簡述新能源汽車高壓線束的設計

傳統燃油車，動力（lì）來源是通（tōng）過發動機活塞運動燃燒（shāo）燃油，依（yī）靠曲軸和輪係傳輸發動機飛輪、發電機（jī）、壓縮機（jī）和冷卻水泵等功率設備上，通過動力傳動裝置實（shí）現車（chē）輛（liàng）的行駛（shǐ）和功能的運作（zuò）。而新能源汽車尤其是純電（diàn）動汽車，動力來源靠高壓電池包提（tí）供，傳輸（shū）載體為高壓線束（shù），連接充電（diàn）口座、高壓電池包、逆變器、電機，車載充（chōng）電機等大功率設備及直流轉換器，空（kōng）調壓縮機、PTC和加熱器等小功（gōng）率設（shè）備

1 高壓線束的設計

1.1 高壓（yā）線束的組成

高壓線束主要（yào）包括:高壓連（lián）接器、高壓線（xiàn）纜（lǎn），接地端子和紮帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔材。

1.2 高壓連接器（qì）

根據功能定義可分為（wéi）小電流和大電（diàn）流兩種，大電流主要（yào）用於OBC，電機，及電池等動力係統和上，小電（diàn）流主要用於壓（yā）縮機，PTC，電池加熱裝置（zhì）及DCDC等功能電器上。

1.3 高壓（yā）線纜

高壓線纜主要分為屏蔽線（xiàn）和（hé）非（fēi）屏蔽線兩種，線徑從2.5mm²至120mm²不等。

1.4 輔材配（pèi）件

輔材配件與傳統低壓線束所使用的無太（tài）大差別，但外包材料需要用（yòng）紅色或橘紅色（sè）的包覆（fù）物，以便於（yú）起到高壓危（wēi）險（xiǎn）警示作用。

2 高壓電纜的技術要求

2.1 電（diàn）纜的技術要求

（1）結構

高壓電纜主要由線芯和絕緣材料組成，屏蔽線還要有（yǒu）屏（píng）蔽層和雙層絕緣結構。線芯是由一定數（shù）量的單絲先進行束絞，然（rán）後再同心的複絞，形成高壓電纜需要的軟導體。根據結構（gòu）可分為屏蔽線和非屏蔽線，根據用途可分為單芯（xīn）屏蔽線和多芯屏（píng）蔽線(下圖)。

（2）絕緣材料

（8）布線需要考（kǎo）慮走線（xiàn）的美觀性，裸露地盤掛線需要考慮增加線束護槽。

（3） 屏蔽

由（yóu）於EMC(電磁（cí）兼容性)的要求，使用多根銅絲組成編織屏蔽。鍍錫銅絲可以使其抵抗環（huán）境影響如氧化等變得更加強大。用細（xì）的銅絲可以保持設計的柔韌性，編織屏蔽可以結合（hé）其他各種屏蔽，如鋁塑符合薄膜。屏（píng）蔽（bì）外可以繞包一（yī）層無（wú）紡布，以確保在裝配過程中輕鬆的（de）剝下護套。

（4）彎曲半徑

由於空間的局限（xiàn）性，電纜通過的路（lù）徑非常狹小且複雜，橫截麵積較普通線束大導致其所需的彎曲半徑也要很大，高彎曲力難以克（kè）服等（děng）問題。為了解決這（zhè）個問題（tí），高壓電纜高柔韌性是（shì）至（zhì）關重要，隻（zhī）有比較柔（róu）韌的設（shè）計，通過車（chē）輛的路（lù）由（yóu）才可以容易實（shí）現。通（tōng）常（cháng）電纜推薦的SR導線外徑（jìng）的（de）5～10倍（bèi）。

2.2 高壓線束布線注意事宜

（1）高壓線纜過銳邊或過孔時應設計保護結構；

（2）布置時應避開熱源或（huò）與之保持足夠的距（jù）離（lí）；

（3）電纜與電纜之（zhī）間避免產生較大的彈性摩擦；

（4）通常直線布置的線纜固定點間距≤300 mm，固定點與接插件間距≤120 mm（參考值）。

（5）電機線束應考（kǎo）慮部件運動（dòng）與（yǔ）振動的（de）影響以及對連接器或者端（duān）子的（de）影響，預留足夠的運動量。

（6）線束布置要考（kǎo）慮電磁幹（gàn）擾，布線時避免90°的折線，高、低壓線須分開排布。

（7）高壓線束布置應具有合適的空間進行安裝與維修。

整車的線束的（de）數量及料號的減少會是一個趨勢（shì），隨著整車（chē）模（mó）塊化、集成化，線束也會逐步會被標準化，多個（gè）線束以一個料（liào）號的存在，便於管理和成本計算。

