一、範圍
本規範(fàn)規定了電動汽車高壓線束設計過程中涉及到的符號、代號、術語(yǔ)及其定義,設計準則,布(bù)置要求,結構設計要求,材料選用要求,性能設(shè)計要求,設計計算方法,安全使用要求等。
二、規範性引用文(wén)件
下列(liè)文件對於本文件的應用是必(bì)不可少的。凡是注日(rì)期的引用文件,僅所注日期(qī)的版本適用於本(běn)文件。凡是不注日期的引用文件,其最(zuì)新版(bǎn)本(包(bāo)括所有的修改單)適用於本文件。
GB/T 2423.17 電工電(diàn)子產品基本環境(jìng)試驗規程-鹽霧試驗
GB 4208 外殼防(fáng)護等級(IP代碼)
GB/T 12528-2008 交流額定(dìng)電壓3kv及以下軌道交通車用電纜
GB 14315 電力電纜導體用(yòng)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 電動汽車 安全要(yào)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(fáng)護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導充電係統 一般要求
GB/T 18487.2 電動(dòng)車輛(liàng)傳導充電係統(tǒng)電動車輛(liàng)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(qí)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條件
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編(biān)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(hào)編號規則
SAE J1654 高壓電(diàn)纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成(chéng)設(shè)計(jì)
SAE J1742 道路測量車載電線束(shù)高壓連(lián)接-試驗方法(fǎ)和一般性能要求
三、術語和定義
(1).工作電壓:在任何正常(cháng)工作狀態下,電氣係統可能產生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高(gāo)值(不考慮瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體(tǐ)的電壓等級,電動汽車的電壓級別為B級。
直(zhí)流(liú):DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間(jiān)接連接於高壓電路中,包括線束(電纜和(hé)插件)和設(shè)備(bèi)(負載、發電機、儲能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶電部件:正(zhèng)常使用時被通電的導體或導體(tǐ)部件(jiàn)。
(5).直接接觸:人員(yuán)和帶電部件的(de)接觸
(6).外露可(kě)導電部件
按照GB 4208規定,可以(yǐ)通過IPXXB試指觸及(jí)的導(dǎo)電部件。
注1:本(běn)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(shì)另一個電路中的外露導體,例(lì)如:電動汽車的車身可能是燈光、刮(guā)水電機電路中的帶電部件,但對於動力(lì)電(diàn)路(lù)來說它是(shì)外露導體(tǐ)。
(7).間接接觸:人員(yuán)、基本(běn)絕緣故障情況(kuàng)下變為帶電的外露(lù)可導(dǎo)電部件之間的接觸。
(8).爬電距離:連接(jiē)端子(zǐ)的帶電部分(包括任何可(kě)導電的連(lián)接件)和電底盤之間,或兩個電位不同(tóng)的帶電部分之間的沿(yán)絕緣材料(liào)表麵的最短距離(lí)。
(9).可導電部件:能夠使電流通過的部件,在正常工作狀態下不導電(diàn),但當(dāng)基本絕緣故(gù)障的情況下,可能成為帶電部件(jiàn)。
(10).壓(yā)接:接觸端子和導(dǎo)線一般是壓接,對於可選擇的,如硬焊接或者軟焊接,通過檢(jiǎn)查環境(jìng)和需求合(hé)理選擇。為了簡化起見,在本設計規範裏的連接特指壓接。
四、應滿足的功能要求(qiú)及應達到的性質要(yào)求
(1).功能要(yào)求
高壓線束(shù)的主要功能是(shì)在有電壓和所需的安裝環境下安全傳遞電流;對於高壓(yā)電的安(ān)全準則需求必須遵守。
(2).性能要求
①溫度要求
根據整車內的位置,整(zhěng)車溫度可分為表1中(zhōng)所示的三檔。
道路車輛的線束其電纜長期允許工作溫度不超過(guò)125℃,如果電纜的布置(zhì)環境溫度超過了電纜允許的工作溫度,則宜按照本規(guī)範第8.1節的(de)規定,采取增大電纜的截麵積的(de)方法(fǎ),使線束滿足環(huán)境溫度的要求。
②電壓要求
根據電動汽車的電壓級別(bié)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於整車額定電壓,規定高壓線束的額定電壓為(wéi):AC750V。
③耐電壓
根據GB/T 18488.1,彼此無電連接的電路之間介電強度(dù)應能(néng)耐受(2U+1000)的試驗電壓,即在線束與部(bù)件脫開的情況下,線(xiàn)束對車體(tǐ)耐電(diàn)壓:AC2500V/50HZ/1min,漏電流不超過(guò)10mA,不發生閃爍擊穿現象(xiàng)。
④絕緣電阻
根據SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,在線(xiàn)束與所連接部件脫開的情況下,線束對車(chē)體絕緣電阻在任(rèn)何情況下均應大於100mΩ.
