簡述新能源汽車高壓線束的設計

傳統（tǒng）燃油車，動力（lì）來源是通過發動（dòng）機活塞運動燃燒燃油，依靠曲軸和輪係傳輸發動機飛輪、發（fā）電機、壓縮機（jī）和冷卻水泵等功率設備上，通過動力傳動裝置實現（xiàn）車（chē）輛的行駛和功能的運作。而新能源汽車尤其是純電動汽車，動力來源靠高壓電池包提供，傳輸載體（tǐ）為高壓線束，連接充電口座、高壓電池包、逆變器、電機，車載充電機等大功率設備（bèi）及直流（liú）轉換器，空調壓縮機、PTC和加熱器等小功（gōng）率設備

1 高壓線束的設計

1.1 高壓線束的組成

高壓線束主（zhǔ）要包括:高壓連接器（qì）、高壓線（xiàn）纜，接地端子（zǐ）和紮帶、外包材料、膠（jiāo）帶（dài）、熱（rè）縮（suō）套管、膠套、安裝支架等輔材。

1.2 高（gāo）壓連接器

根據（jù）功能（néng）定義可分為小（xiǎo）電流和大電流兩種，大電流主要用於OBC，電（diàn）機，及電池（chí）等動力係統和上，小電流主要用於壓縮機（jī），PTC，電池加熱裝置及（jí）DCDC等功能電器上。

1.3 高壓線纜

高壓線纜主要分為屏蔽線和（hé）非屏蔽線兩種，線徑從2.5mm²至120mm²不等。

1.4 輔材配（pèi）件

輔材配件與傳統低壓線束所使用的無太大差別，但外包材料需要用紅色或橘（jú）紅色的包覆物，以便於起到高壓危險警示（shì）作用。

2 高壓電纜的技術要求

2.1 電（diàn）纜的技術要求

（1）結構（gòu）

高壓電纜主要由線芯（xīn）和絕緣材料組成，屏蔽線還要有屏（píng）蔽層和雙層絕緣結構。線芯是由一定（dìng）數量（liàng）的單（dān）絲先進行束絞，然後再（zài）同心的（de）複絞（jiǎo），形成高壓電（diàn）纜需要的軟（ruǎn）導體。根（gēn）據結構（gòu）可分為（wéi）屏蔽線和非屏蔽線，根據用（yòng）途可分為單（dān）芯屏蔽線和多芯屏蔽線(下圖)。

（2）絕緣材料（liào）

（8）布線（xiàn）需要考慮走線的美觀性，裸露地盤掛線需要考慮增加線束護槽。

（3） 屏（píng）蔽

由於EMC(電磁兼容性)的要求，使用多根銅絲組成編織屏蔽。鍍錫銅絲可以使其抵抗環境影響如氧化等變得更加強大。用細的銅絲可以保（bǎo）持設計（jì）的柔韌性，編織（zhī）屏蔽可以結合其他各種屏蔽，如鋁塑符合薄膜。屏蔽外可以繞包一層無紡布，以（yǐ）確保在裝配過程中輕鬆的剝下護套（tào）。

（4）彎曲半徑

由於空（kōng）間的局限性，電纜通過的路徑非常狹小（xiǎo）且複雜，橫截麵積（jī）較普（pǔ）通線束大導致（zhì）其所需的彎曲（qǔ）半徑也（yě）要很大，高彎曲力難以克服等問題。為了解決這（zhè）個問題，高壓（yā）電纜高柔韌性是至關重要，隻有比較柔韌的設計（jì），通過（guò）車輛的路由（yóu）才（cái）可以容易實現。通（tōng）常（cháng）電纜推薦的SR導線外徑的（de）5～10倍。

