一、範圍
本規範規定了電動汽車高壓線束設計過程中(zhōng)涉及到的符號、代號、術語及(jí)其定義(yì),設計準則,布置要求,結(jié)構設(shè)計要求,材料(liào)選用要求,性能設計要求,設計(jì)計算方法,安(ān)全使用要求等(děng)。
二、規範性引用文件
下列文(wén)件對於本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用(yòng)文件,僅所注日期的版本適用於本文件。凡是不注日期的(de)引用文件,其最新版本(包括(kuò)所有的修改單)適用於本文件。
GB/T 2423.17 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規程-鹽霧(wù)試驗
GB 4208 外殼防護(hù)等級(IP代碼)
GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kv及以下軌道交(jiāo)通車用(yòng)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
GB/T 18384.2 電動汽車 安全(quán)要求 第(dì)2部分功能安全和故障防護(hù)
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要求 第3部分 人員觸(chù)電防(fáng)護
GB/T 18487.1 電動(dòng)車輛(liàng)傳導充電係統(tǒng) 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電係統電動車輛與交流直流電源(yuán)的連接要求
GB/T 18488.1 電動汽車車用電機及其控製(zhì)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(jì)術條件
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
Q/TEV 31307 電動汽車動力係統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜(lǎn)
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路(lù)測量車(chē)載電線束高壓連接-試驗方(fāng)法和一般性能要求
三、術語(yǔ)和定義
(1).工作電壓:在任何正(zhèng)常工作(zuò)狀態下,電氣係統可能(néng)產生的交(jiāo)流電壓(均方根值rms)或直流電壓的(de)最高值(不考慮瞬(shùn)時電(diàn)壓)。
(2).高(gāo)壓:根據具體的電壓等級(jí),電動汽車的電壓(yā)級別為B級。
直流:DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間接連(lián)接於高壓(yā)電路中,包括線束(電纜和插件)和設備(負載、發電機、儲(chǔ)能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶電部件:正常使用時被通電的導體或導體部(bù)件。
(5).直接接觸(chù):人員和帶電部件的(de)接觸
(6).外露可導電部件
按照GB 4208規定,可(kě)以通(tōng)過IPXXB試指觸及的導電部件。
注1:本概念是針對特定的電路而言,一個電路(lù)中(zhōng)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(chē)身可能是燈光、刮水電機電路中的帶電部件,但對於動力電路(lù)來說它是外露導體。
(7).間接接觸:人員、基本絕緣故障情況(kuàng)下變為帶電的外露可導電部件之間的接(jiē)觸(chù)。
(8).爬電距離(lí):連接端子的帶電部分(包括任何可導電的連接件)和電底盤之間,或兩個電位不同的帶電部分之間的沿絕(jué)緣材料表麵的最(zuì)短距離。
(9).可導電部件(jiàn):能夠使電流通過的部件,在正(zhèng)常工作狀態下不(bú)導電,但當基本絕緣故障的情況下,可(kě)能成為帶電部件。
(10).壓(yā)接:接觸端子(zǐ)和導線一般(bān)是壓接,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,在本設計規範裏(lǐ)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(néng)要求
高壓線束的主要功能是在有(yǒu)電壓和所需的(de)安裝環境下安全傳(chuán)遞電流;對於高壓電(diàn)的安(ān)全準則需求必(bì)須遵守。
(2).性能要(yào)求
①溫度要(yào)求
根據整車內的位置,整車溫度可分為表1中所示的三檔。
道路車輛的線束其電纜長期允許(xǔ)工作溫度不超過(guò)125℃,如果電纜的(de)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(de)截麵積的方法,使線束滿足環境溫度的要求。
②電壓要求
根據電動汽(qì)車的電壓級別為B級,整(zhěng)車高壓的額定電壓為: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(shù)的額定電壓為:AC750V。
③耐電壓
根(gēn)據GB/T 18488.1,彼此無電連(lián)接的電路之間介電強度應能(néng)耐(nài)受(2U+1000)的試驗電壓(yā),即在線束與部件脫開的情況下,線束對車(chē)體耐電(diàn)壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流(liú)不超過10mA,不發生閃爍擊穿現象。
④絕緣電阻(zǔ)
根(gēn)據SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,在線束與所連接部件脫開的(de)情況下,線(xiàn)束對車體絕緣電阻在任何情況下均應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高壓線束在試驗箱內應處於正常安裝狀態(tài)。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(néng)正常工作,不考核外(wài)觀。
⑥阻燃(rán)要求
線束所用材(cái)料要求阻燃等級為UL94V-0.
