一、範圍
本規(guī)範規定了電動汽車高壓線束設計過程(chéng)中涉及到的符號、代(dài)號、術語及其定義,設計準則,布置要求,結構設計要求,材(cái)料選用要求,性能設計要求,設計計算方法,安全使用要求等。
二(èr)、規範性引(yǐn)用文件
下列文件對於本文件的應用是必(bì)不可少的。凡是注日期的(de)引用文件,僅所注日期的版(bǎn)本(běn)適(shì)用於本文件。凡是不注日期的引用文件,其(qí)最(zuì)新版本(běn)(包括所有的修改單(dān))適用於本文件。
GB/T 2423.17 電(diàn)工電子產品(pǐn)基本環境(jìng)試驗規程-鹽(yán)霧試驗(yàn)
GB 4208 外殼防(fáng)護等級(IP代(dài)碼)
GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kv及以下軌道交通車(chē)用電纜
GB 14315 電力電纜導體用壓接型銅、鋁接(jiē)線端子和連接管
GB/T 14691 技術製圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽(qì)車 安全要求 第2部分功能安全和故障防護
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要(yào)求 第3部分 人員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導(dǎo)充電係(xì)統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導(dǎo)充電係統電動車輛與交流直(zhí)流電源的(de)連接要求
GB/T 18488.1 電動汽車車用電(diàn)機及其控製器技術條件
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備基本技術(shù)條件
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編號(hào)規則
Q/TEV 31306 電動汽車(chē)線束號編號(hào)規則
Q/TEV 31307 電動汽車動力係(xì)統線號編號規則(zé)
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高(gāo)壓(yā)電纜總成設計
SAE J1742 道路測量(liàng)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
(1).工作電壓:在任何正常工作狀態下,電氣係統可能產生的交流電壓(均方(fāng)根值rms)或直(zhí)流電壓的最高值(不(bú)考慮瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體的電壓(yā)等級,電動汽(qì)車(chē)的電(diàn)壓級別為B級。
直流(liú):DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間接(jiē)連接於(yú)高壓電路中,包(bāo)括線束(電纜和(hé)插件)和設備(負載、發電機、儲能係統),均稱為(wéi)高壓係統。
(4).帶電(diàn)部件:正常使用(yòng)時被通電的導體或(huò)導體部件。
(5).直接接觸:人(rén)員和帶電部件的(de)接(jiē)觸
(6).外(wài)露可導(dǎo)電部件
按照GB 4208規定,可以(yǐ)通過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,一個電路中的帶電部件也許是另一個電(diàn)路中的外露導體,例如:電動汽車的車身可能(néng)是(shì)燈光(guāng)、刮(guā)水電機電路中(zhōng)的(de)帶電部件,但對於動力電(diàn)路來說它是外露導體。
(7).間接接觸:人員、基本絕緣故障(zhàng)情況下變為帶(dài)電的(de)外露(lù)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(包括任何可導電的連接件)和(hé)電底盤之間,或兩個電位不同的帶電部分之間的沿絕緣材料表麵的最短距離。
(9).可導電部(bù)件:能夠使電流通過的部件,在(zài)正常工作狀態下不導電,但當基本絕(jué)緣(yuán)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,對於可選(xuǎn)擇的,如硬焊接或者軟焊接,通過(guò)檢查環境和需求(qiú)合理選擇。為了簡化起見,在本設(shè)計規範裏的連接特指壓接。
四、應滿足的功(gōng)能要求(qiú)及應達(dá)到的性質要求
(1).功能要(yào)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全傳遞電流;對(duì)於高壓電的(de)安全準則需求必須遵守。
(2).性(xìng)能要求
①溫度要求
根據整車內的位置,整車溫度可分(fèn)為表1中所示的三檔。
道路車輛(liàng)的(de)線(xiàn)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(diàn)纜允(yǔn)許的工作溫度,則宜按照本規範第8.1節的規定,采取增大電纜的截麵積的方法(fǎ),使線束滿足環境溫度的要求。
②電壓要求(qiú)
根據電動汽(qì)車的電壓級別為B級,整車高壓的額定電(diàn)壓為:DC1000V、AC660V;
高壓線束的額定電壓須略高於(yú)整車(chē)額定電壓,規定高壓線(xiàn)束的額定(dìng)電壓為:AC750V。
③耐電壓
根據GB/T 18488.1,彼此(cǐ)無(wú)電連接的電路(lù)之(zhī)間介電強度應能耐受(2U+1000)的試驗電壓,即在線束與部(bù)件脫開的情況下,線束對車體耐電(diàn)壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流不超過10mA,不(bú)發(fā)生(shēng)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(zài)線束與所連接部件脫開的情況下,線束對(duì)車體絕緣電阻在任何情(qíng)況下均(jun1)應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽(yán)霧試驗按照GB/T 2423.17的規定進行(háng),高壓線束在試驗箱內應處於正常安裝狀態。試驗(yàn)時間(jiān)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(zuò),不(bú)考核外觀。
⑥阻燃要求
線束(shù)所用材料要求阻燃(rán)等級為UL94V-0.
