電動汽車高壓線束技術(shù)規(guī)范
1 范圍
本規(guī)范規(guī)定了電動汽車高壓線束設(shè)計過程中涉及到的符號,、代號,、術(shù)語及其定義,設(shè)計準(zhǔn)則,,布置 要求,,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,材料選用要求,,性能設(shè)計要求,,設(shè)計計算方法,安全使用要求等,。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的,。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文 件,。凡是不注日期的引用文件,,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。 GB/T 2423.17 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程-鹽霧試驗 GB 4208 外殼防護等級(IP代碼) GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kV及以下軌道交通車用電纜 GB 14315 電力電纜導(dǎo)體用壓接型銅,、鋁接線端子和連接管 GB/T 14691 技術(shù)制圖 字體 GB/T 18384.2 電動汽車 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 安全要求 第3部分 人員觸電防護 GB/T 18487.1 電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 一般要求 GB/T 18487.2 電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動車輛與交流直流電源的連接要求 GB/T 18488.1 電動汽車車用電機及其控制器技術(shù)條件 GB/T 19596 電動汽車術(shù)語 QC/T 413 汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件 Q/TEV 100 整車產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件編號規(guī)則 Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規(guī)則 Q/TEV 31307 電動汽車動力系統(tǒng)線號編號規(guī)則 SAE J1654 高壓電纜 High Voltage Primary Cable SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設(shè)計 High Voltage Automotive Wiring Assembly Design SAE J1742 道路車輛車載電線束高壓連接-試驗方法和一般性能要求 Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical Wiring Harnesses-Test Methods and General Performance Requirements
3 術(shù)語和定義
3.1 工作電壓
在任何正常工作狀態(tài)下,,電氣系統(tǒng)可能產(chǎn)生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高值(不 考慮瞬時電壓)。
3.2 高壓
根據(jù)具體的電壓等級,,電動汽車的電壓級別為B級,。 直流 DC60 V < U ≤ DC1000 V。 交流(15HZ-150Hz)AC 25V < U(rms) ≤ AC660V,。
3.3 高壓系統(tǒng)
所有直接或間接連接于高壓電路中,,包括線束(電纜和插件)和設(shè)備(負(fù)載、發(fā)電機,、儲能系統(tǒng)),, 均稱為高壓系統(tǒng)。
3.4 帶電部件
正常使用時被通電的導(dǎo)體或?qū)w部件,。
3.5 直接接觸
人員和帶電部件的接觸,。
3.6 外露可導(dǎo)電部件
按照GB 4208規(guī)定,可以通過IPXXB試指觸及的導(dǎo)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路中的外露導(dǎo)體,例如:電動汽車的 車身可能是燈光,、刮水電機電路中的帶電部件,,但對于動力電路來說它是外露導(dǎo)體。
3.7 間接接觸
人員、基本絕緣故障情況下變?yōu)閹щ姷耐饴犊蓪?dǎo)電部件之間的接觸,。
3.8 爬電距離
連接端子的帶電部分(包括任何可導(dǎo)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 的沿絕緣材料表面的最短距離。
