一、範圍
本規範規定了(le)電動汽車高壓線束設(shè)計過程中涉及到的符號、代號、術語(yǔ)及其定義,設計準則,布置(zhì)要(yào)求,結構設計要求,材料選用(yòng)要求,性(xìng)能(néng)設計要求,設計計算方(fāng)法,安(ān)全使用要求等。
二、規範性引(yǐn)用文件
下列文件對於本文件的應用是必不(bú)可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用(yòng)於本文件(jiàn)。凡是(shì)不(bú)注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改(gǎi)單)適用於本文件。
GB/T 2423.17 電工電子產品基本環境試驗規程-鹽霧試驗(yàn)
GB 4208 外殼防(fáng)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(tǐ)
GB/T 18384.2 電動汽車 安全要求 第2部分功能安全和(hé)故障防護
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要求 第3部分(fèn) 人員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導充電係統 一般要求(qiú)
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電(diàn)係統電動車輛與交流(liú)直流電源的連接要求
GB/T 18488.1 電動汽車車用電機及(jí)其控製(zhì)器技術條件(jiàn)
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備基本(běn)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規則
Q/TEV 31307 電動(dòng)汽車動力係統線號編號(hào)規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計(jì)
SAE J1742 道路測量(liàng)車載電線束高壓連接-試驗方(fāng)法和一般(bān)性能要求
三、術語和定義
(1).工作電壓:在任何(hé)正常工作狀(zhuàng)態下,電氣係統可能產生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高(gāo)值(zhí)(不考慮瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體的電壓等級,電動汽車的電壓級別為B級。
直流:DC60V<U≤DC1000V.
交流(liú):(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間(jiān)接連接於高壓電路中,包括線束(電纜和插件)和設備(負載、發電機、儲能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶電(diàn)部(bù)件:正常使用時(shí)被通電(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).外露(lù)可導電部(bù)件
按照GB 4208規定,可以通過IPXXB試(shì)指觸及的導電部件。
注1:本概(gài)念是(shì)針對特定的(de)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(wài)露(lù)導(dǎo)體(tǐ),例如:電動汽車的車身可能是燈光、刮水電機(jī)電路中的(de)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(dài)電的(de)外露可導電部件之間的接觸(chù)。
(8).爬電距離:連接端子的帶電部分(包括(kuò)任何可導電的連接件(jiàn))和電底盤之間,或兩個電位不同的帶(dài)電部(bù)分之間的沿絕緣材料表麵的最短距離(lí)。
(9).可導電部(bù)件:能夠使電流通過的部(bù)件,在正常工作狀態下不(bú)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(jiē):接觸端子和導線一般(bān)是壓接,對於可選擇的,如硬焊(hàn)接或者(zhě)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、應滿足的功(gōng)能要求及應達到的性質(zhì)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(ān)裝環境下安全傳遞電(diàn)流;對於高(gāo)壓(yā)電的安全準則需求必須(xū)遵守。
(2).性能要(yào)求
①溫(wēn)度要求
根據(jù)整車內的位置,整車溫度可分為表1中所示的三檔。
道路車輛的線束其電(diàn)纜長期允許(xǔ)工作溫度不超過125℃,如果電(diàn)纜的布置環境溫度超過了電纜允許的工作溫度,則宜按照本規範第8.1節的規定,采取增大電纜的截(jié)麵積(jī)的(de)方法,使線束(shù)滿足環境溫度的要求。
②電(diàn)壓要求
根(gēn)據電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(yā)為:AC750V。
③耐電壓
根據GB/T 18488.1,彼(bǐ)此無電連接的電路之間(jiān)介電強度應能(néng)耐(nài)受(2U+1000)的試驗(yàn)電壓,即在(zài)線束與部件脫(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,在線束與所連接部件脫開的情況下,線束對車體絕緣電阻在任(rèn)何情況下均應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高壓線束在(zài)試驗箱內應處於正常安(ān)裝狀態。試驗時間16h。試驗結(jié)束後,高壓線束靜(jìng)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線束拉脫力(lì)要求
電纜壓接至連接器後,拉脫力應不小於最小拉脫力。根據(jù)SAE J1742,最小拉脫力見(jiàn)表2.
