一、范围

 

本规范规定了电动汽车高压线束设计过程中涉及到的符号、代号、术语及其定义，设计准则，布置要求，结构设计要求，材料选用要求，性能设计要求，设计计算方法，安全使用要求等。

 

二、规范性引用文件

 

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程-盐雾试验

GB 4208 外壳防护等级（IP代码）

GB/T 12528-2008 交流额定电压3kv及以下轨道交通车用电缆

GB 14315 电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管

GB/T 14691 技术制图 字体

GB/T 18384.2 电动汽车 安全要求 第2部分功能安全和故障防护

GB/T 18384.3 电动汽车 安全要求 第3部分 人员触电防护

GB/T 18487.1 电动车辆传导充电系统 一般要求

GB/T 18487.2 电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求

GB/T 18488.1 电动汽车车用电机及其控制器技术条件

GB/T 19596 电动汽车术语

QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件

Q/TEV 100 整车产品图样及技术文件编号规则

Q/TEV 31306 电动汽车线束号编号规则

Q/TEV 31307 电动汽车动力系统线号编号规则

SAE J1654 高压电缆

SAE J1673 电动汽车高压电缆总成设计

SAE J1742 道路测量车载电线束高压连接-试验方法和一般性能要求

 

三、术语和定义

 

（1）.工作电压：在任何正常工作状态下，电气系统可能产生的交流电压（均方根值rms）或直流电压的最高值（不考虑瞬时电压）。

（2）.高压：根据具体的电压等级，电动汽车的电压级别为B级。

直流：DC60V<U≤DC1000V.

交流：（15HZ-150Hz）AC25V<U（rms）≤AC660V.

（3）.高压系统：所有直接或间接连接于高压电路中，包括线束（电缆和插件）和设备（负载、发电机、储能系统），均称为高压系统。

（4）.带电部件：正常使用时被通电的导体或导体部件。

（5）.直接接触：人员和带电部件的接触

（6）.外露可导电部件

按照GB 4208规定，可以通过IPXXB试指触及的导电部件。

注1：本概念是针对特定的电路而言，一个电路中的带电部件也许是另一个电路中的外露导体，例如：电动汽车的车身可能是灯光、刮水电机电路中的带电部件，但对于动力电路来说它是外露导体。

（7）.间接接触：人员、基本绝缘故障情况下变为带电的外露可导电部件之间的接触。

（8）.爬电距离：连接端子的带电部分（包括任何可导电的连接件）和电底盘之间，或两个电位不同的带电部分之间的沿绝缘材料表面的最短距离。

（9）.可导电部件：能够使电流通过的部件，在正常工作状态下不导电，但当基本绝缘故障的情况下，可能成为带电部件。

（10）.压接：接触端子和导线一般是压接，对于可选择的，如硬焊接或者软焊接，通过检查环境和需求合理选择。为了简化起见，在本设计规范里的连接特指压接。

 

四、应满足的功能要求及应达到的性质要求

 

（1）.功能要求

高压线束的主要功能是在有电压和所需的安装环境下安全传递电流；对于高压电的安全准则需求必须遵守。

 

（2）.性能要求

①温度要求

根据整车内的位置，整车温度可分为表1中所示的三档。

 

 

道路车辆的线束其电缆长期允许工作温度不超过125℃，如果电缆的布置环境温度超过了电缆允许的工作温度，则宜按照本规范第8.1节的规定，采取增大电缆的截面积的方法，使线束满足环境温度的要求。

 

②电压要求

根据电动汽车的电压级别为B级，整车高压的额定电压为：DC1000V、AC660V；

高压线束的额定电压须略高于整车额定电压，规定高压线束的额定电压为：AC750V。

 

③耐电压

根据GB/T 18488.1，彼此无电连接的电路之间介电强度应能耐受（2U+1000）的试验电压，即在线束与部件脱开的情况下，线束对车体耐电压：AC2500V/50HZ/1min，漏电流不超过10mA，不发生闪烁击穿现象。

 

④绝缘电阻

根据SAE J1742，绝缘电阻测试电压为DC1000V，在线束与所连接部件脱开的情况下，线束对车体绝缘电阻在任何情况下均应大于100mΩ.

 

⑤盐雾要求

盐雾试验按照GB/T 2423.17的规定进行，高压线束在试验箱内应处于正常安装状态。试验时间16h。试验结束后，高压线束静止恢复（1-2）h后，通电后应能正常工作，不考核外观。

 

⑥阻燃要求

线束所用材料要求阻燃等级为UL94V-0.

 

⑦线束拉脱力要求

电缆压接至连接器后，拉脱力应不小于最小拉脱力。根据SAE J1742，最小拉脱力见表2.

