一、範圍
本規範規定了電動汽(qì)車高壓線束設計過(guò)程中涉及到的符號、代號、術語及其(qí)定義(yì),設計準則,布置要求,結構設計要求(qiú),材料選用要(yào)求,性能設計要求,設計計(jì)算方(fāng)法,安全使用要求等。
二(èr)、規範(fàn)性引用文(wén)件
下列文件(jiàn)對於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於本文(wén)件。凡是不注日期(qī)的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用於本文件。
GB/T 2423.17 電工電子產品基(jī)本(běn)環境試驗規程(chéng)-鹽霧試驗(yàn)
GB 4208 外(wài)殼防(fáng)護(hù)等級(IP代(dài)碼)
GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kv及以下軌(guǐ)道交通車用(yòng)電纜
GB 14315 電力電(diàn)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(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(dòng)車輛傳導充電係統 一般要求
GB/T 18487.2 電動(dòng)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 電動汽車車(chē)用電機及其控製器技術條件(jiàn)
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣(qì)設備基本技術條件
Q/TEV 100 整(zhěng)車產品圖樣及技術文件(jiàn)編號規則
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規則
Q/TEV 31307 電(diàn)動汽車動力係統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測量(liàng)車載電線束高壓連接-試(shì)驗(yàn)方法和一般性能要求
三、術語(yǔ)和定義(yì)
(1).工作(zuò)電壓:在(zài)任何正常工(gōng)作狀態下,電氣係統可能產生的交流電壓(均(jun1)方根(gēn)值rms)或直流電壓的最(zuì)高值(不考慮瞬時電(diàn)壓)。
(2).高壓:根據具(jù)體的電壓(yā)等(děng)級,電動汽(qì)車(chē)的電壓(yā)級別(bié)為B級。
直流:DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統(tǒng):所有直接或間接連接於高壓電路中(zhōng),包括(kuò)線束(電纜(lǎn)和插(chā)件)和設備(負載、發電機、儲能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶電部件:正常使用時被通(tōng)電的導體或導體部件。
(5).直接接觸:人員和帶電部(bù)件的接觸
(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(de)導電部件。
注1:本概念是針對特定的電路而言,一個電路(lù)中的帶電部件也許是另一個(gè)電路中的外露導體,例如:電動汽車的車(chē)身可能是燈光(guāng)、刮水電機電路中的帶電部件,但對於動力電路來說它是外露(lù)導體。
(7).間接接(jiē)觸:人員、基本絕緣故障(zhàng)情況下變為帶電的外露可導(dǎo)電部件之間的(de)接觸(chù)。
(8).爬電距離:連接端子的帶電部(bù)分(fèn)(包括任何可導電的連接件)和電(diàn)底盤(pán)之間,或兩個(gè)電位不同的帶電部分(fèn)之間的沿絕緣材料表麵的最短距離。
(9).可導電部件:能夠使電流通(tōng)過的部件,在正常工作狀態下不導電,但(dàn)當基本(běn)絕緣故障的情況下,可能成為帶(dài)電部(bù)件。
(10).壓接:接觸端子和導線一(yī)般(bān)是壓接,對於(yú)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(le)簡化起見,在本設計規範裏的連接特(tè)指(zhǐ)壓接。
四、應滿足的(de)功能要求及應達到的性質要求
(1).功能要求
高壓線束的主(zhǔ)要功能是在有電壓和所需的安裝環境下安全傳遞電流;對於高壓電(diàn)的安全準則需求必須遵守。
(2).性(xìng)能要求(qiú)
①溫度要求
根據整車(chē)內的位置,整車溫度可(kě)分為表1中所示(shì)的三檔。
道路(lù)車輛的(de)線束其電纜長期允許工作溫度不超過125℃,如果電纜的布置環境溫度超過了電纜允許的工作溫度,則宜按照本(běn)規(guī)範第8.1節(jiē)的規定,采取(qǔ)增大電(diàn)纜的截麵積的方法(fǎ),使線束滿(mǎn)足環境溫度的要求。
②電壓要(yào)求
根(gēn)據電動(dòng)汽車的電壓級別為B級,整(zhěng)車高壓的額定電壓為:DC1000V、AC660V;
高壓線束(shù)的額定電壓須略高於整車額定電壓,規定高(gāo)壓線束的額定(dìng)電壓為:AC750V。
③耐(nài)電壓
根據GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之間介電強度應能耐受(2U+1000)的試驗電壓,即在線束與部件脫開的情況下,線束對車體耐電壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流不超過10mA,不發生閃爍擊穿現象。
④絕緣電阻
根據SAE J1742,絕緣電阻測試電(diàn)壓為DC1000V,在線束與所連接部(bù)件脫開的情況下,線(xiàn)束對車體絕緣電阻在任何情況下均應大(dà)於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧(wù)試驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高壓線束在(zài)試驗箱內應處(chù)於正常安裝狀態(tài)。試驗時間16h。試驗結(jié)束後,高壓線(xiàn)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為UL94V-0.
