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新能源整车高压线束设计

2018-08-03 09:26:44 来源:电动知家 点击:1220

【大比特导读】高压线束在新能源汽车中属于高安全件, 所以高压线束的设计及布置至关重要。整车高压线束主要的设计方案涉及到线束走向 设计、线径设计、高压连接器选型、充电口的类型 和应用、屏蔽设计、高压线束固定卡扣选型、高压 线槽设计、高压互锁HVIL设计、GROMMET设计等。

高压线束在新能源汽车中属于高安全件, 所以高压线束的设计及布置至关重要。整车高压线束主要的设计方案涉及到线束走向 设计、线径设计、高压连接器选型、充电口的类型 和应用、屏蔽设计、高压线束固定卡扣选型、高压 线槽设计、高压互锁HVIL设计、GROMMET设计等。

一、高压线束走向布置及划分类型

 

 

图1 混合动力高压部件布局图

图1为混合动力高压部件布局图。高压系统在 设计方面,考虑到电磁干扰的因素,整个高压系统 均由屏蔽层全部包覆。目前国内车型全部采用屏蔽 高压线,曰系车也有应用屏蔽网包覆在高压线外 侧,插件处处理实现屏蔽连接。同时由于高压已经 超出人体安全电压,车身不可像低压系统一样作为 整车搭铁点,因此在高压线束系统的设计上,直流 高压电回路必须严格执行双轨制。根据高压线束的 特性,我们一般以高压电器为中心对高压线束进行 划分,可分为电机高压线、电池高压线、充电高压线等。

电机高压线一般是连接控制器和电机的高压线; 电池高压线一般是连接控制器和电池的高压线;充电高压线一般是连接充电机和电池的高压线。

二、高压线束特性

高压线束耐压与耐温等级的性能远高于低压线 束等级,国内主机厂通常采用屏蔽高压线,近年来 日本主机厂主要采用非屏蔽高压线外包裹屏蔽网工序。屏蔽高压线可减少EMI、RFI对整车系统的影 响。整条高压线束回路均实现屏蔽连接,电机、控 制器及电池等接口高压线束屏蔽层,通过插件等压 接结构连接到电池电机控制器壳体,再与车身搭铁 连接。高压线的屏蔽对于电缆传导数据不是必须的,但是可减少或避免高压线的辐射。

耐压性能:常规汽车耐高压额定600V,商用车及大巴士电压可高达1000V;

耐电流性能:根据 高压系统部件的电流量,可达250~400A;

耐温性能:耐高温等级分为125丈、150丈、200丈不等, 常规选择150丈导线;低温常规-40丈。

三、线径设计

需要综合考虑以下几方面:

①负载回路的额定电流值;

②电线导体的容许温度;

③线束工作时周 围环境的温度;

④导线自身通电时温度上升引起的 通电率降低;

⑤成捆线束容许电流的折减系数。

电线容许电流值 x 环境温度引起的通电率降低 x 捆扎引起的折减系数>额定电流值。

鉴于环境温度对通电率降低的影响(驾驶室内 40丈、发动机室80丈),导体阻抗的上升需做考虑。 因此:电线的耐热温度>环境温度 导体通电时的 温度上升。

导线最大稳态温升应不超过额定温度导线绝缘层、插件材料或其他导线涉及的材料。导线安培容 量很多决定因素变量,如:导体尺寸、绝缘材料、 绝缘层厚度、环境温度、导线捆绑尺寸、导体材料。

四、高压连接器及充电口类型和应用

4.1高压连接器类型和应用

高压连接器按有无屏蔽功能分为非屏蔽型连接

器(图2)和屏蔽型连接器(图3)。

 

 

图2 非屏蔽连接器

 

 

图3 屏蔽型连接器

非屏蔽型连接器结构相对简单,无屏蔽功能, 成本相对低。使用在无需屏蔽的位置,如充电回 路、电池包壳体内部及控制器内部等由金属壳体包覆的电器上。

屏蔽型连接器结构复杂,有屏蔽要求,成本相 对高。适用于必须有屏蔽功能的地方,如电器外部 与高压线束的连接。

所有高压连接器都要求防水,根据使用位置不 同,防水等级也不一样。目前使用居多的有1P连接 器(图4)、2P连接器(图5)及3P连接器,超过3P 的连接器比较少见,通用性太小而且开发成本高, —般连接器厂家很少开发。

 

 

1P连接器结构相对简单,成本相对低。满足高 压系统的屏蔽、防水等要求,但装配工序复杂,维修性差。一般可以应用在电池包甩线、电机甩线 等,也可以使用在高压电器内部电路连接,如高压 电池包内部等。

2P连接器结构复杂,成本相对高。满足高压系 统的屏蔽、防水等要求,维修性好。一般用于直流 电输入输出,如高压电池包上、控制器端、充电机 直流电输出端等。

4.2维修开关类型和应用

维修开关在高压系统中必不可少,在高压系统 需要检查维修时,必须先断开高压电源,主要就是 通过断开维修开关来实现断开高压总电源。

1) 带熔断丝开关(图6)—般安装在高压电 池包上,并要布置在方便插拔的位置。特点:带熔 断丝,结构复杂,成本相对高,体积相对大,适用 于大电流的高压系统上。

 

 

图6 带熔断丝开关

不带熔断丝开关(图7)结构简单,成本 低,体积相对小,适用于布置空间紧张的位置。如 果维修开关内部不带熔断丝,高压电气系统中也应 该要有熔断丝对电路进行保护。

 

 

图7 不带熔断丝开关

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