,線束對車體絕緣電阻在任何情(qíng)況下(xià)均應大於100mΩ.
⑤鹽(yán)霧(wù)要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規定(dìng)進行,高壓線束在試驗箱內(nèi)應處於(yú)正常安裝狀態。試驗時間16h。試驗結束後,高壓線束靜(jìng)止恢(huī)複(1-2)h後,通電後應能正常工作,不考核外觀。
⑥阻燃要求
線束所用材料要求阻燃等(děng)級為UL94V-0.
⑦線束拉脫力要(yào)求
電纜壓(yā)接至連接器後,拉脫力應不小於最小拉脫力。根據(jù)SAE J1742,最小拉脫力(lì)見表2.
五、設計輸入、輸出要求(qiú)
1.設計輸入要求
(1)電氣設計(jì)的輸入要求及動力係統配(pèi)置情況。
(2)整車中布置(zhì)圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓係統中的各電氣部件的安裝位置,線束與(yǔ)電氣部件的(de)對接形(xíng)式。
(5)高壓係統中的(de)各電氣部件的負載特(tè)性。特性包括(kuò)穩態電流強度、電壓要求,瞬態條(tiáo)件和電流強(qiáng)度及(jí)電流波(bō)形(平穩、脈(mò)衝、頻(pín)率等)。
2.設計輸出要(yào)求
(1)線束圖的內容
線束圖的內(nèi)容包含主(zhǔ)幹線、分支線、現場、接插器外(wài)形圖(tú)、插件名(míng)稱及型號、插件(jiàn)所(suǒ)對應(yīng)部件的名稱、插件孔位號、孔位號所對應的電纜線號、線徑(jìng)、定義;其次還應包含線束(shù)接線表,插件視圖方向,技術要求等。電纜應標明線材型號(hào)。
(2)線束保護套的(de)顏色(sè)
線束的保護(hù)套包括波紋管、熱縮套管。
波紋管的顏色采用橙色(GB30)。
熱縮套(tào)管的顏色:采用不同顏色熱縮套管對極(jí)性進行區分,正極為紅色,負極為藍色,U相為(wéi)黃色,V相為綠色,W相為紅色。
(3)線束的長度
①電纜的長(zhǎng)度
根據整車的總布置、線(xiàn)束(shù)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(yù)量。
②波紋管的長度
根據電纜的長度,須在電纜長度的基(jī)礎上減去電纜伸進去部件內的長度,該減去長度的具體值依據具體部件而定。
③熱縮套管的長度
在波(bō)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(dòng)。熱縮套管(guǎn)的長度須等(děng)於(yú)電(diàn)纜伸進去部件內的長度值。
④屏蔽型電纜屏蔽層(céng)的長度
當電纜須(xū)采用屏(píng)蔽(bì)性電纜時,如連接控製器與電機的(de)三(sān)相高壓線束,屏(píng)蔽(bì)層須(xū)剝出,單獨采用(yòng)規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱縮管套接,熱縮後的屏蔽層長度以(yǐ)大於(yú)等於200mm且小於等於(yú)250mm為宜。
(4)電線的(de)標號
線束圖中應標明每根電纜的線號,線號的編號嚴(yán)格執行企業標(biāo)準(zhǔn)Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖中應標(biāo)明(míng)該線束圖所對應的線束號,線束號的(de)編號嚴格執行企業標準Q/TEV 31306.
(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(hào)。
(7)電纜型號
線束圖中應標明各電(diàn)纜的型號,電纜型號的選取應符合GB/T 12528中的規定。推薦型號見表3.
(8)線束圖的技術(shù)要求(qiú)
線束圖中應包含技術要求,規定線束生(shēng)產的(de)注意事項(xiàng)、技術條件要(yào)求等。
(9)圖框(kuàng)、圖號、圖樣名稱
線束圖其圖(tú)框、圖號、圖樣名稱應符合公司標準Q/TEV 100的規定。
(10)字(zì)體
①文字種類(lèi)、字體高(gāo)度參(cān)見(jiàn)表(biǎo)4.
