一、範圍
本規範(fàn)規定(dìng)了(le)電(diàn)動(dòng)汽車高壓線束設計(jì)過程中涉及到的符號(hào)、代號、術語及(jí)其定義,設(shè)計準則,布置要求,結構設計要求,材料(liào)選用要求,性能設計要(yào)求,設計計算方法,安全(quán)使用要求等。
二、規範性引用文件
下列文件對於本文(wén)件的應用(yòng)是(shì)必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅(jǐn)所注日期的版本(běn)適用於本文件。凡是不注日期的引(yǐn)用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用於(yú)本文(wén)件。
GB/T 2423.17 電工電子產品(pǐn)基本環境試(shì)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及以下軌道交通車用(yòng)電纜
GB 14315 電力電纜導體(tǐ)用壓接型銅、鋁接線端(duān)子和(hé)連接管
GB/T 14691 技(jì)術製(zhì)圖 字體
GB/T 18384.2 電動(dòng)汽車 安(ān)全要求 第2部分功能安全和故障防護
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 電動車輛傳導充電係統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車(chē)輛傳導(dǎo)充電(diàn)係統(tǒng)電動車輛與交流(liú)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
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備(bèi)基本技術條件(jiàn)
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編號規則
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規則(zé)
Q/TEV 31307 電動汽車動力(lì)係統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓(yā)電纜總成設計
SAE J1742 道路測量車載電線束高壓連接-試(shì)驗方(fāng)法和一般性能(néng)要求
三、術語(yǔ)和定義
(1).工作電(diàn)壓:在任何正常(cháng)工作狀(zhuàng)態下,電氣係統可能產生的交流電壓(yā)(均方根值rms)或直流電壓的最高(gāo)值(不(bú)考慮(lǜ)瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體的電壓等級,電動(dòng)汽(qì)車(chē)的電壓級別為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(diàn)路中,包括線束(電纜和插件)和設備(負載、發電機、儲能係統),均稱為(wéi)高壓(yā)係統(tǒng)。
(4).帶(dài)電部件:正常使用時被(bèi)通電(diàn)的導體或導體部件。
(5).直接接觸:人員和帶電部件的接觸
(6).外(wài)露可導電部件
按照GB 4208規定,可以通過(guò)IPXXB試指觸及的導電部件。
注1:本概念是針對特定的電路而言,一個電路中的帶電部件也許是另一個電路中的外露導體,例如:電動汽車的車身(shēn)可能是燈(dēng)光、刮水電機電路中的帶電部件,但(dàn)對(duì)於動力電路來(lái)說它是外露導體。
(7).間接接觸(chù):人員、基本絕緣(yuán)故障情況下變為帶電的外露可導電部件之間(jiān)的接觸。
(8).爬(pá)電距離:連接(jiē)端子的帶電部(bù)分(fèn)(包括任何(hé)可導電(diàn)的連接件)和電底盤之間,或兩(liǎng)個電位(wèi)不同的(de)帶電部分之間的沿(yán)絕緣材料表麵的最短(duǎn)距離。
(9).可導電部件:能夠(gòu)使電流通過的部件,在正常工作狀態下(xià)不導電,但當基本絕緣故障的情況下,可能成為帶電部件。
(10).壓接:接觸端子和導線一般是壓接(jiē),對於可選擇的,如硬焊接或者軟焊接(jiē),通過檢查環境和(hé)需求合理選擇。為(wéi)了簡化起(qǐ)見(jiàn),在本設計規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
(1).功能要求
高壓線束的主要功能是在有電壓和所需的安裝環境下安(ān)全傳遞電流;對於高壓電的安全準則需求必須遵守。
(2).性能要求
①溫度要求
根據(jù)整車內的位置,整車溫度(dù)可分為表1中所示的(de)三檔。
道路車輛的(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(lǎn)允許的工(gōng)作溫度,則宜按照本規範第8.1節的(de)規定,采取增大電纜的截麵積的方(fāng)法,使線束滿足環境溫度的(de)要(yào)求。
②電(diàn)壓要求
根據電(diàn)動汽車的電壓級別為B級,整車(chē)高壓的額定電壓為:DC1000V、AC660V;
高壓線束的額定電壓須略高於整車額定電壓,規定高壓線束的額定電壓為:AC750V。
③耐電壓
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(shì)驗電壓,即在線束與部件脫開的情況(kuàng)下,線束對車體耐電壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流不(bú)超過10mA,不發(fā)生閃爍擊穿現象。
④絕緣電阻
根據SAE J1742,絕(jué)緣電阻測試(shì)電壓為DC1000V,在線束與所連接部(bù)件脫開(kāi)的情況下,線束對車體絕緣電(diàn)阻在任何情況下均應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽(yán)霧試驗按照GB/T 2423.17的(de)規定進行,高壓線束在試驗(yàn)箱內應處(chù)於正常安裝狀(zhuàng)態。試驗時間16h。試驗結束後,高壓線束靜止恢複(1-2)h後(hòu),通電後應(yīng)能正常工作,不考核外觀。
⑥阻燃要求
線(xiàn)束所用材料要求阻燃等級為UL94V-0.