⑦線束拉(lā)脫力要(yào)求
電纜壓接至(zhì)連接器後,拉脫力應不小於最小拉脫力。根據SAE J1742,最小拉脫力見(jiàn)表2.
五、設計輸入(rù)、輸出要求(qiú)
1.設計輸入要求
(1)電氣設(shè)計的輸入(rù)要求及(jí)動(dòng)力係統(tǒng)配置情況(kuàng)。
(2)整車中布置圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓(yā)係統中的(de)各電氣部件(jiàn)的安裝位置,線束與電氣部件的對接形式。
(5)高壓係統中的各電氣部件的負載特性。特性包括穩態電流強度、電壓要(yào)求,瞬態條件和電流強度及電流波形(平(píng)穩(wěn)、脈衝、頻率等)。
2.設計輸出要求
(1)線束圖的內容
線(xiàn)束圖的內容包含主幹線、分支線、現場、接插器外形圖、插件名(míng)稱及(jí)型號、插件所對應部件的名稱、插件孔位號、孔位號(hào)所(suǒ)對應(yīng)的電(diàn)纜線號、線徑、定義;其次還應包含線束接線表,插件視圖方(fāng)向,技術要求等。電纜應(yīng)標明線材型號。
(2)線束保護套的顏色
線(xiàn)束的保護套包括波(bō)紋管、熱縮套(tào)管。
波紋管的顏(yán)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性進行區分,正極為紅色,負極為藍色,U相為黃色,V相為綠色,W相(xiàng)為紅色。
(3)線束的長(zhǎng)度
①電纜的長(zhǎng)度
根據整(zhěng)車的總(zǒng)布置(zhì)、線(xiàn)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。
②波紋(wén)管的長度
根據電纜的長度(dù),須在電纜長度的基(jī)礎上減(jiǎn)去電(diàn)纜伸(shēn)進去部件(jiàn)內的長度,該減去長度的(de)具體值依據具體部件而定。
③熱縮套(tào)管的(de)長度
在波紋管的兩(liǎng)端,須燙(tàng)熱縮套管,以確保波紋管與電纜的套(tào)接不會晃動。熱縮套管的長度須等(děng)於電纜伸(shēn)進(jìn)去部件內(nèi)的(de)長度值。
④屏蔽型電纜(lǎn)屏蔽層的長度
當電纜須采用屏蔽性電纜時,如連接控(kòng)製器與電(diàn)機的三相高壓線束,屏蔽層須剝(bāo)出(chū),單獨采用規(guī)格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱縮管套接,熱縮後的屏蔽層長度(dù)以大於等於200mm且小於等於250mm為宜(yí)。
(4)電(diàn)線的標號
線束圖中應標明每根電纜的線號,線號(hào)的編號嚴格執行企業標準Q/TEV 31307.
(5)線(xiàn)束的標號
線束圖(tú)中應標明該線束圖所對應的(de)線束號,線束號的編號嚴格執行企業標準(zhǔn)Q/TEV 31306.
(6)線束圖中(zhōng)的(de)接插件
線束圖中應標(biāo)明接插件視圖方向、型號(hào)、孔位布局和編(biān)號、孔位對應的電線標號。
(7)電纜型號
線束圖(tú)中應標明各(gè)電纜的型號,電纜型(xíng)號的選取(qǔ)應符合GB/T 12528中的規定。推薦型號見表3.
