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电动汽车高压线束设计过程及规范

2023-02-28
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  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

  

  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4.5e4f7ffc-b126-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

 

  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35mm?线束,180℃情况下选用50mm?线束,250℃选用70mm?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。





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