⑦線束拉(lā)脫力要求(qiú)
電纜壓接至連接器後,拉脫力應不小於最小拉脫力。根據SAE J1742,最小拉脫力見表2.
五、設(shè)計輸入、輸出要求
1.設計(jì)輸入要求
(1)電氣設計的輸入要(yào)求及動力係統(tǒng)配置情況。
(2)整車中布置圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓(yā)係統中的各電氣部件(jiàn)的安(ān)裝位置,線束與電氣部件的對接形式。
(5)高壓係統中(zhōng)的各電氣部件的負載特性。特(tè)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波形(平穩、脈衝、頻率等)。
2.設計輸出要求
(1)線束圖的內容
線束圖的內容包含主幹線、分支線(xiàn)、現場、接(jiē)插器外形圖、插件名稱及型(xíng)號、插(chā)件所對應部件的名稱、插(chā)件(jiàn)孔位號、孔位號(hào)所對應的電纜線號、線徑、定義(yì);其次還應包含線束接線表,插件視圖方向,技術要求等。電纜應標明(míng)線材型號。
(2)線束保護套的顏色
線束的(de)保(bǎo)護套包括波紋管、熱縮套管。
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性進行區分,正極為紅色,負極(jí)為藍色,U相為黃色,V相(xiàng)為綠色,W相為紅色。
(3)線束的長度
①電纜的長度
根據整車的總布置、線(xiàn)束敷線圖(tú),測量出電纜所需長度,在所測量的長(zhǎng)度基礎上,宜增(zēng)加不(bú)超過200mm的裕量。
②波(bō)紋管的長度
根據電纜的長(zhǎng)度,須在電纜長度的基礎上減去電纜伸進去部件內的長度,該(gāi)減去長度的具體值依據具體部件而定。
③熱縮套管的長度
在波紋管的兩端,須(xū)燙熱縮套(tào)管,以確保波紋管與電纜的套接不會晃動。熱縮(suō)套(tào)管的長度須等於電纜伸進去部件內的長度值。
④屏(píng)蔽型電纜屏蔽層的長度
當電(diàn)纜須采用屏蔽性電纜時,如連接(jiē)控製器與電機的三相高(gāo)壓線束,屏蔽層須剝出,單獨采用(yòng)規格(φ8/4.0)的交(jiāo)聯聚烯烴熱縮管(guǎn)套接,熱縮後的屏蔽層(céng)長度以大於(yú)等於200mm且小於等於250mm為宜。
(4)電線的標號
線束(shù)圖中應標明每根電纜的線號,線號的編號嚴格(gé)執行企業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的(de)標號
線束(shù)圖中應標(biāo)明該線(xiàn)束圖所對應的線束號,線束號的編號嚴(yán)格執行企業標(biāo)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(de)電線(xiàn)標(biāo)號。
(7)電纜型號
線束(shù)圖中應(yīng)標明各電纜的(de)型號,電纜型號的選取應符合GB/T 12528中的規定。推(tuī)薦型號見表3.