(8)線束圖的技術要求
線束圖中應包含(hán)技術要求,規定線束生產的(de)注意事項、技術條(tiáo)件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱
線束圖(tú)其圖框、圖號、圖樣名稱應符(fú)合公司標(biāo)準(zhǔn)Q/TEV 100的規(guī)定。
(10)字(zì)體
①文字種類、字體(tǐ)高度參見表4.
②繪製圖樣時,漢字的(de)字體盡(jìn)量采用CAD默(mò)認的長仿宋體,且在同(tóng)一張圖中,隻允許使用一種字(zì)體。
③未做規定的均按GB/T14691的規定執行。
六、裝配(pèi)要求
1.結構要求(qiú)
高壓線束應(yīng)在機械和電氣安全的情況下,以(yǐ)專業的施工方法將線束和所接(jiē)部件(如高壓配電盒、電機控製器、電(diàn)機、輔(fǔ)助電源等(děng))匹配(pèi)。線束插拔或連接部分應預留出適(shì)當的長(zhǎng)度,長度推薦值為150mm,便於(yú)車輛裝配,以及便於對部件進行定期維修。
2.布線方案
布線方案應有(yǒu)助於(yú)清(qīng)除不正確的安裝和錯誤的線束路線(xiàn)。
走線應避免形成大的電磁環。
高(gāo)低壓平行走線(xiàn)距離間隔須大於400mm,如果實際境況確實無法達到此要求,高低壓需相互垂(chuí)直走線。
測(cè)量在發生碰(pèng)撞情況下(xià),須確保(bǎo)線束不會(huì)受到擠壓,以防線束破裂造成短路。
3.線束固定保護件要求
針對高壓線束的布(bù)置,應盡(jìn)可能(néng)地對線束(shù)進(jìn)行保護,使線束與車體之間的(de)相對運動最(zuì)小化。宜采用具備絕緣性(xìng)能的結構部件,如電(diàn)纜夾、電纜槽等。布線(xiàn)裝配應剛好放入光滑的電(diàn)纜夾或電纜槽中。對用(yòng)於布線、包裝和定位線束用途的所有線束固(gù)定保護件(如卡箍、螺(luó)栓等)進行充分地保護,宜塗抹凡士林,防止腐蝕。線束固定(dìng)保護件之間的距離不得(dé)大於400mm。
4.線(xiàn)束連接器裝配空間要求
所有連接器位置宜預留(liú)便於操作的不小於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。
5.線束電纜彎曲半徑要求
避免電纜出現小的彎曲半徑。一般情況下(xià),最小彎曲半徑(jìng)等於電纜外徑的5倍。應避免接頭中存在彎曲電線,否則(zé),接頭後部密封件中(zhōng)可(kě)能出現漏(lòu)電通(tōng)路(lù)。
6.線束布置防水要求
對於車輛底(dǐ)部、輪(lún)艙濺(jiàn)水區,應特別注意水和道(dào)路磨料會損壞線束。
濺水區中的連接器應進行裝袋防護。
7.線束布置防磨要求
需保(bǎo)護所有高壓線束,以防震動和磨損。因車輛的震動(dòng),應除去線束上所接(jiē)觸的金(jīn)屬部件邊緣的毛刺(cì),對於凸緣、滾製處,使用適當膠圈(quān)進行保護,且膠圈須固定牢靠。用(yòng)於固定線束的電纜夾應穩固地連接至設(shè)備或框架結構以及(jí)線束上。
8.線(xiàn)束布置防熱要求
線束(shù)應距離(lí)熱源(如發動機排(pái)氣管、大氣泵銅管路等)大於200mm,如不(bú)能滿足要求,保(bǎo)護所有線(xiàn)束,以抵抗(kàng)輻射熱源,宜采用阻燃隔(gé)熱(rè)棉對線束進行包紮,或在線(xiàn)束附近增加(jiā)隔熱板處理。
9.線束與(yǔ)活動件的(de)隔離要求
活動件(如皮帶、風扇(shàn)、傳動軸等)附近的線束必須彎曲時,將支撐夾完全緊固於兩端位置處。布線(xiàn)係統必須能夠彎曲,而且不會促成線束磨損或對活動件造成幹擾。
七、關鍵件選用規範要(yào)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規定的要求(qiú)
應注意事項:
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(qì)須不小於IP65.