 

 

五、设计输入、输出要求

 

1.设计输入要求

 

（1）电气设计的输入要求及动力系统配置情况。

（2）整车中布置图。

（3）线束敷线图。

（4）高压系统中的各电气部件的安装位置，线束与电气部件的对接形式。

（5）高压系统中的各电气部件的负载特性。特性包括稳态电流强度、电压要求，瞬态条件和电流强度及电流波形（平稳、脉冲、频率等）。

 

2.设计输出要求

 

（1）线束图的内容

线束图的内容包含主干线、分支线、现场、接插器外形图、插件名称及型号、插件所对应部件的名称、插件孔位号、孔位号所对应的电缆线号、线径、定义；其次还应包含线束接线表，插件视图方向，技术要求等。电缆应标明线材型号。

（2）线束保护套的颜色

线束的保护套包括波纹管、热缩套管。

波纹管的颜色采用橙色（GB30）。

热缩套管的颜色：采用不同颜色热缩套管对极性进行区分，正极为红色，负极为蓝色，U相为黄色，V相为绿色，W相为红色。

（3）线束的长度

①电缆的长度

根据整车的总布置、线束敷线图，测量出电缆所需长度，在所测量的长度基础上，宜增加不超过200mm的裕量。

②波纹管的长度

根据电缆的长度，须在电缆长度的基础上减去电缆伸进去部件内的长度，该减去长度的具体值依据具体部件而定。

③热缩套管的长度

在波纹管的两端，须烫热缩套管，以确保波纹管与电缆的套接不会晃动。热缩套管的长度须等于电缆伸进去部件内的长度值。

④屏蔽型电缆屏蔽层的长度

当电缆须采用屏蔽性电缆时，如连接控制器与电机的三相高压线束，屏蔽层须剥出，单独采用规格（φ8/4.0）的交联聚烯烃热缩管套接，热缩后的屏蔽层长度以大于等于200mm且小于等于250mm为宜。

（4）电线的标号

线束图中应标明每根电缆的线号，线号的编号严格执行企业标准Q/TEV 31307.

（5）线束的标号

线束图中应标明该线束图所对应的线束号，线束号的编号严格执行企业标准Q/TEV 31306.

（6）线束图中的接插件

线束图中应标明接插件视图方向、型号、孔位布局和编号、孔位对应的电线标号。

（7）电缆型号

线束图中应标明各电缆的型号，电缆型号的选取应符合GB/T 12528中的规定。推荐型号见表3.

 

 

（8）线束图的技术要求

线束图中应包含技术要求，规定线束生产的注意事项、技术条件要求等。

（9）图框、图号、图样名称

线束图其图框、图号、图样名称应符合公司标准Q/TEV 100的规定。

（10）字体

①文字种类、字体高度参见表4.

 

 

②绘制图样时，汉字的字体尽量采用CAD默认的长仿宋体，且在同一张图中，只允许使用一种字体。

③未做规定的均按GB/T14691的规定执行。

 

六、装配要求

 

1.结构要求

 

高压线束应在机械和电气安全的情况下，以专业的施工方法将线束和所接部件（如高压配电盒、电机控制器、电机、辅助电源等）匹配。线束插拔或连接部分应预留出适当的长度，长度推荐值为150mm，便于车辆装配，以及便于对部件进行定期维修。

 

2.布线方案

 

布线方案应有助于清除不正确的安装和错误的线束路线。

走线应避免形成大的电磁环。

高低压平行走线距离间隔须大于400mm，如果实际境况确实无法达到此要求，高低压需相互垂直走线。

测量在发生碰撞情况下，须确保线束不会受到挤压，以防线束破裂造成短路。

 

3.线束固定保护件要求

 

针对高压线束的布置，应尽可能地对线束进行保护，使线束与车体之间的相对运动最小化。宜采用具备绝缘性能的结构部件，如电缆夹、电缆槽等。布线装配应刚好放入光滑的电缆夹或电缆槽中。对用于布线、包装和定位线束用途的所有线束固定保护件（如卡箍、螺栓等）进行充分地保护，宜涂抹凡士林，防止腐蚀。线束固定保护件之间的距离不得大于400mm。

 

4.线束连接器装配空间要求

 

所有连接器位置宜预留便于操作的不小于200mm的空间，以便连接和断开连接。连接器与部件之间的连接应适当消除机械应力。

 

5.线束电缆弯曲半径要求

 

避免电缆出现小的弯曲半径。一般情况下，最小弯曲半径等于电缆外径的5倍。应避免接头中存在弯曲电线，否则，接头后部密封件中可能出现漏电通路。

 

6.线束布置防水要求

 

对于车辆底部、轮舱溅水区，应特别注意水和道路磨料会损坏线束。

溅水区中的连接器应进行装袋防护。

 

7.线束布置防磨要求

 

