一、範圍
本規範(fàn)規定了電動汽車高(gāo)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(zhì)要求,結構設計要求(qiú),材料選用(yòng)要求,性(xìng)能設計要求,設計計算方(fāng)法,安全使用要求等。
二、規範性引用文(wén)件
下列文件對於(yú)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(shì)用於本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版(bǎn)本(běn)(包括(kuò)所有的修改單)適(shì)用於本文件。
GB/T 2423.17 電工電子產品基本環(huán)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(é)定電壓3kv及以下軌道交通車用電纜
GB 14315 電力電纜(lǎn)導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管
GB/T 14691 技術製圖 字(zì)體
GB/T 18384.2 電動汽車 安全要求 第2部分功能安(ān)全和(hé)故障防護
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要(yào)求 第3部分(fèn) 人員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導(dǎo)充電係統 一般(bān)要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電係統電動(dòng)車輛與(yǔ)交流直流電源的連接要求
GB/T 18488.1 電動汽車車用(yòng)電機及其控製器技術條件(jiàn)
GB/T 19596 電動(dòng)汽(qì)車術語
QC/T 413 汽車(chē)電氣設備基本技術條件
Q/TEV 100 整車產品圖樣(yàng)及技術文件編號規則
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號(hào)規(guī)則
Q/TEV 31307 電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 道路測量車載電線束高壓(yā)連接(jiē)-試驗方法和一(yī)般性能要求
三、術語和定義
(1).工作電壓:在任何(hé)正(zhèng)常工作狀(zhuàng)態(tài)下,電氣係統(tǒng)可能產生的(de)交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最(zuì)高值(不考慮瞬時電壓)。
(2).高壓:根據(jù)具體的電(diàn)壓等(děng)級,電動汽車(chē)的電壓級別為B級。
直流:DC60V<U≤DC1000V.
交(jiāo)流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接(jiē)或間接連接於高壓電路中,包括線束(電纜和插件)和設備(負載、發(fā)電機、儲能係統),均稱為高壓係(xì)統。
(4).帶電部件:正常使用時(shí)被通電的導體或導體(tǐ)部件。
(5).直接接觸:人員和帶電部件(jiàn)的(de)接觸
(6).外露可導電(diàn)部件
按照GB 4208規定,可(kě)以通(tōng)過IPXXB試指觸及的導電部件。
注1:本(běn)概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(shì)另一個電路中的外露導體,例如:電(diàn)動汽車的車身可能是燈光、刮水電機電路(lù)中的帶電部件,但對於動力電路來說它是外露導體。
(7).間接接觸:人員、基本絕緣故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:連接端子(zǐ)的帶電部分(包括(kuò)任(rèn)何可導電(diàn)的連接件)和電底盤之間,或兩個電位不同的帶(dài)電部(bù)分之(zhī)間的沿絕緣材料表麵的最短距離。
(9).可導電部件:能夠使電流通過的部件,在正(zhèng)常工作狀態下不導電,但當基本絕緣故(gù)障的情況下,可能成為帶電部件。
(10).壓接:接觸(chù)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,在本設計規範(fàn)裏的連接特指壓接。
四(sì)、應滿足的(de)功能要求及應達到的性質要求
(1).功能要求
高壓線束的主要功能是(shì)在有電壓和所需的安裝環(huán)境下安全(quán)傳遞電流;對於高壓電的安全準則需求(qiú)必須遵守。
(2).性能要求
①溫度要求
根據整車內的位置,整車溫(wēn)度可分為表1中所示(shì)的三檔。
道路車輛的線束其電(diàn)纜長(zhǎng)期允許工作溫度不(bú)超(chāo)過(guò)125℃,如果電纜的(de)布(bù)置環(huán)境溫度超過了電纜允許的(de)工作溫度,則宜按照本規範第8.1節的規定,采取增(zēng)大電纜的截麵積的方法,使線束滿足環境溫度的要求。
②電壓要求
根據電動(dòng)汽車的電壓級別為B級,整車(chē)高壓的額定電壓為:DC1000V、AC660V;
高壓線束的額定電壓(yā)須略高於整車額定(dìng)電壓,規定高壓線束的額定電壓(yā)為:AC750V。
③耐電壓
根(gēn)據GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路(lù)之間介(jiè)電強度應能耐(nài)受(2U+1000)的試驗電壓,即在線(xiàn)束與部件脫(tuō)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(shuò)擊穿現象。
④絕緣電(diàn)阻
根據SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,在線束與所連(lián)接部件脫開的情況下,線束對車體絕緣(yuán)電阻在任(rèn)何情況下均應大(dà)於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規定進行(háng),高壓(yā)線束在試驗(yàn)箱內應處於正常安裝狀態。試驗時間16h。試驗結束後,高壓線束(shù)靜止(zhǐ)恢複(1-2)h後,通電後應能(néng)正常工作,不考核外(wài)觀。
⑥阻燃要求
線束所用材料要求阻燃等級為UL94V-0.