②防腐蝕(shí)。為防止銅接頭被複式,銅接頭表麵的鍍錫成不得破損。
③銅接頭的(de)型號有SC、T、OT、HUP等。不同型號的銅接頭(如(rú)SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同。針對過線孔(kǒng)較小的情況,應選取寬度與之匹配的銅(tóng)接頭型號。
④銅接頭其壓接電纜孔的截麵積須與所連接電纜導線的(de)截麵(miàn)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。
⑤針對於O型銅接頭,其型號有FOT與OT兩(liǎng)種。區別在於:FOT型(xíng)號,其(qí)壓接電纜孔處外圍有(yǒu)絕緣護套(tào)包裹:OT型號,其壓接電纜(lǎn)孔外圍無絕緣(yuán)護套包裹。
八、設計計算
1.電纜(lǎn)的選取
(1)電纜截麵積
①確定高壓線束說連接(jiē)的電氣部件的負載(zǎi)特性。特性包括穩態電流強度、電壓要求,瞬態條件和(hé)電流強度及電(diàn)流波形(xíng)(平穩、脈衝、頻率等)。
②根據穩態電流強(qiáng)度,確定電纜的截麵積。在125℃下,常見銅芯電(diàn)纜線(xiàn)徑截麵積(jī)與(yǔ)載流量的匹配(pèi)參(cān)見表5.
③如果電纜的布置環境超過(guò)了電纜允許的工作溫度,則必須選擇較大截麵積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截麵積升一檔使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升兩檔使用。例如,當最大電流為150A時(shí),125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線束,250℃選(xuǎn)用70mm²線束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電纜(lǎn)從類型上分為單芯電纜和多(duō)芯電纜,高壓電纜的截麵(miàn)應為圓形。其護套(tào)顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多(duō)個單芯線組成,其(qí)中單芯線也(yě)同時滿足單芯電纜中相(xiàng)關導體的結構尺寸參數。
高壓單芯電纜從結構(gòu)上主要(yào)由導體和護套組成,主要結構尺寸(cùn)參(cān)數(shù)有單根銅線直徑、根數、導體直(zhí)徑、絕緣直徑、內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(xiàn)編織在內護(hù)套層上;在屏蔽和外(wài)護套之間可以有一層附加的包帶;電纜的外護套應緊密擠(jǐ)包,但不粘連(lián)屏蔽層。
(3)電纜材(cái)料
導體:繞(rào)線式鍍錫(xī)退火銅。
絕緣層:120℃-200℃級別,耐(nài)熱,無鹵素 XLP。
屏蔽層(céng):鍍錫退火銅(tóng)繞線編織而成。
護套:耐熱105℃-180℃,無(wú)Pb PVC(或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可選)。
2.連接(jiē)器的選取
(1)連(lián)接器結構特征
連接器除線環、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(pǐ)配。
(2)連接器性能
連接器的性能要求應符合SAE J1742.
(3)連接器爬(pá)電(diàn)電阻、接觸電阻要求
連接器的下列電阻(zǔ)不能超過表6的要求
九、安裝、試驗要求
1.安裝要求:參照本規範第6點(diǎn)執行
2.試驗要求:參照GB/T 12528-2008 第7.4節,對電纜進行型式(shì)試驗。具體試驗項目見表7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓(yā)線束進行操作:專業人員對(duì)高壓線束進行操作前,需用數字(zì)萬用表測量高壓正負線束端子之間直流電壓值、測量U相、V相、W相(xiàng)兩兩之間的(de)交流電壓(yā)值,在(zài)測量值為0V的情況下才能進行操作。
2.保養
高壓(yā)線(xiàn)束需定裏程進行保(bǎo)養,依據《保養手冊》,每12000km檢查保(bǎo)養項目(mù)如(rú)下:
檢查高壓線束其電纜與連接器插件之(zhī)間是否鬆動;
檢查高壓線束過(guò)線孔過線護套等防護是否完好,線束是否出現磨(mó)損;
檢查發動機艙等通過高溫區域線(xiàn)高壓線束隔熱材料是(shì)否脫落(luò)。