五、設(shè)計輸入、輸(shū)出要求
1.設計輸入要求(qiú)
(1)電氣設計的(de)輸入要求及動力係統配(pèi)置(zhì)情況(kuàng)。
(2)整車中布置圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓係統中的各電氣部(bù)件的安裝位置,線(xiàn)束(shù)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(liú)強度、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流(liú)波形(平穩(wěn)、脈衝、頻率等)。
2.設計輸出要求
(1)線束圖的內容
線束圖的內(nèi)容包含主幹線、分支線、現場、接插器(qì)外形(xíng)圖、插(chā)件名稱及型號、插件所對應部件的名稱、插件孔位號、孔位號所對應的(de)電纜線號、線(xiàn)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。電纜應標明線材型號。
(2)線束保護套的顏色
線束的保護套包括波紋管、熱縮套管。
波紋管的顏色(sè)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,負極為藍色,U相為黃色,V相為綠色,W相為紅色。
(3)線束(shù)的長度
①電纜的長度
根據整車的總(zǒng)布置、線束敷線圖,測量出電纜(lǎn)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波紋管的長度
根(gēn)據電纜(lǎn)的長度,須在電纜長度的基礎上減去電纜伸進去部件內(nèi)的(de)長度,該減去長度的具體值依據具體部(bù)件(jiàn)而定。
③熱縮套管的長度(dù)
在波紋管的兩端,須燙熱縮套(tào)管,以(yǐ)確保波紋(wén)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(jiàn)內的(de)長度值。
④屏蔽型電纜(lǎn)屏蔽層(céng)的長度
當電纜須(xū)采用屏蔽性電纜時,如連接控製器與電機的三相高壓線束,屏蔽(bì)層須剝出,單獨采用規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱縮管套接,熱縮後(hòu)的屏蔽層長度以大於等於200mm且小於等於250mm為宜。
(4)電(diàn)線的標號(hào)
線束圖中應標明(míng)每根電纜的線(xiàn)號,線號的編號嚴格執行企(qǐ)業標(biāo)準Q/TEV 31307.
(5)線束的標(biāo)號
線束圖中(zhōng)應標(biāo)明(míng)該線(xiàn)束圖所對應的線束(shù)號,線束號的編號嚴格執行企業(yè)標(biāo)準Q/TEV 31306.
(6)線束(shù)圖中的(de)接插件
線束圖中應標明接插件視圖方向、型(xíng)號、孔位布局和編號(hào)、孔位對應的電線標號。
(7)電纜型(xíng)號
線束圖中應標明各(gè)電纜的型號,電纜型號的選取應符合GB/T 12528中(zhōng)的規定(dìng)。推薦型號見表3.
(8)線束圖的技術要求
線束圖中應包含技術(shù)要求,規定線束生產的注意(yì)事項、技術條件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱
線束圖其(qí)圖框、圖號、圖樣(yàng)名稱應符合公司標(biāo)準Q/TEV 100的規定。
(10)字體
①文字(zì)種類、字體高度參(cān)見表4.
②繪製圖樣時,漢字的字體盡量采用(yòng)CAD默(mò)認的(de)長(zhǎng)仿(fǎng)宋體,且在同一張圖中,隻允許使用一種字體(tǐ)。
③未做規定的(de)均按GB/T14691的規定(dìng)執行。
六、裝配要求
1.結構要求
高(gāo)壓線束應在(zài)機械和電氣安全的情況下,以(yǐ)專業的施工方法將線束(shù)和所接部件(如高壓配電盒、電機控製器、電機、輔助(zhù)電源等)匹配。線束(shù)插拔或連接部分應(yīng)預留出適當的長度,長度推薦值為150mm,便於車(chē)輛裝(zhuāng)配,以及便於對部件進行定期維修(xiū)。
2.布線方案
布線方案應有助於清除(chú)不正確的安裝和錯誤的線束路線。
走線應避免形成大(dà)的電磁環。
高低壓平行(háng)走線距離間(jiān)隔須大於400mm,如果實際境況確實無法達到此要求,高低(dī)壓需相互垂(chuí)直走線。
測量在發生碰撞情況下,須確保線束不會受(shòu)到擠壓,以防線束破裂造成短路。
3.線束固定保護件(jiàn)要求
針(zhēn)對(duì)高壓線束的布置,應盡可能地對線束進行保護(hù),使線束與車體(tǐ)之間的相對運動最小(xiǎo)化。宜采(cǎi)用具備絕緣性能的結構部件,如(rú)電纜夾、電纜槽等。布線裝配應剛好(hǎo)放入光滑的電纜(lǎn)夾或電纜槽中。對用於布線、包裝和定位線束用途的所(suǒ)有線束(shù)固定保護件(如卡箍、螺栓等)進行充分地保護,宜塗抹凡士林,防(fáng)止(zhǐ)腐蝕。線束(shù)固(gù)定保護件之間的距離不得大於400mm。
4.線束(shù)連接器(qì)裝配空間要求
所有連接器(qì)位置宜預留便於操作的不(bú)小於200mm的空間,以(yǐ)便連(lián)接和斷開(kāi)連接。連接器與部件之間的連接(jiē)應適當消(xiāo)除(chú)機械應力。
5.線束電纜彎曲半(bàn)徑要求(qiú)
避(bì)免電纜出現小的彎曲半徑。一(yī)般情況下,最小彎曲半徑等於電纜外(wài)徑的5倍。應避免接頭中存在彎曲電線,否(fǒu)則(zé),接頭後部密封件中可能出現漏電(diàn)通路。
6.線束布置防水要求(qiú)
對於車(chē)輛底部、輪艙濺水區,應特別注意水和道路磨料會損壞線束(shù)。
濺水區(qū)中的(de)連(lián)接器應(yīng)進行裝袋防護。
7.線束布置防磨要求
