一、範圍
本規範規定了電動汽(qì)車高壓線束設計過程中涉及到的符號、代號、術語及其定義,設計準則,布置要求,結構設計要求(qiú),材料選用要求,性能設計(jì)要求,設計計算方法,安全使用要求(qiú)等(děng)。
二、規範性引用文件
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GB/T 2423.17 電工電子產品基本環境試驗規(guī)程-鹽(yán)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 技術製圖 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(fáng)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源的連接要求
GB/T 18488.1 電動汽(qì)車(chē)車用電機及其(qí)控(kòng)製器技術條件
GB/T 19596 電動(dòng)汽車術語
QC/T 413 汽車電氣(qì)設備基本技(jì)術條(tiáo)件
Q/TEV 100 整車產品圖樣(yàng)及技術文件編(biān)號規則
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規則
Q/TEV 31307 電動汽(qì)車(chē)動力係統線號編號規則
SAE J1654 高壓(yā)電纜(lǎn)
SAE J1673 電動汽車(chē)高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測量車載電線束高壓連接-試驗方法和一般(bān)性能要求
三、術語和定義
(1).工作電壓:在任何正(zhèng)常工作狀態下(xià),電氣係(xì)統可能產生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高值(不考慮瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體的電壓等級,電動(dòng)汽車的(de)電壓級別為B級。
直(zhí)流:DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間接連接於高壓電路中,包括線束(電纜和插件(jiàn))和設備(負載、發電(diàn)機、儲能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶電部件:正常使用時被通電的導體或導(dǎo)體(tǐ)部件。
(5).直接接觸:人員和帶電部件的接觸
(6).外露可導電部件
按照GB 4208規定,可以通過IPXXB試(shì)指(zhǐ)觸及(jí)的導電部件。
注(zhù)1:本概(gài)念是針對特定的電路而(ér)言,一個電路中的帶電部件也許是另一個電路中(zhōng)的外露導體,例(lì)如:電動汽車的車身可(kě)能是燈光、刮水電機電路中的帶(dài)電部件,但(dàn)對於動力電路來說(shuō)它是外露導體。
(7).間接接觸(chù):人員、基本絕緣故(gù)障情況下變為帶電的外露可導電部件之間的接觸。
(8).爬電距離:連接(jiē)端子的帶電部分(包括任何可導電的連接(jiē)件)和電底(dǐ)盤之間,或兩個電位(wèi)不同的(de)帶電部分之間(jiān)的沿絕緣材料表麵的最短距離。
(9).可導電(diàn)部件:能夠(gòu)使電流通過(guò)的部(bù)件,在正常工作狀態下不導(dǎo)電,但當基本絕緣故障的情況(kuàng)下,可能成為帶電部件。
(10).壓接:接觸端子和導線一般是(shì)壓接,對於可選擇的,如硬焊接或者軟焊接,通過檢查環境和需求合理選擇。為了簡化起見,在本設(shè)計規(guī)範裏的連(lián)接特指壓接。
四、應(yīng)滿足的功(gōng)能要求及應達到的性(xìng)質要求
(1).功能要求
高(gāo)壓(yā)線束的主要功能是在有電壓和所需的安裝環境下安全傳(chuán)遞電流;對於(yú)高壓電的安全準則需求必須遵守。
(2).性能要(yào)求
①溫度要求
根據整車內的位置,整車溫度可分為表1中所(suǒ)示的三檔(dàng)。
道路車輛的線束其電纜長期允許工作(zuò)溫度不超(chāo)過125℃,如果電纜的布置環境溫度超過了電(diàn)纜允許的工作溫度,則宜按照本規(guī)範第8.1節的規定,采取增大電(diàn)纜的截(jié)麵積的方法,使線束滿足環境(jìng)溫度的(de)要求。
②電壓要求
根(gēn)據(jù)電動汽車(chē)的電壓級別為B級,整車高壓的額定電壓為:DC1000V、AC660V;
高壓(yā)線束的額定電壓須略(luè)高於(yú)整車額定電壓,規定高壓線束的(de)額定電壓(yā)為:AC750V。
③耐電壓(yā)
根(gēn)據(jù)GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之間(jiān)介電強度應能耐受(2U+1000)的試驗電壓,即在線束與部件脫開的情況下,線(xiàn)束對車體耐(nài)電壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流不(bú)超過10mA,不發生閃爍擊穿現(xiàn)象。
④絕緣電阻
根據SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,在線束與所連接部件脫開(kāi)的情況下,線束對車體絕緣電阻在任何情況下均應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試(shì)驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高壓線束在試驗箱內(nèi)應處於(yú)正常安裝(zhuāng)狀態(tài)。試驗時間16h。試驗結束後,高壓線束靜止恢複(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級(jí)為(wéi)UL94V-0.