(8)線束(shù)圖的技術要求
線(xiàn)束圖中應包含技術要求,規定(dìng)線(xiàn)束生(shēng)產的注意事項(xiàng)、技術條件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱(chēng)
線束圖其圖框、圖號、圖樣名稱應符合公司(sī)標準Q/TEV 100的規定。
(10)字體
①文字(zì)種類、字體高(gāo)度參見表4.
②繪製圖樣時,漢字的字體(tǐ)盡量采用(yòng)CAD默認的(de)長仿宋體,且在(zài)同(tóng)一張圖中,隻允許(xǔ)使用一種字體。
③未做規定(dìng)的均按GB/T14691的規定執行。
六、裝配要(yào)求
1.結構要求
高壓線束應在機械和電氣安(ān)全的情況下,以專業的施工方(fāng)法(fǎ)將(jiāng)線束和所接部(bù)件(如高壓配電盒、電機控製(zhì)器、電機、輔助電源等)匹(pǐ)配。線束插拔或連接部分應預留出(chū)適當的長度,長度推薦值為150mm,便於車輛裝配,以及便於對部件進行定期維修。
2.布線(xiàn)方案
布線方案應有助於清除不正確的安裝(zhuāng)和錯誤的線束路線。
走線應避免形成大(dà)的電(diàn)磁環。
高低壓平行走線距離間隔須大於400mm,如果實際(jì)境況(kuàng)確實無法達到此要求,高低壓需相互垂直走線。
測量在發生碰撞情況下,須確保線(xiàn)束不會受到擠壓,以防線束破裂造成短路。
3.線束固定保護件要求
針對高壓線束的布置,應盡可能地對線束進行保護,使(shǐ)線束與車體之間的相對運動最小化。宜采用具備絕緣性能的(de)結構部件,如電纜夾、電纜槽等。布(bù)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(hé)定位線束用途的所(suǒ)有線束固定保(bǎo)護件(jiàn)(如卡箍、螺栓等)進行充分地保護,宜塗抹凡士(shì)林,防止腐蝕。線束固定(dìng)保護件之間的距離(lí)不得(dé)大於400mm。
4.線束連接器裝配(pèi)空間要求
所有連接器位置宜預留便於操作的不小於200mm的空間,以便連接和斷開連接(jiē)。連接器與部件之(zhī)間的連接(jiē)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,最小彎曲半徑等於電纜外(wài)徑的5倍。應避免接頭中存(cún)在彎曲(qǔ)電(diàn)線,否則,接頭後部密封件(jiàn)中(zhōng)可能出現漏(lòu)電通路。
6.線束布置防水要求
對於車輛(liàng)底部、輪艙濺(jiàn)水區,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(jìn)行裝袋(dài)防護。
7.線束布置防磨要求
需保護所有高壓線束,以防震動和磨損。因車輛的震動,應除(chú)去線束上所接觸(chù)的金(jīn)屬部件邊(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。用於固定線束的電纜夾應穩固地連接至設備或框(kuàng)架結構(gòu)以(yǐ)及線束上。
8.線束布置防熱要求
線束應距離熱源(如發動機(jī)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(xiàn)束,以抵抗輻射熱源,宜采用阻燃隔(gé)熱棉對線束進行包紮(zhā),或(huò)在線束附(fù)近增加隔熱板處理。
9.線束與活動(dòng)件的隔離要求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必須彎(wān)曲時,將支撐(chēng)夾完全緊固於兩(liǎng)端位置處。布線係統必須能夠彎(wān)曲,而且不會促成(chéng)線束磨損或對活動件造成幹擾。
七、關(guān)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規定的要求
應(yīng)注意事項:
①防護等(děng)級。除銅接(jiē)頭外,連接器在結合狀態時,無論(lùn)安裝於何處,連接器須不小於IP65.