2.2 高壓線束布（bù）線注意（yì）事宜

（1）高壓（yā）線纜過銳邊或過孔時應設計保護結構；

（2）布置（zhì）時應（yīng）避開（kāi）熱源或與之保持足夠的距離；

（3）電纜與電纜之間避免產生較大的彈性摩擦；

（4）通（tōng）常直線布置的線纜固定點間距≤300 mm，固定點與接插件間距≤120 mm（參考值）。

（5）電機線（xiàn）束應考慮部件運動與振動的影響以及對連接（jiē）器或者端子的影響，預留足夠的運動量。

（6）線束（shù）布置要考（kǎo）慮電磁幹擾，布線時避免90°的折線，高、低壓線須分開排布。

（7）高壓線束布置（zhì）應具有合適的空間進行安（ān）裝（zhuāng）與維修。

整車的線束的數量及料號的（de）減少會是一個趨勢，隨著整車模塊化、集成化，線束也會逐步會被標準化，多個線束以一個料號的存在，便於管理和成本計算。

（9）連接器尾部應保持平直，避免彎曲造成的連接器密封失效。

（10）布線時需要注意高低（dī）壓分（fèn）開，分（fèn）層設計，距離保持在200mm-300m內，走線規範，幹擾源要遠離信號源。

2.3 高壓線束屏蔽要求

（1）對於（yú）高壓係統而言，屏蔽應該優先的（de）是需要係統級考慮布置的合理性，比如係統級布線時需要注意高低壓分（fèn）開，走線規範，幹（gàn）擾源要遠離信號源等等。同時還要注意功率源和輸出（chū）之間的高壓線（xiàn）束的（de）距離，比如整車上的電機和電機控製器，如果布置相隔較遠，那麽（me）會形成共模電流（liú）通過電（diàn）纜（lǎn）傳（chuán）遞幹擾的風險等。

（2）對於本身（shēn）要具備360°屏蔽層的連接器，必須有效和電纜屏蔽層連接，屏蔽層覆蓋整個（gè）連接長度（dù），以保證足夠 的（de）屏蔽功（gōng）能，並盡量（liàng）減少屏蔽界麵之間的電阻，在產品生命周期內，屏蔽連接接觸電阻＜10mΩ，隨著整車電氣設備越來（lái）越（yuè）多，現在普遍的這（zhè）個（gè）數值（zhí）是要＜5mΩ。

（3）此外還需要考慮屏蔽的（de）可靠接（jiē）地問題，如果通過螺母連接設備端，我們需要防腐蝕（shí）的處理，因為如果不做處理會導致屏蔽的（de）加大風險， 以及線纜或者連接器和設備端有效的屏蔽連接，如果設備端表麵沒有（yǒu）表麵的處理保護層，我（wǒ）們甚至需要增加（jiā）屏蔽防護盒等方式來實（shí）現可靠的屏蔽連續性的連接。

2.4 高壓連（lián）接器的選型

高壓連接器的選用主要考慮（lǜ）電器的電器原理（lǐ），使用要求，線束布置走（zǒu）向（xiàng），裝配空（kōng）間及裝配方式，同時也要結合成本進行綜合考量使用。對於（yú）集成（chéng）方案的可以考慮過孔（kǒng）連接器，主要是考慮成本因素和振動情況下對於（yú）插拔式連接器的脫扣風險的擔心等因素。對於電池，電機等需（xū）要在整（zhěng）車廠進行組（zǔ）裝的，通常以插（chā）合（hé）式連接器；對於耐環境要求相對比較苛刻（kè）、環境溫度較高、電流及瞬間（jiān）電流較大的部位可考慮溫升（shēng）和防（fáng）水等級要（yào）求。

3 高壓線束未來發展及趨勢

（1）數量及物料號的減少

絕緣材料主要包括線芯絕緣和護套絕緣（yuán）。線芯絕緣（yuán）材料的選擇（zé）主（zhǔ）要是（shì）考慮耐熱要（yào）求和機（jī）械強度和柔軟度（dù），護套材料（liào）根據熱和機械性的要求選擇。護套絕緣由於直接與環境接觸，耐液體和耐磨（mó）等的環境屬性對護套要求尤其重要。目（mù）前主要有交聯聚乙烯和（hé）矽橡膠作為絕緣層的基礎材料。

（2）輕量化趨勢

為了降低油（yóu）耗，整車上數量繁多的線束成為（wéi）企業輕量化的重點目標。當前汽車線束使用的材料以銅（tóng）為主，所以在減重方麵除縮小截麵（miàn）積外，就是采用比銅更輕的鋁材料（liào）。另外，鋁的價格相（xiàng）較銅便宜，一旦鋁導線能在線束中得到應用，不僅能降（jiàng）低重量，還能有效提升性價比。

（3）高壓連接器小型化，載流能力的提升（shēng）

隨著端（duān）子技術的進步，小端子能（néng）承載更大的電流，高壓連接器結構也朝著日益精密（mì）和輕（qīng）量化的方向發（fā）展，性能提升的同時也給整車廠在設計的（de）帶（dài）來了更大的空間，成本也（yě）將進一步優化。