⑦線束拉(lā)脫力要求
電(diàn)纜壓接至(zhì)連接器後,拉脫力(lì)應不(bú)小於最小拉脫(tuō)力。根據SAE J1742,最(zuì)小拉脫力見表2.
五、設計輸入、輸出要求
1.設計輸入要求
(1)電氣設計的輸入要求及動(dòng)力係統配置情況。
(2)整車中布置圖。
(3)線束(shù)敷(fū)線圖。
(4)高(gāo)壓(yā)係統中的各電氣(qì)部(bù)件的安裝位置,線束與(yǔ)電氣部件的對接(jiē)形式。
(5)高壓係統(tǒng)中的(de)各電氣部件的負載特性。特性包括穩態電流強(qiáng)度、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流波形(xíng)(平(píng)穩、脈衝、頻(pín)率等)。
2.設計(jì)輸(shū)出要求
(1)線束圖的內容
線束圖的內容包含主幹線、分支線、現場、接(jiē)插(chā)器(qì)外形圖、插件(jiàn)名稱及型號、插件所對應(yīng)部件的名稱、插件孔位號、孔位號(hào)所對應的電纜線號、線徑、定義;其次還(hái)應包含線束接線表(biǎo),插件視圖方向,技術要求(qiú)等。電纜應標明(míng)線材型號。
(2)線束保護套的顏色
線束(shù)的保護套包括波紋管(guǎn)、熱縮套管。
波紋管的顏(yán)色采用(yòng)橙色(GB30)。
熱縮套管的顏色:采用不同(tóng)顏色熱縮套管(guǎn)對極性進行區分,正(zhèng)極為紅色(sè),負極為藍色,U相為黃色,V相為(wéi)綠色,W相(xiàng)為紅色。
(3)線束的長度
①電纜的長度
根據整車的總布置、線束(shù)敷線圖(tú),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。
②波(bō)紋管的長(zhǎng)度
根據電纜的(de)長度,須在電纜長度的基礎上減去(qù)電纜伸進去部件內的長度,該減去長度的具體值依據具體(tǐ)部(bù)件而定。
③熱縮套管的長度
在波紋管(guǎn)的兩端,須燙熱縮套管,以確保波紋管與電纜的套接不會(huì)晃動。熱縮套管的長度須等於電纜伸進去部(bù)件內的長度值。
④屏蔽型電纜屏蔽層的長度
當電纜須采用屏蔽性電纜時,如連接控製器與電機的三相高壓線束(shù),屏蔽層須剝出(chū),單獨采用規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱(rè)縮管套接,熱(rè)縮後的屏蔽層長度以大於等於200mm且小於等於250mm為(wéi)宜。
(4)電線的標號
線束圖中應標明每(měi)根電纜的線號,線號的編號嚴(yán)格執行企業標(biāo)準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖中應(yīng)標(biāo)明(míng)該線束圖所對應的線束號,線束號的編號嚴格執行企業(yè)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。
(7)電纜型號
線束圖中應標(biāo)明各電纜的型號,電纜型號的選取應符合GB/T 12528中的規定。推薦型號見(jiàn)表3.
(8)線束圖的技術要求
線束圖中應包(bāo)含技術要求,規(guī)定線束生產的注意事項、技術條件要求等(děng)。
(9)圖框、圖(tú)號、圖(tú)樣名稱
線束圖其圖框、圖號、圖(tú)樣名稱應符合公司標準Q/TEV 100的規定。
(10)字(zì)體(tǐ)
①文字種類、字體高(gāo)度參見表4.