⑤鹽霧(wù)要求
鹽霧試(shì)驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高壓(yā)線束在試驗(yàn)箱內應處於正常安裝狀態。試驗時間16h。試驗結(jié)束(shù)後,高壓線束靜止恢複(1-2)h後,通電後應能正常工作,不考核外觀。
⑥阻燃(rán)要求
線束所用材料要求阻燃等級為UL94V-0.
⑦線束拉脫(tuō)力要求
電纜壓接至連接器後,拉脫力應不小於(yú)最小拉脫力。根據SAE J1742,最小拉脫力(lì)見表2.
五、設(shè)計輸入、輸出要求
1.設計輸入(rù)要求
(1)電(diàn)氣設計的輸入要求及動力係統配置情況。
(2)整車中布置圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高壓係統中的各(gè)電氣部件的安裝位置,線束與電氣部件的對(duì)接形式。
(5)高壓係統中的各電氣部件的負載特性(xìng)。特性包括穩態電流強度、電壓要求,瞬態條件和電流強(qiáng)度及電流波形(平穩、脈衝、頻率等)。
2.設計輸出要求
(1)線束(shù)圖的內(nèi)容(róng)
線束圖的內容包含主幹線、分(fèn)支線、現(xiàn)場、接插器外形圖、插件名稱及型號、插件所對應部件的名稱、插件孔(kǒng)位號、孔位號所對應的(de)電纜線(xiàn)號、線徑、定(dìng)義;其次還應包含線束接線表,插件視圖方向,技(jì)術要求等。電纜應標明線材型(xíng)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(bō)紋管的顏色采用(yòng)橙色(GB30)。
熱縮套管的顏(yán)色:采用不同顏色熱縮套(tào)管對(duì)極性(xìng)進行區分,正極為紅色,負極為藍色,U相為黃色,V相為綠色,W相為紅(hóng)色。
(3)線(xiàn)束的長度
①電纜(lǎn)的長度
根據整車的總布置、線束(shù)敷線圖,測量出電纜所需長度,在所測量的長度基礎上,宜增加不(bú)超過200mm的裕量。
②波紋管的長度
根據電纜的長度,須在電纜長度的(de)基礎上減去電纜伸進去部件內(nèi)的長度,該減去長度的具體值依據具體部件(jiàn)而定。
③熱縮套管的長度
在(zài)波紋管的兩端,須燙熱(rè)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(dāng)電(diàn)纜須采用(yòng)屏蔽性電纜(lǎn)時,如(rú)連接控製器與電機的三相高壓線束,屏蔽層須剝出,單獨采(cǎi)用規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴(tīng)熱縮管套接,熱(rè)縮後的屏蔽層長(zhǎng)度以大(dà)於等於200mm且小於等於250mm為宜。
(4)電線的(de)標號(hào)
線(xiàn)束圖中(zhōng)應標明每(měi)根電(diàn)纜的線號,線號的編號嚴格執行企(qǐ)業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖中應標明該線束圖所(suǒ)對應的線束號,線束號的編號嚴格執行企業標準(zhǔn)Q/TEV 31306.
(6)線束圖中的接(jiē)插件
線束圖中應標明接插件視圖方向(xiàng)、型號、孔位布局和(hé)編號、孔位對應的(de)電線標號。
(7)電(diàn)纜型號
線束圖中應標明各電纜的型號,電纜型號的選(xuǎn)取應符合GB/T 12528中的規定(dìng)。推(tuī)薦型(xíng)號見表3.