⑦線束拉脫力要求
電纜壓接至連接器後,拉脫力應不小於(yú)最小拉脫力。根據SAE J1742,最小拉脫力見表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(chē)中布置圖。
(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、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流(liú)波形(平穩、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(róng)包含主幹線、分支線、現場、接插器外形(xíng)圖、插件名稱及型號、插件所對應部件的名(míng)稱、插件孔位號、孔位號所對應的電纜線號、線(xiàn)徑、定義;其次還應包(bāo)含線束接線表,插件視圖方向,技術要求等。電纜應標明線(xiàn)材型號。
(2)線(xiàn)束保護套的顏色(sè)
線束的保護套包括波紋管、熱縮套(tào)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(jí)性進行區分,正極為紅色,負極為藍色,U相為黃色,V相為(wéi)綠色,W相為(wéi)紅色。
(3)線束的長度
①電纜的長(zhǎng)度
根據整車的總布置、線束敷線圖,測量出電纜所需長度,在所測量的長度基礎(chǔ)上,宜增加不超(chāo)過200mm的裕(yù)量。
②波紋管的長度
根據電纜的長度,須在(zài)電纜長(zhǎng)度的基礎上減去電纜伸(shēn)進去部件內的長度,該減去長度(dù)的具體值依據具體部件而定。
③熱縮套管的長度
在波紋管的兩端(duān),須燙熱縮套管,以確保(bǎo)波紋管與電纜的套接不會晃動。熱縮套管的長度須等於電纜伸進去部件內的長度值。
④屏蔽型電纜屏蔽層的長度
當電纜須采用(yòng)屏蔽性電纜時,如連(lián)接控製器與電機的三相高壓線束,屏蔽層須剝出,單獨采用規(guī)格(gé)(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱縮管套接(jiē),熱(rè)縮後的屏蔽層長度以大於等於200mm且小於等於250mm為宜。
(4)電線的標號
線束圖中應標明每(měi)根(gēn)電纜的線號,線號的編(biān)號嚴格執行企(qǐ)業標準Q/TEV 31307.
(5)線(xiàn)束的標號
線束(shù)圖(tú)中(zhōng)應標(biāo)明該線束圖所對應的線束號,線束號的編(biān)號嚴格執(zhí)行企業標準(zhǔn)Q/TEV 31306.
(6)線束圖中的接插件
線束圖中應標明接插(chā)件視圖方(fāng)向、型號、孔位布局和編號、孔(kǒng)位對應的電線標(biāo)號。
(7)電纜型號
線束圖中應標明各(gè)電纜的型號,電(diàn)纜(lǎn)型號的選取應符合GB/T 12528中(zhōng)的規定。推薦型號見(jiàn)表3.
(8)線束圖的技術要求
線束圖中應包含技術要求,規定線束生產的注意事項、技術條件(jiàn)要求等。
(9)圖(tú)框、圖號、圖樣名稱
線束(shù)圖其圖框(kuàng)、圖號、圖樣名稱應符合(hé)公司標準Q/TEV 100的規定。
(10)字體
①文字種(zhǒng)類、字體高度參見表4.
②繪製圖樣時,漢字的字體盡量采用CAD默(mò)認的長仿宋(sòng)體,且在同一張圖中,隻允許使用一種字體。
③未做規定的均按GB/T14691的規定執行。
六、裝配要求(qiú)
1.結構要求
高壓(yā)線束應在機(jī)械和電氣安全的(de)情況下,以專業的施工(gōng)方法將線束和所接部件(如(rú)高(gāo)壓配電盒、電機控製(zhì)器、電機(jī)、輔助電源等)匹配(pèi)。線束(shù)插拔或連接部(bù)分應(yīng)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(biàn)於對部件進行定期維(wéi)修。
2.布線方案(àn)
布線方案應有助於清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。
高低壓平(píng)行走線距離間隔須大於400mm,如果(guǒ)實際境況(kuàng)確實無法達到此要求,高低壓需相互垂直走線(xiàn)。
測(cè)量在發生碰撞情況(kuàng)下,須確保線束不會受到擠壓,以防線(xiàn)束破裂造成短(duǎn)路。
3.線束固定(dìng)保護件要求
針對高壓線束的布置,應盡可能地對(duì)線束進行保護,使線束(shù)與車體之間的相對運動最小(xiǎo)化。宜采用具備絕緣性能的結構部件,如電纜夾、電纜槽等。布線(xiàn)裝配應剛好放入(rù)光滑的電纜夾或電纜槽中。對用於布線、包裝和(hé)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(bǎo)護,宜塗抹凡士林,防止腐蝕。線(xiàn)束固定保護件之間的距離(lí)不(bú)得大於400mm。
4.線束連接器裝配空間要求
所有連接器位置宜(yí)預留(liú)便於操(cāo)作的不小於200mm的空間,以(yǐ)便(biàn)連(lián)接和斷開連接。連接器與部件之間的連接應適(shì)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(de)彎曲半(bàn)徑。一般情況下,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(hòu)部密封(fēng)件中可能出現漏電通路。
6.線束布置(zhì)防(fáng)水要求
對於車輛底部(bù)、輪艙(cāng)濺水(shuǐ)區,應特別注意水和道路磨(mó)料會損壞線束。
濺水區中的連接(jiē)器應進行裝袋防護。
7.線束布置防磨要求
需保護(hù)所(suǒ)有高壓線束,以防震動和磨損。因車輛(liàng)的震(zhèn)動,應除去線束上所接觸的(de)金(jīn)屬部件邊(biān)緣的毛刺(cì),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。用於固定線束的電纜夾應(yīng)穩固地連(lián)接(jiē)至設備(bèi)或框(kuàng)架結構以及線束上。
8.線束(shù)布置防(fáng)熱要求
線束應距離熱源(如發動機排氣管、大氣泵銅管路等)大於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(gé)熱棉對線束進行包紮,或(huò)在線束附近增加隔(gé)熱板處理。
9.線束與活動件的隔離要求
活動件(如(rú)皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束(shù)必(bì)須彎曲時(shí),將支撐夾完全緊(jǐn)固於兩(liǎng)端(duān)位置處。布(bù)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(jiàn)件選用規範要求
1.高壓電(diàn)纜:應遵循SAE J1654、SAE J1673規(guī)定的要求。
2.高壓連接器:應遵循SAE J1742規定的要(yào)求
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,連接器須不小於IP65.