②繪製圖樣時,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的規定執行。
六、裝配要求
1.結構要求
高壓線束應在機械和電氣安全的情況(kuàng)下,以專業的施工(gōng)方法將線束和所接部件(jiàn)(如(rú)高壓配電盒、電機控製器、電機、輔助電源等)匹配。線束插拔(bá)或連接部分(fèn)應(yīng)預留出適當的長度,長度推薦值為150mm,便於車輛裝配,以及便於對部件進(jìn)行定期維修。
2.布線方案
布線方案應有助於(yú)清除不正確的安裝和錯誤的線束路線(xiàn)。
走線應避免形成(chéng)大的(de)電磁環。
高低壓(yā)平行走線距離(lí)間隔須大於(yú)400mm,如(rú)果(guǒ)實際境況確實無法達到此要求,高低壓需相互垂直走線。
測量在發生(shēng)碰(pèng)撞情況下,須確保線(xiàn)束(shù)不會受到擠壓,以防線束破裂造成短路。
3.線束固定保(bǎo)護件要求
針對高壓線(xiàn)束的(de)布置(zhì),應盡可能地對線束進行(háng)保護(hù),使線(xiàn)束與車體之(zhī)間的(de)相對運動最小化(huà)。宜采用具備絕緣性能的結構部件,如電纜(lǎn)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。對用於布線、包裝和定位線束(shù)用途的所有線束(shù)固定保護件(如卡箍、螺栓(shuān)等)進行充分地保護,宜塗抹(mò)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(lián)接器裝配空間(jiān)要求(qiú)
所有連接器位置宜(yí)預留便於操(cāo)作的不小於200mm的空間,以便連接和斷開連接。連接(jiē)器與部件之間的連接應適當消(xiāo)除機械應(yīng)力。
5.線束電纜彎曲(qǔ)半徑要求
避免電纜出現小的彎曲半徑。一般情況下,最(zuì)小彎曲半徑等於電纜外徑的5倍。應避免(miǎn)接頭中存在彎曲電線,否則,接頭後部(bù)密封件中可能出現漏電通路。
6.線束布置防水要(yào)求
對(duì)於(yú)車輛底部、輪艙(cāng)濺水區,應特別注意(yì)水(shuǐ)和道路磨料會損壞線束。
濺水區中的連接器(qì)應進行裝(zhuāng)袋防(fáng)護。
7.線(xiàn)束布置防磨要求
需保護所有高壓線束,以防震動和磨損。因車(chē)輛的震動,應除去線束上所接觸的金屬部件(jiàn)邊(biān)緣的毛刺,對於凸緣、滾製處,使用適當膠圈進行保護,且膠圈須固定牢靠。用於固(gù)定線(xiàn)束的電纜夾應穩固地連接(jiē)至設備或框架結構以及線束(shù)上。
8.線束布置防熱(rè)要求
線束應(yīng)距離(lí)熱(rè)源(如發動機排氣管、大氣泵銅管路等)大(dà)於200mm,如不能滿足要求(qiú),保護所有線束,以抵抗輻射熱(rè)源,宜采用阻燃隔熱棉(mián)對線束進行包紮,或在線束附近增加(jiā)隔熱板處理。
9.線束(shù)與活動件的隔(gé)離要求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必須(xū)彎曲時,將(jiāng)支撐夾完全緊固於兩端位置處。布線係統必須能夠彎曲,而且不會促成線束磨損(sǔn)或對活動件造成幹擾(rǎo)。
七、關鍵件選用規範要求
1.高壓電纜:應遵循SAE J1654、SAE J1673規定的要求。
2.高壓連接器:應遵循SAE J1742規定(dìng)的要求(qiú)
應(yīng)注意(yì)事項:
①防護等級。除銅接頭外,連接器在結合狀態時,無論安裝於何處,連接器須(xū)不小於IP65.