（9）連接器尾部應保持平直，避免彎曲造成（chéng）的連接器密封失效。

（10）布線時需要注意高低（dī）壓分開，分層設計，距離保持在200mm-300m內，走線（xiàn）規範，幹擾源要遠離信號源。

2.3 高壓線束屏蔽要求

（1）對（duì）於高壓係統而言，屏蔽應該優先的是需要（yào）係統級考慮布置的合理性（xìng），比如係統級布線時需要注意高低壓分開，走線規範，幹擾源要遠離信號源等等（děng）。同時還要注意功率源和輸（shū）出之間的高（gāo）壓線束的距離，比如整車上的（de）電機和電機控製器，如果布置相隔較遠，那麽會形成共模電流通過電纜傳遞幹擾（rǎo）的風險等。

（2）對於（yú）本身要具（jù）備360°屏蔽層的連接器，必須有效和電纜屏蔽層連接，屏蔽層覆（fù）蓋整個連接長度（dù），以保證足夠 的（de）屏蔽功能，並盡量減少屏（píng）蔽界麵之（zhī）間的電阻，在產品生命周（zhōu）期內，屏蔽連接接觸電阻＜10mΩ，隨著（zhe）整車電氣設備越（yuè）來越多，現在（zài）普遍的這個數值是要＜5mΩ。

（3）此外（wài）還需要考慮屏蔽（bì）的可靠（kào）接地問題，如果通過螺母連接設（shè）備端，我們需要防（fáng）腐蝕的處理，因為如果不做（zuò）處理會導致屏蔽的加大（dà）風險， 以（yǐ）及線纜或者連接器和設備端有效的（de）屏蔽連接，如果設備端表麵沒（méi）有表麵（miàn）的處理保護層，我們甚至需要增（zēng）加屏（píng）蔽（bì）防護盒等方式來（lái）實（shí）現可靠的屏蔽連續性的連接。

2.4 高壓連接器的選型

高壓連接器的選（xuǎn）用主要考慮電器的電器原理，使用要求，線束布置走向，裝配空間及裝配方式，同時也（yě）要結合成本進行綜合考量使（shǐ）用。對於集成方案的可以考慮過孔（kǒng）連接器，主要是考慮成本因素和振動情況下對於插（chā）拔式連接器（qì）的脫扣風險的擔心（xīn）等因素。對（duì）於電池，電機等需要在（zài）整（zhěng）車廠進行（háng）組裝（zhuāng）的（de），通常以插合式連接器；對於耐環境要（yào）求相對比較苛刻（kè）、環境溫（wēn）度較（jiào）高、電流及（jí）瞬間電（diàn）流較大的部（bù）位可考慮溫升和防水等級要求。

3 高壓線束未（wèi）來發展及趨勢

（1）數量及物（wù）料（liào）號的減（jiǎn）少

絕緣材料主要包括線芯絕緣和護套絕緣。線芯（xīn）絕緣材料（liào）的選（xuǎn）擇主要是考慮耐熱要（yào）求和機械強度和柔軟度，護套材料根據熱和機械性的要求選（xuǎn）擇。護套絕緣由於直接與環境接（jiē）觸，耐液體和耐磨等的環境（jìng）屬（shǔ）性對護套要求尤（yóu）其重要。目前主要有交聯聚乙烯和（hé）矽橡膠作為（wéi）絕緣層的（de）基礎材料。

（2）輕量（liàng）化趨勢

為了降低油耗，整車上數量繁（fán）多的線束成為企業輕量化的重（chóng）點目標。當前汽車線束使用（yòng）的材料以銅為主（zhǔ），所以在（zài）減重方麵除縮小截麵（miàn）積外，就是采用比銅更輕的鋁材料（liào）。另外，鋁的價格相較銅便宜，一旦鋁導線能在（zài）線（xiàn）束中得到應（yīng）用，不僅能降低重量（liàng），還能（néng）有（yǒu）效提升性價比。

（3）高（gāo）壓連接（jiē）器小型化，載流能力的提升

隨著端子技術的進步（bù），小端子能（néng）承載更大的電流（liú），高壓（yā）連接器結構也（yě）朝（cháo）著（zhe）日益精密（mì）和輕量化（huà）的方向發（fā）展，性能（néng）提升的同時（shí）也給整車廠在設計的帶來了更大的空間，成本也將進一步優化。