⑦線束拉脫力要(yào)求
電纜壓接至連接器後,拉脫力應不小於最小拉脫(tuō)力。根據SAE J1742,最小拉脫力(lì)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力係統配置情況。
(2)整車中布(bù)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(yā)係統(tǒng)中的各電氣部(bù)件的(de)負載特性。特性包括穩態電流強度、電壓(yā)要求,瞬(shùn)態條件和電流強度及電流波形(平穩、脈衝、頻(pín)率等)。
2.設計輸出要求(qiú)
(1)線束(shù)圖的內容
線束圖的內容包含主幹線、分支線、現場、接插器外形圖、插件名稱及型號、插件所對(duì)應部件的名(míng)稱、插件孔位號(hào)、孔位號所對應的電纜線號、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
線束的保護套包括波紋管、熱縮套管。
波紋(wén)管的(de)顏色采用橙色(GB30)。
熱縮套管的顏色(sè):采用不同顏色熱縮套管對極性進行區分,正極為(wéi)紅色,負極為藍色,U相為黃色,V相為綠色,W相(xiàng)為(wéi)紅色。
(3)線束的長度
①電纜的長度
根據整(zhěng)車的總布置、線束(shù)敷(fū)線圖,測量出電纜所需長度,在(zài)所測量的長度基礎上,宜(yí)增加不超過200mm的裕量。
②波紋管的長度
根(gēn)據電(diàn)纜的長度,須在電纜長度的基(jī)礎上(shàng)減去電纜伸進去部件內的長度,該減去長度的具體值依據具體(tǐ)部件而定。
③熱縮套管的長度
在波(bō)紋管的兩端,須燙熱縮套管(guǎn),以(yǐ)確保波紋管與電纜(lǎn)的套接不會晃動。熱縮套管的(de)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
當電纜須采用屏蔽性電纜時,如連接控製器與電機的三相高壓(yā)線束,屏蔽層須剝出,單獨采(cǎi)用(yòng)規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱縮管套接,熱縮後(hòu)的(de)屏蔽(bì)層長度以大於等於200mm且小於(yú)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,線號的編號嚴格執(zhí)行企業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束(shù)圖中應標明(míng)該(gāi)線束圖所對(duì)應的線束號(hào),線束號的編號嚴格執行企業標準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(hào)、孔位布局和(hé)編號、孔位對應的(de)電(diàn)線標號。
(7)電纜型號
線束圖中應(yīng)標明各電(diàn)纜的型號,電纜型號的選取應符合(hé)GB/T 12528中的規定(dìng)。推薦型號見表(biǎo)3.
(8)線(xiàn)束圖的技(jì)術要求
線束圖中應包含技術要求,規定線(xiàn)束生(shēng)產的注意事項、技術條件要求(qiú)等。
(9)圖框、圖(tú)號、圖樣名稱
線束圖其(qí)圖框、圖號、圖樣名稱應符合公司標準Q/TEV 100的(de)規定。
(10)字體
①文字種類、字體高度參見表(biǎo)4.
②繪製圖(tú)樣時,漢字的字體盡量采用CAD默認(rèn)的長仿宋體(tǐ),且在同一張圖中,隻允許使用一(yī)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(jié)構要(yào)求
高壓線束應在(zài)機械和(hé)電氣安全的情況下,以專業的施工方法將線束和所接部件(如高壓配電盒(hé)、電機控製器、電機、輔助電源等(děng))匹配。線束插拔或連接部分應預留出適當的長度,長度推薦值為150mm,便於車輛裝配,以及便於對部件進行(háng)定(dìng)期維修。
2.布線方案
布線方案應有助於清除不正確的安裝和錯誤的(de)線束(shù)路線。
走線應避(bì)免形成大的電磁環。
高低壓(yā)平行(háng)走線距離間隔須(xū)大於400mm,如果實際(jì)境況確(què)實無(wú)法達到此要(yào)求,高低壓需相互垂直走線。
測量在發生碰撞情況下,須確保線束不會受到擠壓,以防線束(shù)破裂造成短路。
3.線束固定保護件要求
針(zhēn)對高壓線束(shù)的布置,應盡可能地對線束進行保護,使線束與車體(tǐ)之間的相對運動最(zuì)小化。宜采用具備絕緣性能的結構部件,如電纜夾、電纜槽等。布線裝配應剛好放(fàng)入光滑的電(diàn)纜夾或電纜槽中。對用於布線、包裝和定位線束用途的所有線束固(gù)定(dìng)保護(hù)件(如卡(kǎ)箍、螺栓等)進行充分地保護(hù),宜塗抹凡士林,防止腐蝕。線束固定保護件之間的距離不得大於400mm。
4.線束連接器裝配空間要求
所有連(lián)接器位置宜預留便於(yú)操作的不小於200mm的空間,以便連接和斷開連接。連接器與部(bù)件之間的連接應適當消除機械應力。
5.線束電纜彎曲半徑要求
避免電(diàn)纜出現(xiàn)小的彎曲半徑。一般情況下,最小彎曲半徑等於電纜外徑的5倍。應避免接頭中存在彎曲電線,否(fǒu)則,接頭後部密封件中可能出現漏電通路。
6.線束布置防(fáng)水要求
對於車輛底部、輪艙濺水區,應特別注意水和(hé)道路磨料會損壞線束。
濺水(shuǐ)區中的連接器應(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。因車輛的震動,應除去線束上所接觸的金屬部件邊緣的毛(máo)刺,對於凸緣、滾製處(chù),使用適當膠圈進行保護,且膠圈須(xū)固定牢靠。用(yòng)於固定線束的電纜夾應穩固地連接至設備或框(kuàng)架結構以及線束上。