②防腐蝕。為防止銅接頭(tóu)被複式,銅接頭表麵的(de)鍍錫成不得破損(sǔn)。
③銅接頭的型號(hào)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(xiǎo)的情況,應選取寬度與之匹(pǐ)配的銅接頭型號。
④銅接頭其壓接電纜孔的截麵積須與所連接電纜導線的截麵積匹配。
銅接頭其(qí)過螺栓孔的直(zhí)徑須與部件螺栓的直(zhí)徑匹配。
⑤針對於O型銅接頭,其型號有FOT與OT兩種。區別在於:FOT型號,其壓接電纜孔處外圍(wéi)有絕(jué)緣護套包裹:OT型(xíng)號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹。
八(bā)、設(shè)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(diàn)流強度、電壓要求,瞬態條件和(hé)電流(liú)強度及電流(liú)波形(平穩、脈衝(chōng)、頻率等)。
②根據穩(wěn)態電流強度,確(què)定電纜的截麵(miàn)積。在125℃下,常見銅芯電纜線徑截麵積(jī)與載流量(liàng)的匹配參見表5.
③如果電纜(lǎn)的布置環(huán)境超過了電纜允許的工作溫度,則必須(xū)選擇較大截麵積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截(jié)麵積升一檔(dàng)使用,TMAX為250℃時,導體截麵積(jī)升兩檔使用。例如,當(dāng)最大電流為150A時,125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線束,250℃選(xuǎn)用(yòng)70mm²線束(shù)。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示(shì)意圖見圖1.高壓電纜(lǎn)從類型上分為單芯電纜和多芯電纜,高壓電纜(lǎn)的截麵應為圓形。其護套顏(yán)色為(wéi)橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單芯(xīn)線組成,其中單芯線(xiàn)也同時滿足單芯電纜中相關(guān)導體的結構尺寸參數。
高(gāo)壓單芯(xīn)電纜從(cóng)結(jié)構上主要由導體和護套組成,主要結構尺寸參數(shù)有單根銅線直徑、根數、導體直徑、絕緣直徑、內護層直徑(jìng)和護套外徑等。
帶屏蔽層的高壓電纜采用裸(luǒ)銅或(huò)鍍銅線編織在內護套層(céng)上;在屏蔽和外護套之間可(kě)以有一層附加的包帶;電纜的外護套應緊密擠包,但不(bú)粘連屏蔽層。
(3)電纜材料
導(dǎo)體:繞線式鍍錫退火銅。
絕緣層:120℃-200℃級別,耐熱,無鹵(lǔ)素 XLP。
屏蔽層:鍍錫退(tuì)火銅繞線編織而成。
護套: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(lián)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征。應與所連接設(shè)備的插座(zuò)進行匹配。
(2)連接器性能
連接(jiē)器(qì)的性(xìng)能要求(qiú)應符合SAE J1742.
(3)連(lián)接(jiē)器爬電電阻、接觸電(diàn)阻要(yào)求
連接器的下列(liè)電阻(zǔ)不能超過(guò)表6的要求
九、安裝、試驗(yàn)要(yào)求(qiú)
1.安裝要求:參照本規(guī)範第6點執行
2.試驗要求:參照GB/T 12528-2008 第(dì)7.4節(jiē),對電纜(lǎn)進行型式試驗。具體試驗(yàn)項目見表7.
十、安全(quán)使用要求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線(xiàn)束進行操(cāo)作:專業人員對高壓線束進行操作前,需(xū)用數字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相兩兩之間的交流電壓值,在測量值為0V的情況下才能進行操作。
2.保養
高壓線束需定裏程進行保養,依據《保(bǎo)養手冊》,每12000km檢查保養(yǎng)項目如下:
檢查(chá)高壓(yā)線束其電纜與連接器(qì)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,線束(shù)是否出現(xiàn)磨損;
檢(jiǎn)查發動機艙等通過高(gāo)溫區域線(xiàn)高壓線束隔熱材料是否脫落。