②防腐蝕。為防止銅接頭被(bèi)複式,銅接頭表(biǎo)麵的(de)鍍錫成(chéng)不得破損。
③銅接頭的型號有SC、T、OT、HUP等(děng)。不同型號的銅接頭(如SC 50-8、OT 50-8),其(qí)寬度不同。針對過線孔較小的情況,應選取寬度與(yǔ)之匹配的(de)銅接頭型號。
④銅接頭其壓接電(diàn)纜孔的截(jié)麵(miàn)積須(xū)與所連接電纜導線的截麵積匹配。
銅(tóng)接頭其過螺(luó)栓孔的直徑(jìng)須與部件(jiàn)螺栓的直徑(jìng)匹配。
⑤針對於O型銅接頭(tóu),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有絕緣護套包裹:OT型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護(hù)套包裹。
八、設計計(jì)算(suàn)
1.電纜(lǎn)的選取
(1)電纜截麵積
①確定高壓線束(shù)說連接的電氣部件的負載特性。特性包括穩(wěn)態電流強度(dù)、電壓(yā)要求,瞬態條(tiáo)件和電(diàn)流強度(dù)及電流波形(xíng)(平穩、脈衝、頻率等)。
②根據穩態電流強度(dù),確定電纜的截(jié)麵積。在125℃下,常見(jiàn)銅芯電纜線徑截麵積與載流量的匹配參見表5.
③如果(guǒ)電纜的布置環境(jìng)超過了電纜(lǎn)允許的工(gōng)作溫度(dù),則(zé)必須選擇較大截麵積的電纜(lǎn)。對於TMAX為180℃時,導體截麵積升一檔使用(yòng),TMAX為250℃時,導體截麵積(jī)升兩(liǎng)檔使用。例如,當最大(dà)電(diàn)流為150A時,125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線(xiàn)束(shù),250℃選用70mm²線(xiàn)束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電纜從類型上分為單(dān)芯電(diàn)纜和多芯電纜,高壓電纜的截麵應為圓形。其護套(tào)顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單芯(xīn)線組成(chéng),其中單芯線也同時滿足單芯電纜中相關導體的結構尺寸參數(shù)。
高壓單芯電纜從結(jié)構上(shàng)主要由導(dǎo)體和護套組(zǔ)成,主要結構尺寸參數有單(dān)根銅線直徑、根數、導體直徑、絕緣直徑、內(nèi)護層直徑和護套外(wài)徑等。
帶屏蔽(bì)層的高壓電纜采用(yòng)裸銅或鍍銅線編織在內護套層上;在屏蔽和外護套之間(jiān)可以有一層附(fù)加的包帶;電纜的外護套應緊(jǐn)密擠包,但不粘連屏蔽層。
(3)電纜材料
導體:繞線式鍍錫退火銅。
絕緣層:120℃-200℃級別,耐熱,無鹵素 XLP。
屏(píng)蔽層:鍍錫退火銅繞線編(biān)織而(ér)成(chéng)。
護套:耐熱105℃-180℃,無Pb PVC(或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可(kě)選)。
2.連接器的(de)選取
(1)連接器結構(gòu)特征
連(lián)接(jiē)器除線環(huán)、銅接頭外,連接器應具有主動鎖定特征。應與所連(lián)接設備的插座進行匹配。
(2)連接(jiē)器性能
連(lián)接(jiē)器的性能要求應符合SAE J1742.
(3)連接器爬電電阻(zǔ)、接(jiē)觸電阻要求
連接器的下列電阻不能超過(guò)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,對電纜進行型式試驗。具(jù)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(xiàn)束(shù)進行操作:專(zhuān)業人員對高壓線束進行操作(zuò)前,需(xū)用數字萬(wàn)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(liú)電壓值,在測量值為0V的情況下才能進行(háng)操作。
2.保養
高壓線束需定裏程(chéng)進行保養,依據《保養手冊》,每(měi)12000km檢查保養項(xiàng)目如(rú)下:
檢查高壓線(xiàn)束其電纜與連接器插件之間是否鬆動;
檢(jiǎn)查高壓線束過線孔過線(xiàn)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(wēn)區域線高壓線束隔熱材料是否脫落。