3.9 可導(dǎo)電部件
能夠使電流通過的部件,,在正常工作狀態(tài)下不導(dǎo)電,,但當(dāng)基本絕緣故障的情況下,可能成為帶電部 件,。
3.10 壓接
接觸端子和導(dǎo)線一般是壓接,,對于可選擇的,如硬焊接或者軟焊接,,通過檢查環(huán)境和需求合理選擇,。 為了簡化起見,在本設(shè)計規(guī)范里的連接特指壓接,。
4 應(yīng)滿足的功能要求及應(yīng)達(dá)到的性能要求
4.1 功能要求
高壓線束的主要功能是在有電壓和所需的安裝環(huán)境下安全傳遞電流,;對于高壓電的安全準(zhǔn)則需求必 須遵守。
4.2 性能要求
· 溫度要求
根據(jù)整車內(nèi)的位置,,整車溫度可分為表1中所示的三檔,。
表 1 環(huán)境溫度檔位
道路車輛的線束其電纜長期允許工作溫度不超過125°C,。如果電纜的布置環(huán)境溫度超過了電纜允許 的工作溫度,則宜按照本規(guī)范第8.1節(jié)的規(guī)定,,采取增大電纜的截面積的方法,,使線束滿足環(huán)境溫度的 要求。
· 電壓要求
根據(jù)電動汽車的電壓級別為B級,,整車高壓的額定電壓為:DC1000V,、AC660V; 高壓線束的額定電壓須略高于整車額定電壓,,規(guī)定高壓線束的額定電壓為:AC750V,。
· 耐電壓
根據(jù)GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之間介電強度應(yīng)能耐受(2UAC+1000)的試驗電壓,,即在線 束與部件脫開的情況下,,線束對車體耐電壓:AC2500V/50HZ/1min ,漏電流不超過10mA,,不發(fā)生閃爍擊 穿現(xiàn)象,。
· 絕緣電阻
根據(jù)SAE J1742,,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,,在線束與所連接部件脫開的情況下,線束對車體絕 緣電阻在任何情況下均應(yīng)大于100MΩ。
· 鹽霧要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規(guī)定進(jìn)行,,高壓線束在試驗箱內(nèi)應(yīng)處于正常安裝狀態(tài),。試驗時間16h。 試驗結(jié)束后,,高壓線束靜止恢復(fù)(1-2)h后,,通電后應(yīng)能正常工作,不考核外觀,。
· 阻燃要求
線束所用材料要求阻燃等級為UL94V-0,。
4.2.7 線束拉脫力要求
電纜壓接至連接器后,拉脫力應(yīng)不小于最小拉脫力,。 根據(jù)SAE J1742,,最小拉脫力見表2。
表 2 最小拉脫力
5 設(shè)計輸入,、輸出要求
5.1 設(shè)計輸入要求
5.1.1 電氣設(shè)計的輸入要求及動力系統(tǒng)配置情況,。 5.1.2 整車總布置圖。 5.1.3 線束敷線圖,。 5.1.4 高壓系統(tǒng)中的各電氣部件的安裝位置,,線束與電氣部件的對接形式。 5.1.5 高壓系統(tǒng)中的各電氣部件的負(fù)載特性,。特性包括穩(wěn)態(tài)電流強度,、電壓要求,瞬態(tài)條件和電流強 度及電流波形(平穩(wěn),、脈沖,、頻率等)。
5.2 設(shè)計輸出要求
5.2.1 線束圖的內(nèi)容
線束圖的內(nèi)容包含主干線,、分支線,、線長、接插器外形圖,、插件名稱及型號,、插件所對應(yīng)部件的名 稱、插件孔位號,、孔位號所對應(yīng)的電纜線號,、線徑、定義,;其次還應(yīng)包含線束接線表,,插件視圖方向, 技術(shù)要求等,。電纜應(yīng)標(biāo)明線材型號,。
5.2.2 線束保護套的顏色
線束的保護套包括波紋管,、熱縮套管。 波紋管的顏色采用橙色(GB30),。 熱縮套管的顏色:采用不同顏色熱縮套管對極性進(jìn)行區(qū)分,,正極為紅色,負(fù)極為藍(lán)色,,U相為黃色,, V相為綠色,W相為紅色,。
8.1.1 線束的長度
· 電纜的長度
根據(jù)整車總布置,、線束敷線圖,測量出電纜所需長度,,在所測量的長度基礎(chǔ)上,,宜增加不超過200mm 的裕量。
· 波紋管的長度
根據(jù)電纜的長度,,須在電纜長度的基礎(chǔ)上減去電纜伸進(jìn)去部件內(nèi)的長度,,該減去長度的具體值依據(jù) 具體部件而定。
· 熱縮套管的長度
在波紋管的兩端,,須燙熱縮套管,,以確保波紋管與電纜的套接不會晃動。熱縮套管的長度須等于電 纜伸進(jìn)去部件內(nèi)的長度值,。
5.2.3.4 屏蔽型電纜屏蔽層的長度
當(dāng)電纜須采用屏蔽型電纜時,,如連接控制器與電機的三相高壓線束,屏蔽層須剝出,,單獨采用規(guī)格 (φ8/4.0)的交聯(lián)聚烯烴熱縮管套接,,熱縮后的屏蔽層長度以大于等于200mm且小于等于250mm為宜。
8.1.2 電線的標(biāo)號