需保护所有高压线束，以防震动和磨损。因车辆的震动，应除去线束上所接触的金属部件边缘的毛刺，对于凸缘、滚制处，使用适当胶圈进行保护，且胶圈须固定牢靠。用于固定线束的电缆夹应稳固地连接至设备或框架结构以及线束上。

 

8.线束布置防热要求

 

线束应距离热源（如发动机排气管、大气泵铜管路等）大于200mm，如不能满足要求，保护所有线束，以抵抗辐射热源，宜采用阻燃隔热棉对线束进行包扎，或在线束附近增加隔热板处理。

 

9.线束与活动件的隔离要求

 

活动件（如皮带、风扇、传动轴等）附近的线束必须弯曲时，将支撑夹完全紧固于两端位置处。布线系统必须能够弯曲，而且不会促成线束磨损或对活动件造成干扰。

 

七、关键件选用规范要求

 

1.高压电缆：应遵循SAE J1654、SAE J1673规定的要求。

 

2.高压连接器：应遵循SAE J1742规定的要求

 

应注意事项：

①防护等级。除铜接头外，连接器在结合状态时，无论安装于何处，连接器须不小于IP65.

②防腐蚀。为防止铜接头被复式，铜接头表面的镀锡成不得破损。

③铜接头的型号有SC、T、OT、HUP等。不同型号的铜接头（如SC 50-8、OT 50-8），其宽度不同。针对过线孔较小的情况，应选取宽度与之匹配的铜接头型号。

④铜接头其压接电缆孔的截面积须与所连接电缆导线的截面积匹配。

铜接头其过螺栓孔的直径须与部件螺栓的直径匹配。

⑤针对于O型铜接头，其型号有FOT与OT两种。区别在于：FOT型号，其压接电缆孔处外围有绝缘护套包裹：OT型号，其压接电缆孔外围无绝缘护套包裹。

 

八、设计计算

 

1.电缆的选取

 

（1）电缆截面积

①确定高压线束说连接的电气部件的负载特性。特性包括稳态电流强度、电压要求，瞬态条件和电流强度及电流波形（平稳、脉冲、频率等）。

②根据稳态电流强度，确定电缆的截面积。在125℃下，常见铜芯电缆线径截面积与载流量的匹配参见表5.

 

 

③如果电缆的布置环境超过了电缆允许的工作温度，则必须选择较大截面积的电缆。对于TMAX为180℃时，导体截面积升一档使用，TMAX为250℃时，导体截面积升两档使用。例如，当最大电流为150A时，125℃情况下选用35mm²线束，180℃情况下选用50mm²线束，250℃选用70mm²线束。

（2）电缆结构

高压电缆结构示意图见图1.高压电缆从类型上分为单芯电缆和多芯电缆，高压电缆的截面应为圆形。其护套颜色为橙色（颜色GB 30）。多芯电缆有多个单芯线组成，其中单芯线也同时满足单芯电缆中相关导体的结构尺寸参数。

高压单芯电缆从结构上主要由导体和护套组成，主要结构尺寸参数有单根铜线直径、根数、导体直径、绝缘直径、内护层直径和护套外径等。

带屏蔽层的高压电缆采用裸铜或镀铜线编织在内护套层上；在屏蔽和外护套之间可以有一层附加的包带；电缆的外护套应紧密挤包，但不粘连屏蔽层。

 

 

 

（3）电缆材料

导体：绕线式镀锡退火铜。

绝缘层：120℃-200℃级别，耐热，无卤素 XLP。

屏蔽层：镀锡退火铜绕线编织而成。

护套：耐热105℃-180℃，无Pb PVC（或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可选）。

 

2.连接器的选取

 

（1）连接器结构特征

连接器除线环、铜接头外，连接器应具有主动锁定特征。应与所连接设备的插座进行匹配。

（2）连接器性能

连接器的性能要求应符合SAE J1742.

（3）连接器爬电电阻、接触电阻要求

连接器的下列电阻不能超过表6的要求

 

 

九、安装、试验要求

 

1.安装要求：参照本规范第6点执行

 

2.试验要求：参照GB/T 12528-2008 第7.4节，对电缆进行型式试验。具体试验项目见表7.

 

 

 

 

 

十、安全使用要求

 

1.操作

 

严禁非专业人员对高压线束进行操作：专业人员对高压线束进行操作前，需用数字万用表测量高压正负线束端子之间直流电压值、测量U相、V相、W相两两之间的交流电压值，在测量值为0V的情况下才能进行操作。

 

2.保养

 

高压线束需定里程进行保养，依据《保养手册》，每12000km检查保养项目如下：

检查高压线束其电缆与连接器插件之间是否松动；

检查高压线束过线孔过线护套等防护是否完好，线束是否出现磨损；

检查发动机舱等通过高温区域线高压线束隔热材料是否脱落。