一、範圍(wéi)
本(běn)規範(fàn)規定了電動汽車(chē)高壓線束設(shè)計過程中涉及到的(de)符號、代號、術語及其定義,設計準則,布置要求,結構設(shè)計要求,材料選用要求,性能設計(jì)要求,設計計算方法,安全使(shǐ)用要求等。
二、規範性(xìng)引用文件
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於本文件。凡是不(bú)注日期的引用文件(jiàn),其(qí)最新版本(包括所有的修改單)適用(yòng)於本(běn)文件。
GB/T 2423.17 電(diàn)工電子產品基本環境試(shì)驗(yàn)規程-鹽霧試驗
GB 4208 外殼防(fáng)護等級(IP代碼)
GB/T 12528-2008 交(jiāo)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(lǚ)接線端子和連接管
GB/T 14691 技術(shù)製圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽車(chē) 安全要求 第2部分功能安全和故障防護(hù)
GB/T 18384.3 電動汽(qì)車 安全要求(qiú) 第3部分 人員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導(dǎo)充電(diàn)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(jiāo)流直流電源的連接要求
GB/T 18488.1 電動(dòng)汽車車用電機及其控製器(qì)技術條件
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備基本技術(shù)條件
Q/TEV 100 整(zhěng)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(biān)號規則
Q/TEV 31307 電動汽車動力係統線號編號規則(zé)
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路(lù)測量車載電線束高壓連接-試驗方法和一般性能要求
三、術語和定義(yì)
(1).工作電壓:在任何正常工作狀態下,電氣係統(tǒng)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(yā)等級,電動汽車的電壓(yā)級別為B級。
直流:DC60V<U≤DC1000V.
交(jiāo)流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間接連接於高壓(yā)電(diàn)路中(zhōng),包括線束(電纜和插件)和設(shè)備(負(fù)載、發(fā)電機、儲能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶電部(bù)件:正常使用時(shí)被通電的(de)導體或導體部件。
(5).直接接觸:人員和帶電(diàn)部件的接觸
(6).外露可導電(diàn)部件
按(àn)照GB 4208規定,可以通過IPXXB試指觸及(jí)的導電部件。
注1:本概念(niàn)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(yī)個(gè)電路中的外露導體,例如:電動汽車的車身可能是燈光、刮水(shuǐ)電機電路中的(de)帶電部件,但對於動力電路來說它是外露導體。
(7).間(jiān)接接觸:人(rén)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(duān)子的帶電部分(包括任何可導電的連接件)和電底盤之間,或兩個電位不同(tóng)的帶電部分之間的沿絕緣材(cái)料表麵的最短距離。
(9).可導電部件:能夠使電流通過的部件,在正常工作狀態下不導電,但(dàn)當(dāng)基本絕緣故障(zhàng)的情況下(xià),可能成為帶(dài)電部件。
(10).壓接:接觸端子和導(dǎo)線一般是壓接,對於可選擇的,如硬焊接或者軟焊接(jiē),通過檢查環境和需求合理選擇。為(wéi)了簡化起見,在本(běn)設計規(guī)範裏的連接特指壓接。
四(sì)、應滿足的功能要求及應達到的性質要求
(1).功能要求(qiú)
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(diàn)流;對於高壓電的安(ān)全準(zhǔn)則需求必須遵守。
(2).性能要求
①溫度要求
根據整車內的位置,整車溫度可分為表1中所示的三檔。
道路(lù)車輛的線束其電纜長期允許工作溫度不超過(guò)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(yí)按照本(běn)規範第8.1節的規定,采取增大電纜的截麵積的方法,使(shǐ)線束滿足環境溫度的要求。
②電壓要求
根據電動汽車的電壓級別為B級,整車高壓的額定電壓為:DC1000V、AC660V;
高(gāo)壓線束(shù)的額定電(diàn)壓須略高於整車額定電壓,規定高壓線束(shù)的(de)額定電(diàn)壓為:AC750V。
③耐電壓(yā)
根據GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之間介電強度應(yīng)能耐(nài)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(liú)不超過10mA,不(bú)發生閃爍擊穿現象。
④絕緣電阻
根據SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,在線束與(yǔ)所連接部件脫開的情況下,線(xiàn)束對車體絕緣電阻在任何情況下均應大於(yú)100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試(shì)驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高(gāo)壓線束在試驗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(yào)求
線束(shù)所用材料要求阻燃等(děng)級為UL94V-0.