②繪製(zhì)圖樣時,漢字的字體盡量采用CAD默認的長仿宋體,且在同一張圖中,隻允許使用(yòng)一種字體。
③未做規定的均按GB/T14691的規(guī)定執行。
六、裝配要求
1.結構要求(qiú)
高壓(yā)線束應在(zài)機械和電氣安全的(de)情況下(xià),以專業的施工方法將線束和(hé)所接部(bù)件(如高壓配電盒、電機控製器、電機、輔(fǔ)助電源等)匹配。線束插(chā)拔或連接部分(fèn)應預留出適當的長度,長度推薦值為150mm,便於車輛裝配,以(yǐ)及便於對部件進行(háng)定期維修。
2.布線方案
布線(xiàn)方案應有助於清(qīng)除不正確的安裝和錯誤(wù)的線束路線(xiàn)。
走線應避免形成大的電磁環。
高低壓平行走線距離間隔須大(dà)於400mm,如果實際境況確實無法達到此(cǐ)要求,高低壓需相互垂直走線。
測量在發生碰撞(zhuàng)情況下,須(xū)確保線束不會受到擠壓,以防線束破裂造成短路。
3.線束(shù)固定保護件要求
針對高壓線束的布(bù)置,應盡可能地對線束進行保(bǎo)護,使線束與車體之間的相對運動最小化。宜采(cǎi)用具備絕緣性能的結構部件,如電纜夾、電纜槽等。布線裝配應剛好(hǎo)放入光(guāng)滑的電纜夾或電纜槽中。對用於布(bù)線、包裝和定位(wèi)線束用途的所有線束固(gù)定保護件(如卡箍、螺栓等)進行充分地保護,宜塗抹凡士林,防止腐蝕。線束固定保護件之間的距離(lí)不得大於400mm。
4.線束連接器裝配空間要求(qiú)
所有(yǒu)連接器位置宜預留便於操作的不小於200mm的空間,以便連(lián)接和斷開連接。連接器與部件之間的連接應適當(dāng)消除機械應力。
5.線束電纜彎曲半徑要求
避免電纜出現小的彎曲半徑。一般情(qíng)況下,最小彎曲半(bàn)徑等於電纜外徑的5倍。應避免接頭中存在彎曲電線,否則,接頭後部密封件中可(kě)能出現漏(lòu)電通路(lù)。
6.線束布置防水要求
對於車輛底部、輪艙濺水區,應特別注意水和道路磨料會損壞線束。
濺水區中的連接器應進行裝袋防護。
7.線(xiàn)束布置(zhì)防磨要求
需(xū)保護所(suǒ)有高壓線束,以防震動和磨損。因車(chē)輛的震動,應(yīng)除去線束上(shàng)所接(jiē)觸的金屬部件邊(biān)緣的毛刺,對於凸緣、滾製處,使用適當膠(jiāo)圈進行保護,且膠(jiāo)圈須固定牢靠。用於固定線束的電纜夾應穩固地連接(jiē)至設備或框架結構以及線束上。
8.線束布置防熱要求
線束應距離熱源(yuán)(如發動機(jī)排氣管、大氣泵銅管路等)大於200mm,如(rú)不(bú)能(néng)滿足要求,保護所有線束,以抵抗輻射熱源,宜采(cǎi)用阻燃隔熱棉對線(xiàn)束進行包(bāo)紮,或在線束附近增加隔熱板處理。
9.線束與活動件的隔離要求
活(huó)動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必(bì)須彎曲時(shí),將支撐(chēng)夾完(wán)全緊固於兩(liǎng)端位置處。布線係統必(bì)須能夠彎曲(qǔ),而且不會促成線束磨損或對活動件造成幹(gàn)擾。
七、關鍵件選用規範(fàn)要求
1.高壓電纜:應遵循SAE J1654、SAE J1673規(guī)定的要求。
2.高壓連接器:應遵(zūn)循SAE J1742規定的要求
應注意事項:
①防護(hù)等級。除銅接頭(tóu)外,連接器在結合狀態時,無(wú)論安裝於何處,連接器須不小於IP65.