8.線束布置防熱要求
線束應距離熱源(如發動機排(pái)氣管、大氣泵銅(tóng)管路等)大(dà)於200mm,如不能滿足要求,保護所有線束(shù),以抵抗輻射熱源,宜采用阻燃隔熱棉(mián)對線束進行包紮,或在線束附近增加隔熱板處理(lǐ)。
9.線(xiàn)束與活動件(jiàn)的隔(gé)離要求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必(bì)須彎曲時,將(jiāng)支撐夾完全緊固於兩端位(wèi)置處(chù)。布線係統必須能夠彎曲,而且不會促成線束磨損或(huò)對活動件造成幹(gàn)擾。
七、關(guān)鍵件選用規範要(yào)求
1.高壓(yā)電纜(lǎn):應遵循SAE J1654、SAE J1673規定(dìng)的(de)要求。
2.高壓連接器:應(yīng)遵循SAE J1742規定的(de)要求
應注意事項(xiàng):
①防護等級。除銅接頭(tóu)外(wài),連接器(qì)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(jiē)頭被複式,銅接頭表麵的鍍錫成不得破(pò)損。
③銅接頭的型號有SC、T、OT、HUP等。不同型號的銅(tóng)接頭(如SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同。針(zhēn)對過線孔較小的情況,應選取寬度與之匹配的銅接頭型號。
④銅接頭其壓接電纜孔的截麵(miàn)積須與所連接電纜導(dǎo)線的截麵積匹配。
銅接頭(tóu)其過螺(luó)栓孔的直徑須與部件螺栓的直徑匹配。
⑤針對於O型銅接頭,其型號有FOT與OT兩種。區別在於:FOT型(xíng)號,其壓接電纜(lǎn)孔處(chù)外圍有絕緣護(hù)套包(bāo)裹:OT型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹(guǒ)。
八、設計計算
1.電纜的(de)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。特性包括穩態電流(liú)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(wěn)態電流強度,確定電纜的截麵積。在125℃下,常見銅芯電(diàn)纜線(xiàn)徑(jìng)截麵積與載(zǎi)流量的匹配參見表5.
③如果(guǒ)電纜的布置環(huán)境超過了電纜允許的(de)工作溫度,則必須選擇較大截麵積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截麵積(jī)升一檔使用,TMAX為250℃時,導體(tǐ)截麵積升兩(liǎng)檔使用。例如,當最大電流為150A時,125℃情況下選(xuǎn)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(jié)構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電纜從類型(xíng)上分為單芯電纜和多芯電纜,高壓電纜的截麵應為(wéi)圓形。其護套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多(duō)個單芯線組(zǔ)成(chéng),其中單芯線也同(tóng)時滿足單(dān)芯電纜中相關導體的結構尺寸參數。
高壓(yā)單芯(xīn)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(gēn)銅(tóng)線直徑、根數、導體直徑、絕(jué)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(tóng)線編織在內護套層上(shàng);在屏蔽(bì)和外護套之間可以有一層附加的包帶;電纜的外護套應緊密(mì)擠包,但不粘連屏蔽層(céng)。
(3)電纜材料
導體:繞線式鍍錫退火銅(tóng)。
絕緣層: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(tào):耐熱105℃-180℃,無Pb PVC(或(huò)HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可選(xuǎn))。
2.連接器的選取
(1)連接器結構特征
連接器除線環、銅接頭外,連接器應具有主動鎖定特征。應與所連接設備的插座進行匹配。
(2)連接器性能
連接器的(de)性(xìng)能要(yào)求應符合SAE J1742.
(3)連接器爬電電阻、接觸電阻要求
連接(jiē)器的(de)下列電阻不能超過表(biǎo)6的要(yào)求
九、安裝、試(shì)驗要求
1.安裝要求:參照本規範第6點執行
2.試驗(yàn)要求:參照GB/T 12528-2008 第(dì)7.4節(jiē),對電纜進行型式試驗。具(jù)體試驗項目見(jiàn)表7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線束(shù)進(jìn)行操作:專業(yè)人員對高壓線束進行操作前,需用數字萬(wàn)用表測量高壓正負線束端(duān)子之間直流電壓值、測量U相、V相、W相兩兩之間(jiān)的交流(liú)電壓值,在測(cè)量值為0V的情況(kuàng)下才能進行(háng)操作(zuò)。
2.保養(yǎng)
高壓線束需定裏(lǐ)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(qì)插件之間是(shì)否鬆動;
檢(jiǎn)查高壓線束過線(xiàn)孔(kǒng)過線護套等防護是否完好,線束是否出現磨(mó)損;
檢查發動機艙等通過高溫區域線高壓線束隔熱(rè)材料是否(fǒu)脫落。