線束圖中應(yīng)標(biāo)明每根電纜的線號,,線號的編號嚴(yán)格執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/TEV 31307,。
8.1.3 線束的標(biāo)號
線束圖中應(yīng)標(biāo)明該線束圖所對應(yīng)的線束號,線束號的編號嚴(yán)格執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/TEV 31306,。
5.2.6 線束圖中的接插件
線束圖中應(yīng)標(biāo)明接插件視圖方向,、型號、孔位布局和編號,、孔位對應(yīng)的電線標(biāo)號,。
5.2.7 電纜型號
線束圖中應(yīng)標(biāo)明各電纜的型號,電纜型號的選取應(yīng)符合GB/T 12528中的規(guī)定,。 推薦型號見表3,。
表 3 電纜推薦型號
5.2.8 線束圖的技術(shù)要求
線束圖中應(yīng)包含技術(shù)要求,規(guī)定線束生產(chǎn)的注意事項,、技術(shù)條件要求等,。
5.2.9 圖框,、圖號、圖樣名稱
線束圖其圖框,、圖號、圖樣名稱應(yīng)符合公司標(biāo)準(zhǔn)Q/TEV 100的規(guī)定,。
5.2.10 字體
5.2.10.1 文字種類,、字體高度參見表 4。
表 4 文字種類和字體高度
5.2.10.2 繪制圖樣時,,漢字的字體盡量采用 CAD 默認(rèn)的長仿宋體(文件名為:hzfs.shx),,且在同一 張圖中,只允許使用一種字體,。 5.2.10.3 未做規(guī)定的均按 GB/T14691 的規(guī)定執(zhí)行,。
6 裝配要求
6.1 結(jié)構(gòu)要求
高壓線束應(yīng)在機械和電氣安全的情況下,以專業(yè)的施工方法將線束和所接部件(如高壓配電盒,、電 機控制器,、電機、輔助電源等)匹配,。線束插拔或連接部分應(yīng)預(yù)留出適當(dāng)?shù)拈L度,,長度推薦值為150mm, 便于車輛裝配,,以及便于對部件進(jìn)行定期維修,。
6.2 布線方案
應(yīng)注意事項: ——布線方案應(yīng)有助于消除不正確的安裝和錯誤的線束路線。 ——走線應(yīng)避免形成大的電磁環(huán),。 ——高低壓平行走線距離間隔須大于 400mm,,如果實際境況確實無法達(dá)到此要求,高低壓需相互垂 直走線,。 ——車輛在發(fā)生碰撞情況下,,須確保線束不會受到擠壓,以防線束破裂造成短路,。
6.3 線束固定保護件要求
針對高壓線束的布置,,應(yīng)盡可能地對線束進(jìn)行保護,使線束與車體之間的相對運動最小化,。宜采用 具備絕緣性能的結(jié)構(gòu)部件,,如電纜夾、電纜槽等,。布線裝配應(yīng)剛好放入光滑的電纜夾或電纜槽中,。對用 于布線,、包裝和定位線束用途的所有線束固定保護件(如卡箍、螺栓等)進(jìn)行充分地保護,,宜涂抹凡士 林,,防止腐蝕。線束固定保護件之間的距離不得大于400mm,。
6.4 線束連接器裝配空間要求
所有連接器位置宜預(yù)留便于操作的不小于200mm的空間,,以便連接和斷開連接。連接器與部件之間 的連接應(yīng)適當(dāng)消除機械應(yīng)力,。
6.5 線束電纜彎曲半徑要求
避免電纜出現(xiàn)小的彎曲半徑,。一般情況下,最小彎曲半徑等于電纜外徑的5倍,。應(yīng)避免接頭中存在 彎曲電線,,否則,接頭后部密封件中可能出現(xiàn)漏電通路,。
6.6 線束布置防水要求
對于車輛底部,、輪艙濺水區(qū),應(yīng)特別注意水和道路磨料會損壞線束,。 濺水區(qū)中的連接器應(yīng)進(jìn)行裝袋防護,。
6.7 線束布置防磨要求
需保護所有高壓線束,以防振動和磨損,。因車輛的振動,,應(yīng)除去線束上所接觸的金屬部件邊緣的毛 刺,對于凸緣,、滾制處,,使用適當(dāng)膠圈進(jìn)行保護,且膠圈須固定牢靠,。用于固定線束的電纜夾應(yīng)穩(wěn)固地 連接至設(shè)備或框架結(jié)構(gòu)以及線束上,。
6.8 線束布置防熱要求
線束應(yīng)距離熱源(如發(fā)動機排氣管、打氣泵銅管路等)大于200mm,,如不能滿足要求,,保護所有線 束,以抵抗輻射熱源,,宜采用阻燃隔熱棉對線束進(jìn)行包扎,,或在線束附近增加隔熱板處理。
6.9 線束與活動件的隔離要求
活動件(如皮帶,、風(fēng)扇,、傳動軸等)附近的線束必須彎曲時,將支撐夾完全緊固于兩端位置處,。布 線系統(tǒng)必須能夠彎曲,,而且不會促成線束磨損或?qū)顒蛹斐筛蓴_,。
7 關(guān)鍵件選用規(guī)范要求
7.1 高壓電纜
應(yīng)遵循SAE J1654、SAE J1673規(guī)定的要求,。
7.2 高壓連接器