②防腐蝕(shí)。為防止(zhǐ)銅接頭被複式,銅接(jiē)頭表(biǎo)麵的(de)鍍(dù)錫成不得破損。
③銅接頭的(de)型號有SC、T、OT、HUP等。不同型號的(de)銅接頭(如SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同。針對過線孔較(jiào)小的情況,應選取寬度與之匹配的銅接頭型(xíng)號。
④銅接頭其壓接(jiē)電纜孔的截麵積須與所連接電纜(lǎn)導線的截麵積匹配。
銅接頭其過螺栓孔的直徑須與部件螺栓(shuān)的直徑匹(pǐ)配。
⑤針對於O型銅接頭,其型號有(yǒu)FOT與(yǔ)OT兩種。區別在於:FOT型號,其(qí)壓接電纜孔(kǒng)處外圍有絕緣護套包裹:OT型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣(yuán)護套包裹。
八(bā)、設計計算
1.電纜的選取
(1)電纜截麵積(jī)
①確定高(gāo)壓線束說連接的電氣部(bù)件的負(fù)載特性。特性包(bāo)括穩態電流強度、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流波形(平穩、脈衝、頻率(lǜ)等)。
②根據穩態(tài)電流強度,確定電纜的截麵積。在125℃下,常見銅芯電纜線徑截麵積與(yǔ)載流量的匹配參見表5.
③如果電纜的布置環境超過了電(diàn)纜允許(xǔ)的工作溫度,則必須選擇較大截麵積(jī)的電纜(lǎn)。對於TMAX為180℃時,導體截麵積升一檔(dàng)使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升兩(liǎng)檔使(shǐ)用。例如(rú),當最大(dà)電流為150A時,125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線(xiàn)束,250℃選用70mm²線束。
(2)電纜(lǎn)結構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電纜從(cóng)類型上分為(wéi)單芯電纜和多芯電纜,高壓電纜的截(jié)麵應為圓形。其護套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單芯線(xiàn)組成,其中單芯線也同時滿足單芯電(diàn)纜中相(xiàng)關導體的結構尺寸參數。
高壓單芯電纜從結構上主要由導體(tǐ)和護套組成,主要結構尺寸參數有單根銅線直徑、根數、導體直徑、絕緣直徑、內護層(céng)直徑和護套外徑等。
帶(dài)屏蔽層的高壓電纜采用裸銅或(huò)鍍銅線編織在內護(hù)套層上;在屏蔽和(hé)外護套之間可以有一層附加的包(bāo)帶;電纜的外護(hù)套(tào)應緊密擠(jǐ)包,但不粘連屏(píng)蔽層。
(3)電纜材料
導(dǎo)體(tǐ):繞線式鍍錫退火銅(tóng)。
絕緣層:120℃-200℃級別,耐熱,無鹵(lǔ)素 XLP。
屏蔽層:鍍(dù)錫退火銅繞線編織而成。
護套:耐熱105℃-180℃,無Pb PVC(或(huò)HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可選)。
2.連接器的選取
(1)連接(jiē)器結(jié)構特征
連接器除線環(huán)、銅接頭外,連接器應具有主動鎖定特征(zhēng)。應與所連接設(shè)備的插座進行(háng)匹配。
(2)連(lián)接器性能(néng)
連接(jiē)器的性能(néng)要求應符合SAE J1742.
(3)連接器(qì)爬(pá)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
九、安裝、試驗要求
1.安裝要求:參照本規範(fàn)第6點執行
2.試驗要求:參照GB/T 12528-2008 第7.4節,對電纜進行型(xíng)式試(shì)驗。具體試驗項目見表7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴禁非專業人員(yuán)對高壓線束進行操作:專業人員對高(gāo)壓線束(shù)進行操作前,需用數字萬用表測量(liàng)高壓正負線束端子之間直流電壓值、測量U相、V相(xiàng)、W相兩兩(liǎng)之間的(de)交流電壓值,在測量值為(wéi)0V的情況下才能進行操作。
2.保養
高壓線(xiàn)束需定裏(lǐ)程進行保養,依據(jù)《保養手冊》,每12000km檢(jiǎn)查保養項目(mù)如下:
檢查高壓線束其電纜與連接器插件之間是否鬆動;
檢查高壓線束過線孔過線護套等防護是否完好(hǎo),線束是否出現磨損;
檢(jiǎn)查(chá)發動機艙(cāng)等通過高溫區域線高壓線束隔熱材料是否脫落。