(8)線束圖的技術要求
線束(shù)圖中應包含技術要求,規定線束生產的注意事項(xiàng)、技術條件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名(míng)稱
線束圖其圖框、圖號、圖樣名稱應符合公司標準Q/TEV 100的規定。
(10)字體
①文字(zì)種(zhǒng)類、字體(tǐ)高度參見表4.
②繪製圖樣時,漢字的字體盡量采用CAD默認(rèn)的長仿宋體,且在同一張圖中,隻允許(xǔ)使用一種字(zì)體(tǐ)。
③未做規定的均按GB/T14691的規定執行。
六、裝(zhuāng)配要(yào)求
1.結構(gòu)要求(qiú)
高壓線束應在機(jī)械和電氣安全的情況下,以專業的施工方法將線束和所接部件(如高壓配電盒、電機控製器、電機(jī)、輔助電源等)匹配(pèi)。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(yǐ)及便於對(duì)部件進行定期維修。
2.布線方案(àn)
布線方(fāng)案應有助於清除不正確的安裝和錯誤的線束路(lù)線。
走線應(yīng)避免形成大的電磁環。
高低壓平行(háng)走線距(jù)離間隔須大於400mm,如果實際境況確實無法達到此要求,高低壓需(xū)相(xiàng)互垂直(zhí)走線。
測量在發生碰(pèng)撞情況下,須確保線束不會(huì)受(shòu)到擠壓,以防線束破裂造成短(duǎn)路(lù)。
3.線束固定保護件(jiàn)要求
針對高壓線束的布置,應盡可能地對線束進行保護(hù),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構部件,如電纜夾(jiá)、電纜槽等。布線裝配應剛好放入光(guāng)滑的電纜夾或電纜槽中。對用於布線、包(bāo)裝和定(dìng)位線束用途的所(suǒ)有線束固定保護件(如卡箍、螺栓等)進行充分地保護,宜(yí)塗抹(mò)凡士林,防止腐蝕。線束固定(dìng)保護(hù)件之間的(de)距離不得大於400mm。
4.線束連接器裝配(pèi)空間要求
所有連接(jiē)器位置宜預留便於操(cāo)作的不(bú)小於200mm的空間,以便連接和斷開連接。連接器與部件之間的連接(jiē)應適當消(xiāo)除機械應(yīng)力。
5.線束電纜彎曲半徑要(yào)求
避免電纜出現小的(de)彎曲半徑。一般情況下,最小(xiǎo)彎曲半徑等於電纜外徑的5倍。應(yīng)避免接頭中存在彎曲電(diàn)線,否則,接頭後部密封件中可能出現漏電通路(lù)。
6.線束布(bù)置防水要求
對於車輛底部、輪艙濺(jiàn)水區,應特別注意水(shuǐ)和道路磨料會損壞線束。
濺(jiàn)水區中的(de)連接器應進行裝袋防護。
7.線束(shù)布置防磨要求
需保護所有高壓線束,以防震動和磨損。因車輛的震動,應除去線束(shù)上所接(jiē)觸的金屬部件邊緣的毛刺,對於凸緣、滾製處,使(shǐ)用適當膠圈進行保(bǎo)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或框架結構以及線束上。
8.線束布置防熱要求
線束應距離熱源(如(rú)發動機(jī)排氣管、大(dà)氣(qì)泵銅管路等)大於(yú)200mm,如不(bú)能滿足要求,保(bǎo)護所(suǒ)有線束,以抵(dǐ)抗輻射熱源,宜采用阻燃隔熱棉對線束進行包紮,或在線束附近增加隔熱板處理。
9.線(xiàn)束與活(huó)動件的隔離要求
活(huó)動件(如皮(pí)帶、風(fēng)扇、傳動軸等)附近的線束必須彎(wān)曲(qǔ)時,將支撐夾完全緊固於(yú)兩端(duān)位置處。布線係統必須能夠彎曲,而且不會促成線束磨損或對活動件造成幹(gàn)擾(rǎo)。
七、關鍵(jiàn)件選用規(guī)範要求
1.高壓電(diàn)纜:應遵(zūn)循SAE J1654、SAE J1673規(guī)定(dìng)的要求。
2.高壓連接器:應遵循SAE J1742規定的(de)要求
應注(zhù)意事項:
①防護等級。除銅接(jiē)頭外,連(lián)接器(qì)在結合狀態時,無(wú)論安裝於何處,連接器須不小於IP65.