⑦線束拉脫力要求
電纜壓接(jiē)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、設計輸(shū)入、輸出要(yào)求
1.設計輸入要求
(1)電氣設計的輸入要求及動力係(xì)統配置情況。
(2)整車中布置圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓係統中的各電氣部件(jiàn)的安裝位置,線束與電氣部件的對接形式。
(5)高壓係(xì)統中的各電氣部件的負載特性。特性(xìng)包括穩態電(diàn)流(liú)強度、電壓要求,瞬態(tài)條件和電流強(qiáng)度及電流波形(平穩、脈衝、頻率(lǜ)等)。
2.設計輸(shū)出要求
(1)線束圖的內(nèi)容
線束圖的內容包含主幹線、分支線、現場(chǎng)、接插器外形圖、插件名稱及型號(hào)、插(chā)件所對應部件的名稱、插件(jiàn)孔位號、孔位號所對應的電纜線號、線徑、定義;其次還應包含線束接線表,插件視圖方向(xiàng),技術要求等。電纜應標明線材型號。
(2)線束保護套的顏色
線(xiàn)束的保護套包括波紋管、熱縮套管。
波紋管的顏色采(cǎi)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(jí)為紅色,負極為藍色,U相為黃色(sè),V相為綠色,W相為紅色(sè)。
(3)線束的長度
①電纜的長度
根(gēn)據整車(chē)的總(zǒng)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上,宜增加不超過200mm的裕量。
②波(bō)紋管的長度
根據電纜的長度,須在電纜長度的基礎上減去電纜伸進去部件內的長度,該減去長度的具(jù)體值依據具體部件而定。
③熱縮套管的長度
在波紋管的兩(liǎng)端,須燙熱縮(suō)套管,以確保波紋管與電(diàn)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)內的長度值。
④屏蔽型電纜屏蔽層的長度
當電纜須采用屏蔽性(xìng)電纜時,如連接控製器與電(diàn)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(suō)管套接,熱縮(suō)後的屏蔽層長度以大(dà)於等於200mm且小於等於250mm為宜。
(4)電線的標號
線束圖中應標明每根電纜的線號,線號的編號嚴格執行(háng)企業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖中應標明該線束圖所對應的線束號,線束號的編號嚴格執行企業標準Q/TEV 31306.
(6)線(xiàn)束圖中的接插件
線(xiàn)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。推薦型號見表3.
(8)線束圖的技術要求
線束圖中應包含技術要(yào)求(qiú),規定線束(shù)生產的注意事項、技術條件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱
線束圖(tú)其圖框、圖號、圖樣名稱應符合公司(sī)標準Q/TEV 100的規定。
(10)字體
①文字種類、字(zì)體高(gāo)度參見表4.
②繪製圖樣時,漢字的字體(tǐ)盡(jìn)量采用CAD默認的長仿宋體(tǐ),且在同一張圖中,隻(zhī)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(yīng)在機械和電氣安全的情況下(xià),以專業的施(shī)工(gōng)方法(fǎ)將線(xiàn)束和所接部件(如高壓(yā)配電盒、電機控(kòng)製器、電機、輔助電源等(děng))匹配。線束插拔或(huò)連接部分應預留出適(shì)當的(de)長度,長(zhǎng)度推薦值為(wéi)150mm,便於車輛裝配,以(yǐ)及便(biàn)於對部件進行定期(qī)維修。
2.布線方(fāng)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。
走線應避免形成大的電(diàn)磁環。
高低壓平行走線距(jù)離間隔須大於400mm,如果實際境況確(què)實無法達到此要求,高低(dī)壓需相互垂直走線。
測(cè)量在發生碰撞情況下,須確保線(xiàn)束(shù)不會受到擠壓(yā),以防線束破裂造成短路。
3.線(xiàn)束(shù)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,使線(xiàn)束(shù)與車體之間的相對運動最小化。宜采用具備絕緣性能的結構部件,如電纜夾、電纜槽等(děng)。布線裝配應剛好放入光滑的電纜夾或(huò)電纜槽中。對用於布線、包裝和定位線束用(yòng)途的(de)所有線束固定(dìng)保護件(如卡箍、螺栓等)進行充分地保護,宜塗抹(mò)凡士林,防止腐蝕(shí)。線束固定保(bǎo)護件之間的距(jù)離不得大於400mm。
4.線束連接器裝配空間(jiān)要求
所有(yǒu)連接器(qì)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。連接器與部件之間的連接應適當消除機械應力。
5.線束(shù)電纜彎曲半徑要(yào)求
避免電纜出現小的彎曲半徑。一(yī)般情(qíng)況下,最小(xiǎo)彎曲半徑等於電纜外徑的5倍(bèi)。應避免接頭中存在彎曲電線,否則,接頭後部密封件中可能出(chū)現漏電通路。
6.線束布置防水要求
對於(yú)車輛(liàng)底部、輪艙(cāng)濺水區,應特別注意水和道路磨料會損壞線束。