需保護所有高壓線束,以防震(zhèn)動和磨(mó)損。因(yīn)車輛的震動,應(yīng)除去線束(shù)上所接觸的金屬部件邊緣的毛刺,對於凸緣、滾製處,使用適(shì)當膠圈進行保護,且膠圈須固定牢靠。用於固定(dìng)線束的(de)電纜夾應(yīng)穩固地連接至設備或(huò)框(kuàng)架(jià)結構以及線(xiàn)束上。
8.線束布置防熱(rè)要求
線(xiàn)束應距離熱源(yuán)(如發動機排氣管、大氣泵銅管路等)大(dà)於200mm,如不能滿足(zú)要求,保護所(suǒ)有線束,以(yǐ)抵(dǐ)抗輻射熱源,宜采用阻燃隔熱棉對線束進(jìn)行包紮,或在線束附近增加(jiā)隔熱板處理。
9.線束與(yǔ)活動件的隔離要求
活動件(如皮帶(dài)、風扇、傳(chuán)動(dòng)軸(zhóu)等)附近的線束必須彎曲時,將支(zhī)撐夾完(wán)全緊固於兩端位置處。布線係統必(bì)須能夠彎曲,而且不會促(cù)成線束磨損或對活動件造成幹擾。
七、關鍵件選用規範要求
1.高壓電纜:應遵循SAE J1654、SAE J1673規(guī)定的要求。
2.高壓連接器:應遵循SAE J1742規定的要求
應注意事項:
①防護等級(jí)。除銅接頭外,連接(jiē)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。為防止銅接頭被複式,銅接頭表麵的鍍錫成(chéng)不得(dé)破損。
③銅接頭的型(xíng)號(hào)有SC、T、OT、HUP等。不同型號的銅接(jiē)頭(如SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同。針對過(guò)線孔較小的情況,應選(xuǎn)取寬度與之匹配的銅接頭型號。
④銅接(jiē)頭其壓接電纜孔(kǒng)的截麵積須與所連(lián)接電纜導(dǎo)線的截麵積匹(pǐ)配。
銅接頭其過螺栓孔的(de)直徑須與部件螺栓的直徑匹(pǐ)配。
⑤針對(duì)於O型銅接頭(tóu),其型號有FOT與OT兩(liǎng)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(qí)壓(yā)接(jiē)電纜孔外圍無絕緣護套包裹。
八、設計計(jì)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(de)負(fù)載特性(xìng)。特性包(bāo)括(kuò)穩態(tài)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(chōng)、頻率等)。
②根據穩態電流強度,確定電纜的截麵積。在125℃下,常見銅芯電纜線徑截麵積與載流量的匹配參見表5.
③如果電(diàn)纜的布置環境(jìng)超過了電纜(lǎn)允許的(de)工作溫度,則必須選(xuǎn)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(wéi)250℃時,導(dǎo)體截麵積升兩(liǎng)檔使用。例如,當最大電流為150A時,125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線束,250℃選用70mm²線束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示意圖見(jiàn)圖1.高壓電纜從類(lèi)型上分為(wéi)單芯電纜(lǎn)和多芯電纜,高壓電纜的(de)截麵應為圓形。其護(hù)套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個(gè)單芯線組成,其中單芯線也同時滿足單(dān)芯(xīn)電纜中(zhōng)相關導體的結構尺(chǐ)寸參(cān)數(shù)。
高壓單芯電纜從結構上主要由導體和護套組成,主要結構尺寸參數有單根銅線直徑、根(gēn)數、導體直徑、絕緣直(zhí)徑、內護層直徑和(hé)護套外徑等。
帶屏蔽層的高壓電纜采用裸銅或鍍銅線編織(zhī)在內護套層上;在屏蔽和(hé)外護套之間可以有一層附加的包帶;電纜的(de)外護套(tào)應(yīng)緊(jǐn)密擠包,但不(bú)粘連屏(píng)蔽層。
(3)電纜材料
導體:繞線式鍍錫退(tuì)火(huǒ)銅。
絕(jué)緣層:120℃-200℃級別,耐熱,無鹵素 XLP。
屏蔽層:鍍錫退火銅繞線編織而成。
護套:耐熱105℃-180℃,無Pb PVC(或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可選(xuǎn))。
2.連接器的選取
(1)連接器(qì)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(zhēng)。應與所連接設備的插座進(jìn)行匹配。
(2)連(lián)接器性能
連接器的性能要求應(yīng)符(fú)合SAE J1742.
(3)連接器爬電電阻、接觸電阻要求
連接器的下列電阻不能超過表(biǎo)6的要求
九、安裝、試驗要求
1.安(ān)裝要求(qiú):參照本規範第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(shì)驗。具體試驗項目見表7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線束進行操作:專業人員對高壓線束進行操作(zuò)前,需用數字萬用表測量高(gāo)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(diàn)壓值,在測量值為0V的情(qíng)況下才能進(jìn)行操作。
2.保養
高壓線束需定裏程進行(háng)保養,依據《保養手冊》,每12000km檢查保(bǎo)養項目如下:
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;
檢查發動機艙等通過高溫區域線(xiàn)高(gāo)壓線(xiàn)束隔熱材料是否脫落。