②防腐蝕(shí)。為防(fáng)止銅(tóng)接頭被複式,銅接(jiē)頭(tóu)表麵的鍍(dù)錫成不得破損。
③銅接頭的型號有SC、T、OT、HUP等。不同型號(hào)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(yǔ)之匹配的銅接頭型號。
④銅接頭其壓接電纜孔的截麵積須(xū)與所連接電纜導線的截麵積匹配。
銅接頭其過螺栓孔的直徑須與部件(jiàn)螺栓的直徑匹配。
⑤針對於O型銅接頭,其(qí)型號有FOT與OT兩(liǎng)種。區別在於(yú):FOT型號,其壓接電纜孔處外(wài)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。
八、設計計(jì)算
1.電纜的選取
(1)電纜截麵積
①確定高壓線束說連接(jiē)的電氣部件的負載特性。特性包括穩態電流強度、電(diàn)壓要(yào)求,瞬態條件(jiàn)和電流強度及電流波形(平穩、脈衝、頻率等)。
②根(gēn)據穩(wěn)態電流強度,確定電纜(lǎn)的截麵積。在125℃下,常見銅芯電纜線徑截(jié)麵積與載流量的匹配參見表5.
③如果電纜的布置環境超過了電(diàn)纜允許的工作溫度,則必須選(xuǎn)擇較大截麵積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截麵(miàn)積升一檔使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升(shēng)兩檔使用。例如,當最大電流為150A時,125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用50mm²線束(shù),250℃選用(yòng)70mm²線束。
(2)電纜結構
高壓電纜(lǎn)結構示意圖見圖1.高壓電纜從類(lèi)型上分為單芯電纜和多芯電纜,高壓電纜的截麵應為圓形。其護套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單(dān)芯線組成,其(qí)中單芯線也同時滿足單芯電纜中相關導體的結構尺寸參(cān)數。
高壓單芯電纜(lǎn)從結構上主(zhǔ)要(yào)由導體和護套組成,主要結構尺寸參數有單根銅線直徑、根數、導體直徑、絕緣(yuán)直(zhí)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(xiàn)編織在內護套層上;在屏蔽和(hé)外護套之間可(kě)以有一(yī)層附加的包帶;電纜的外護套應緊密擠包,但不粘連屏蔽層。
(3)電纜材料
導體:繞(rào)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(dù)錫退火銅繞線編織而成。
護套(tào):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(lián)接器結構特征
連(lián)接器除線環、銅接頭外,連接器應具有主動鎖定特征。應與所(suǒ)連接設備的插座進行匹配。
(2)連接(jiē)器性能
連接器的性能要求應符合SAE J1742.
(3)連接器爬電電阻、接觸(chù)電阻要求
連接器的下列電阻不能超過表6的要求(qiú)
九、安裝、試驗要求
1.安裝要求:參照本規範第6點執行
2.試驗要求:參(cān)照GB/T 12528-2008 第7.4節,對電纜進行(háng)型式試驗。具(jù)體試驗項目見(jiàn)表7.
十、安全使用要求(qiú)
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線束進行(háng)操作:專業人員對高壓(yā)線束進行操作前,需用(yòng)數字萬用表測量高壓正(zhèng)負線束端子之(zhī)間直流電壓值、測量U相、V相、W相兩兩之間的交流(liú)電壓值,在測量值為0V的情況下才能進行(háng)操作。
2.保養
高壓線束需定裏程進行保養,依(yī)據《保養手冊》,每12000km檢查保養項目如下:
檢查高壓線(xiàn)束其電纜(lǎn)與連接(jiē)器插(chā)件之間是否鬆動;
檢查高壓線束過線孔過線護套(tào)等防護是否完好,線束是否出現磨損;
檢查發動機艙等通(tōng)過高溫(wēn)區(qū)域線高壓線束隔熱材料是否脫落(luò)。