⑦線束拉脫力要求
電纜壓接(jiē)至連接器後,拉脫(tuō)力應不小於最小拉(lā)脫力。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(shū)入要求
(1)電氣設計的輸入要求及動力係統配置情況(kuàng)。
(2)整車中布置圖(tú)。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓(yā)係(xì)統中的各電氣部件的安裝位置,線束與電氣部件(jiàn)的對接形式。
(5)高壓係統中的各電(diàn)氣(qì)部件的負載特性。特性包括(kuò)穩態電(diàn)流(liú)強(qiáng)度、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流波(bō)形(平穩、脈衝、頻率等)。
2.設計(jì)輸出要求
(1)線束圖的內容(róng)
線束圖的內容包含主幹線、分支線、現場、接(jiē)插器外形圖、插件名稱及型號、插件所(suǒ)對應部件(jiàn)的名稱、插件孔(kǒng)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(bǎo)護套(tào)包括波紋管、熱縮(suō)套管(guǎn)。
波紋管的顏色(sè)采(cǎi)用橙色(GB30)。
熱縮套管(guǎn)的顏色(sè):采用不同顏色熱縮套管對極性進行區(qū)分,正極為紅色(sè),負極為藍(lán)色,U相為黃色,V相為綠色,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,測量出電(diàn)纜所需長度(dù),在所測(cè)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(dù)
根據電纜的長度,須在電纜長度的基礎上(shàng)減去電纜伸進去(qù)部件(jiàn)內的長度,該減去長度的具體值依據具體部件而定。
③熱縮套(tào)管的長度
在波紋管的兩端(duān),須燙熱(rè)縮套管,以確保波(bō)紋(wén)管與電纜的套(tào)接不會晃動。熱縮套管的長度須等於(yú)電纜(lǎn)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(yòng)屏蔽性電纜時,如連接控製(zhì)器與電機的三相(xiàng)高壓線束(shù),屏蔽層(céng)須剝出,單獨采用規格(φ8/4.0)的(de)交聯聚烯烴熱縮管套接,熱縮後的屏蔽層(céng)長度以大於等於200mm且小於等(děng)於250mm為宜。
(4)電線的標號
線束圖(tú)中應標明每根(gēn)電纜的線號(hào),線號(hào)的編號嚴格執行企業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖中(zhōng)應標明該線(xiàn)束圖所對應的(de)線束號,線束號的編號嚴格執(zhí)行企業標準Q/TEV 31306.
(6)線束圖中的接插件
線(xiàn)束圖中應標明接(jiē)插件視(shì)圖方向、型號、孔位布局和編號、孔位對應的電線標號(hào)。
(7)電(diàn)纜(lǎn)型號
線束圖中應標(biāo)明各電纜的型號(hào),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求,規定線束生產的注意事項(xiàng)、技術(shù)條件要(yào)求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱
線束圖其(qí)圖(tú)框(kuàng)、圖號、圖樣名稱應符(fú)合公司標準Q/TEV 100的規定。
(10)字體
①文字種類(lèi)、字體高度(dù)參見表4.
②繪製圖樣時,漢字的(de)字體盡量采用CAD默認的長仿(fǎng)宋體,且在同一張圖中,隻允許使(shǐ)用(yòng)一(yī)種字體。
③未(wèi)做規定的均按GB/T14691的規定執行。
六、裝配要求
1.結構(gòu)要求
高壓線束應在機械和電氣安全的情況下,以專業的施工方法將(jiāng)線束和(hé)所接部件(jiàn)(如高壓配電盒、電機控製器、電機、輔(fǔ)助電源等)匹配。線束插拔(bá)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)定期維修。
2.布線方案
布線方(fāng)案應有助於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磁(cí)環。
高低壓平行走線距離間隔須大於400mm,如果實際境況確實無法達到此要求,高低壓(yā)需相互垂直(zhí)走線。
測量在發生碰撞情況(kuàng)下,須(xū)確保線束不會受到擠壓,以防線束破裂造成短路。
3.線束固定保護件要求
針對高壓(yā)線束的布置,應(yīng)盡可能地(dì)對(duì)線束進行保護,使線束與車體之間的相對運動最小化。宜采用具備絕(jué)緣性能的結構部件,如電(diàn)纜(lǎn)夾、電纜槽等。布線(xiàn)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(zhuāng)和定位線束用途(tú)的(de)所有線(xiàn)束固定保護件(如卡箍(gū)、螺栓等)進(jìn)行充分地(dì)保護,宜塗抹(mò)凡士林,防止腐蝕。線束(shù)固定保(bǎo)護件之間的(de)距離不(bú)得大於400mm。
4.線束(shù)連接器裝配空間要求
所有連接器(qì)位(wèi)置(zhì)宜預留便於操作的不(bú)小於200mm的空間,以便(biàn)連接和斷開連接。連接器與(yǔ)部件之間的連接應適當消除機械應力。
5.線束電纜彎(wān)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徑的(de)5倍。應避免接頭中存在彎(wān)曲電線,否則,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
對於車輛底部、輪艙濺水區,應(yīng)特別注意水和道路磨料會損壞線束。
濺水區中的連接器應進行裝袋防護。
7.線束布置(zhì)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(shù)上所接觸的金屬部件邊緣的(de)毛刺,對於凸緣、滾製處,使(shǐ)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(bèi)或框(kuàng)架(jià)結構以及線束上。
8.線束布置(zhì)防熱要求
線束應距離熱(rè)源(如發動機排(pái)氣管、大氣泵(bèng)銅(tóng)管路等)大於200mm,如(rú)不能滿足要(yào)求(qiú),保護所(suǒ)有線束,以抵抗輻射熱源,宜采用(yòng)阻(zǔ)燃隔熱棉(mián)對線(xiàn)束進行包紮,或在線束附近增加隔熱板處理。
9.線束與活動件的隔離要求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必須彎曲時,將支撐夾完全緊固於兩端位(wèi)置處。布線係統必須能夠彎(wān)曲,而且不會(huì)促成線束磨損(sǔn)或對活動件(jiàn)造成幹擾。
七、關(guān)鍵件選用規範要求(qiú)
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防護等級。除銅接頭外,連接器在結合狀態時,無論安裝於(yú)何處,連接器須不小於IP65.