濺水區中(zhōng)的連接器應進行裝(zhuāng)袋防護。
7.線束布置防磨要求
需保護所有高壓(yā)線束(shù),以防震動和磨損。因車輛的震動,應除(chú)去線束上所接觸的金屬部(bù)件邊緣的毛刺,對於凸(tū)緣(yuán)、滾製處,使用適當膠(jiāo)圈進行保(bǎo)護,且膠(jiāo)圈須固定牢靠。用於固定線束的(de)電纜夾應穩固(gù)地連接至設備或框架結構以及(jí)線束上。
8.線束布置防熱要求
線(xiàn)束應距離熱源(如發動機排氣管、大氣泵銅(tóng)管路等)大於200mm,如不能滿足要求,保護所有線(xiàn)束,以抵抗輻射熱源,宜采用阻(zǔ)燃隔熱棉對線束進行包紮,或在線束附近增加隔熱(rè)板處理。
9.線(xiàn)束與(yǔ)活動(dòng)件的隔離要(yào)求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必須彎曲時,將支撐夾完全緊(jǐn)固於兩端位置處。布線係統必須能夠彎(wān)曲,而且不會促成線束磨損(sǔn)或(huò)對活動件造成幹擾。
七、關鍵件(jiàn)選(xuǎn)用規範要求
1.高壓電纜:應(yīng)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
應注意事(shì)項:
①防護等級(jí)。除銅接頭外,連接(jiē)器在結(jié)合狀(zhuàng)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不得破損。
③銅接頭的型號有SC、T、OT、HUP等。不同型(xíng)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,應選取寬度與之匹配的(de)銅接頭型號。
④銅(tóng)接頭其壓接電纜孔的截麵積須(xū)與所連接電纜導線的截麵積匹配。
銅接頭其過螺栓孔的直(zhí)徑須與部件螺(luó)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(hào),其壓接(jiē)電纜孔處外圍有絕緣護套包裹:OT型(xíng)號,其壓接電纜孔外(wài)圍無絕緣護(hù)套包裹。
八、設(shè)計(jì)計(jì)算
1.電(diàn)纜的選取(qǔ)
(1)電纜截麵積
①確定高壓線束說連接的電氣部件的負載(zǎi)特性。特性包(bāo)括穩態電流強度、電壓(yā)要求,瞬態條件和電流強度及電流波形(平穩、脈衝(chōng)、頻率等(děng))。
②根據(jù)穩態電(diàn)流強度,確定電纜的(de)截麵積。在125℃下,常見銅(tóng)芯電纜線徑截麵積與載流量的匹配(pèi)參見表5.
③如果電纜的(de)布置環(huán)境超過了電纜允許的工作溫度,則(zé)必須選擇(zé)較大截麵積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截(jié)麵積升一檔使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升兩檔使用。例如(rú),當最大電流為150A時,125℃情況下選(xuǎn)用35mm²線束,180℃情況下選用(yòng)50mm²線(xiàn)束,250℃選用70mm²線束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電纜從類(lèi)型上分為單(dān)芯電纜和多芯電纜,高壓電纜的截麵應為圓形。其護套顏色為橙色(顏(yán)色(sè)GB 30)。多芯電纜有多個單芯線組成,其中單芯(xīn)線也同時滿足單芯電纜中相關(guān)導體的結構尺寸參數。
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(dān)根銅線直徑、根數(shù)、導體直徑、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編織在內(nèi)護套層上;在屏(píng)蔽和外護(hù)套之間可以有(yǒu)一層附加(jiā)的包帶;電纜的外護套應緊密擠包,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(wú)鹵素 XLP。
屏蔽層:鍍錫退火銅繞線編(biān)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)連接器結構特征
連接器除線環、銅(tóng)接頭外,連接器應具有主動鎖(suǒ)定特征。應與所連接設(shè)備的插座進行匹配。
(2)連接器性能
連接器的性(xìng)能要求應符合SAE J1742.
(3)連接器爬電電阻、接觸電阻要求
連接(jiē)器(qì)的(de)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:參照本規範第6點執行
2.試驗要求:參照GB/T 12528-2008 第7.4節,對電纜(lǎn)進行型式試驗。具體試驗項目見表7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴(yán)禁非專業(yè)人員對高壓線束進行操作:專業人員對高壓線束進行操作前,需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(zhí)為0V的情況下才(cái)能進行操作。
2.保養
高壓線束需定裏程進行保養,依據《保養手冊》,每12000km檢查保養項目如下:
檢查高壓線束其電纜與連接器插件(jiàn)之間是否鬆動;
檢查高壓線束過(guò)線孔過線(xiàn)護套等(děng)防護是否完(wán)好,線束是(shì)否出現磨損;
檢查發動機(jī)艙等(děng)通過高溫區域線高壓線束隔熱材料是(shì)否脫落。