②防腐蝕。為防止銅接頭被複式,銅接頭表麵的鍍(dù)錫成不得破(pò)損。
③銅接頭(tóu)的型號有SC、T、OT、HUP等。不同(tóng)型號的銅接頭(如(rú)SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同(tóng)。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。
④銅接頭其壓接電纜孔(kǒng)的截麵積須與所連接電纜導線的截麵積匹配。
銅接頭其過螺(luó)栓孔(kǒng)的直徑須與部件螺栓的直徑(jìng)匹配。
⑤針對於O型銅(tóng)接頭,其型(xíng)號有FOT與OT兩種。區別在於:FOT型號,其壓接電纜(lǎn)孔處外圍有(yǒu)絕緣護套包裹:OT型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹。
八、設計計算
1.電纜的選取
(1)電纜截麵積
①確定高壓線束說連接的電氣部件的負載特性。特性包括穩態電流強度、電壓(yā)要(yào)求(qiú),瞬態條件和(hé)電流強度(dù)及電流波(bō)形(平穩、脈衝(chōng)、頻率等)。
②根據穩(wěn)態電流強度,確定電纜的截麵積。在125℃下,常見銅芯電纜線徑(jìng)截麵積與(yǔ)載流量的匹配(pèi)參見表5.
③如果電纜的布置環境超過了電纜允許的工作溫度,則必須選擇較大截麵積的(de)電纜。對於TMAX為180℃時,導體截麵積升(shēng)一檔使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升兩(liǎng)檔使用。例如,當(dāng)最大電流為150A時,125℃情況下選(xuǎn)用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線束,250℃選用70mm²線(xiàn)束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電(diàn)纜(lǎn)從類型上分為(wéi)單芯電纜和多芯電纜,高壓電纜的截麵(miàn)應為圓形。其護套顏色為(wéi)橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單芯線組(zǔ)成,其中單芯線也同時滿足單芯電纜中(zhōng)相關(guān)導體的結構尺寸(cùn)參數。
高壓單芯電纜從結構上主要由導體和護套組(zǔ)成,主要結構尺寸參(cān)數有單根銅線直徑、根數、導體直徑、絕緣直徑(jìng)、內護層直徑和護套外徑等。
帶屏蔽層的高(gāo)壓電纜采用裸銅或鍍銅線編織在內護套層上;在屏蔽和外護套之間可以有一層附加的(de)包帶;電纜的外護套應緊密擠包(bāo),但不粘連屏蔽層。
(3)電(diàn)纜材料
導(dǎo)體:繞線式鍍錫退火銅。
絕緣層:120℃-200℃級別,耐熱,無鹵素 XLP。
屏蔽層:鍍錫退(tuì)火銅繞線編織而成。
護(hù)套:耐熱105℃-180℃,無Pb PVC(或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可選)。
2.連接器的選取
(1)連接器結構特征
連接器除(chú)線環、銅接頭外,連接器應具有主動鎖定特(tè)征。應與所連接設(shè)備(bèi)的插座進行匹配。
(2)連接(jiē)器性能
連接器的性能要求應符合SAE J1742.
(3)連接器爬電(diàn)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
九、安(ān)裝、試驗要求
1.安裝要求:參照本規範第6點執(zhí)行
2.試驗要求:參照GB/T 12528-2008 第7.4節,對電纜進行型式試驗。具體試驗項目見表7.
十、安(ān)全(quán)使用要(yào)求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線束進行操作:專(zhuān)業人員對高壓線束進行操作前,需用數字萬用(yòng)表測量高(gāo)壓正負線束(shù)端子之間(jiān)直(zhí)流電(diàn)壓值、測量(liàng)U相(xiàng)、V相(xiàng)、W相兩兩之間的交流電壓值,在測量值為0V的情況(kuàng)下才能進行操(cāo)作(zuò)。
2.保養
高壓線束需定裏程進行保養,依據《保養手冊》,每(měi)12000km檢查保養(yǎng)項目如下(xià):
檢查高壓線(xiàn)束其電(diàn)纜與(yǔ)連接器插件(jiàn)之間是否鬆動;
檢查高壓線束過線(xiàn)孔過線護套等防護是否(fǒu)完好,線束是否出現磨損;
檢查發動機艙等通過高溫區(qū)域線高壓線束(shù)隔(gé)熱材料是否(fǒu)脫落。