②防(fáng)腐蝕。為防止銅接頭被複式,銅接頭表麵(miàn)的鍍錫成不得破損(sǔn)。
③銅接頭(tóu)的型號有SC、T、OT、HUP等。不(bú)同型號的銅接頭(如SC 50-8、OT 50-8),其寬度不同(tóng)。針對過線孔較小(xiǎo)的情況,應選取寬度與之匹配的銅接頭型號。
④銅接(jiē)頭(tóu)其壓接電纜(lǎn)孔的截麵積須與所連接電纜導線的截麵積匹配(pèi)。
銅接頭其過螺栓孔的直徑須與部件螺栓的直徑匹配。
⑤針對於(yú)O型銅接頭,其型號有FOT與OT兩種。區別在(zài)於:FOT型號,其壓接電纜孔處外圍有絕緣(yuán)護套包(bāo)裹:OT型號,其壓接電(diàn)纜孔外(wài)圍無絕緣護套包裹。
八、設計計算
1.電纜的(de)選取
(1)電纜截(jié)麵積
①確定高壓線束說連接的電氣部件的負載特性。特性包括穩態電(diàn)流強度、電壓要求,瞬態條件和(hé)電(diàn)流強度及電流波形(平穩、脈衝、頻(pín)率(lǜ)等)。
②根據穩態電流強度(dù),確定電纜的(de)截麵積。在125℃下,常見銅芯電纜線徑(jìng)截麵積與載(zǎi)流量的匹配參(cān)見表(biǎo)5.
③如果電纜的布置環境(jìng)超過了電纜允許的工作溫度,則必須選擇較大截麵(miàn)積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截麵積升一檔使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升兩檔使用。例(lì)如,當最大電流為150A時,125℃情況下選用35mm²線(xiàn)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圖1.高壓電纜從類型上分為單芯電纜和多芯電纜,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,其中單芯線也同時滿足單芯電纜中相關導體的結構尺寸(cùn)參數。
高壓單芯電纜從結構上主要由導體和護套組成(chéng),主(zhǔ)要結構尺寸參數有單根銅線直徑(jìng)、根數、導體(tǐ)直徑、絕緣直徑(jìng)、內護層直徑(jìng)和護套外徑等。
帶屏蔽層的高壓電纜采(cǎi)用裸銅或鍍銅線編織在(zài)內護套層上;在屏蔽和外護套之間可以有一層附加的包帶;電纜的外護套(tào)應緊密擠包(bāo),但不粘連屏(píng)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(sù) XLP。
屏蔽層:鍍錫退火銅繞線編織而成(chéng)。
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(tè)征
連接器除線環、銅接頭外,連接器(qì)應具有主(zhǔ)動鎖定特征。應與所連接設備的插座進行匹配。
(2)連接器(qì)性能
連接器的性能要求應符(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(zhí)行
2.試(shì)驗要求:參照(zhào)GB/T 12528-2008 第(dì)7.4節,對電纜進行型式試驗。具(jù)體試驗項目見(jiàn)表(biǎo)7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線束(shù)進行(háng)操(cāo)作:專業人員對(duì)高(gāo)壓線束進行操作前,需用數字萬用表測(cè)量高壓正負線束端子之間直流(liú)電壓值(zhí)、測量(liàng)U相、V相、W相兩兩之間的交流(liú)電壓值,在測(cè)量值(zhí)為0V的情況下才能進行操作。
2.保養
高壓線(xiàn)束需定裏(lǐ)程進行保養,依(yī)據《保養手冊》,每12000km檢(jiǎn)查保養項目如下:
檢查(chá)高壓線束(shù)其電纜與連接(jiē)器插件之間是否鬆動;
檢查高壓線束過線孔過(guò)線護套等防護是否完好,線束是否出現磨損;
檢查發動機艙等通過高溫區域線高壓線束隔熱材料是否(fǒu)脫落。