應(yīng)遵循SAE J1742規(guī)定的要求,。 應(yīng)注意事項: ——防護等級。除銅接頭外,,連接器在結(jié)合狀態(tài)時,,無論安裝于何處,連接器須不小于 IP65,。 ——防腐蝕。為防止銅接頭被腐蝕,,銅接頭表面的鍍錫層不得破損,。 ——銅接頭的型號有 SC、T,、OT,、HUP 等。不同型號的銅接頭(如 SC 50-8,、OT 50-8),,其寬度不 同。針對過線孔較小的情況,,應(yīng)選取寬度與之匹配的銅接頭型號,。 ——銅接頭其壓接電纜孔的截面積須與所連接電纜導(dǎo)線的截面積匹配。 ——銅接頭其過螺栓孔的直徑須與部件螺栓的直徑匹配,。 ——針對于 O 形銅接頭,,其型號有 FOT 與 OT 兩種。區(qū)別在于:FOT 型號,,其壓接電纜孔外圍有絕 緣護套包裹,;OT 型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹,。
8 設(shè)計計算
8.1 電纜的選取
5.2.3 電纜截面積
電纜截面積選取步驟如下: 1) 確定高壓線束所連接的電氣部件的負(fù)載特性,。特性包括穩(wěn)態(tài)電流強度、電壓要求,,瞬態(tài)條 件和電流強度及電流波形(平穩(wěn),、脈沖、頻率等),。 2) 根據(jù)穩(wěn)態(tài)電流強度,,確定電纜的截面積。在 125℃下,,常見銅芯電纜線徑截面積與載流量 的匹配參見表 5,。
表 5 銅芯導(dǎo)體截面積與載流量
3) 如果電纜的布置環(huán)境超過了電纜允許的工作溫度,,則必須選擇較大截面積的電纜。對于 TMAX 為 180°C 時,,導(dǎo)體截面積升一檔使用,,TMAX 為 250°C 時,導(dǎo)體截面積升兩檔使用,。 例如,,當(dāng)最大電流為 150A 時,125°C 情況下選用 35 mm2 線束,,180°C 情況下選用 50 mm2 線束,,250°C 選用 70 mm2 線束。
5.2.4 電纜結(jié)構(gòu)
高壓電纜結(jié)構(gòu)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,,高壓電纜的截面應(yīng)為圓 形。其護套顏色為橙色(顏色GB 30),。多芯電纜有多個單芯線組成,,其中單芯線也同時滿足單芯電纜 中相關(guān)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。 高壓單芯電纜從結(jié)構(gòu)上主要由導(dǎo)體和護套組成,,主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)有單根銅線直徑,、根數(shù)、導(dǎo)體直 徑,、絕緣直徑,、內(nèi)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線編織在內(nèi)護套層上,;在屏蔽和外護套之間可以有一層附加的 包帶,;電纜的外護套應(yīng)緊密擠包,但不粘連屏蔽層,。 非屏蔽單芯電纜 屏蔽型單芯電纜
圖 1 電纜結(jié)構(gòu)示意圖
5.2.5 電纜材料
導(dǎo)體:繞線式鍍錫退火銅. 絕緣層:120°C ~200°C級別,,耐熱,無鹵素 XLP,。 屏蔽層:鍍錫退火銅繞線編織而成,。 護套:耐熱 105°C ~180°C,無 Pb PVC(或HF-XLPO,、TPE-E,、PP-FR、ETFE可選),。
8.2 連接器的選取
8.2.1 連接器結(jié)構(gòu)特征
連接器除線環(huán),、銅接頭外,連接器應(yīng)具有主動鎖定特征。 應(yīng)與所連接設(shè)備的插座進(jìn)行匹配,。
8.2.2 連接器性能
連接器的性能要求應(yīng)符合SAE J1742,。
8.2.3 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,。
表 6 連接器爬電電阻,、接觸電阻最大值
9 安裝、試驗要求
9.1 安裝要求
參照本規(guī)范第6章執(zhí)行,。
9.2 試驗要求
參照GB/T 12528-2008 第7.4節(jié),,對電纜進(jìn)行型式試驗。具體試驗項目見表7,。
表 7 電纜型式試驗項目
10 安全使用要求
4.2 操作
嚴(yán)禁非專業(yè)人員對高壓線束進(jìn)行操作,;專業(yè)人員對高壓線束進(jìn)行操作前,,需用數(shù)字萬用表測量高壓 正負(fù)線束端子之間直流電壓值,測量U相,、V相,、W相兩兩之間的交流電壓值,在測量值為0V的情況下才 能進(jìn)行操作,。
4.3 保養(yǎng)
高壓線束需定里程進(jìn)行保養(yǎng),,依據(jù)《保養(yǎng)手冊》,每12000km檢查保養(yǎng)項目如下: ——檢查高壓線束其電纜與連接器插件之間是否松動,; ——檢查高壓線束過線孔過線護套等防護是否完好,,線束是否出現(xiàn)磨損; ——檢查發(fā)動機艙等通過高溫區(qū)域線高壓線束隔熱材料是否脫落,。
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