汽車線束整體可分為低壓線(xiàn)束和高壓線束兩種(zhǒng),傳統燃油汽車主(zhǔ)要采用低(dī)壓(yā)線束,新能(néng)源汽車主要使用高壓線束,高壓線束可以根據(jù)不同的電壓等級配置於電動汽車內部及外部線束連接。主要應用(yòng)配電盒內部線束信號(hào)分配,高效優質地傳輸電能,屏(píng)蔽外界信號幹擾等,高壓線束(shù)是新能源汽車高壓(yā)係統的神經(jīng)網絡,非常重要,今(jīn)天我們一起聊聊,什麽是新能源汽車高壓線束?
新能源汽車高壓線束主要由連接器、端子、電(diàn)線、覆蓋物等零件組成。新能源(yuán)汽車高壓線(xiàn)束可以根據不同的電壓等級配置於(yú)電動(dòng)汽車內部及外部線(xiàn)束連接。主要應用配電盒內部線束信號分配,高效優質地傳輸電能,屏蔽外界信號幹(gàn)擾。由於車內高壓線束具有大電壓/大電流、大線徑導線(xiàn)數量多等特點,線束(shù)的設計麵臨布(bù)線、安全、屏蔽、重量和成(chéng)本等挑戰。
序號
材料名詞
英文簡稱
1
高壓連接器
Connector
2 端子
Terminal
3 電線
Cable
4 定位紮帶
Clip
5 覆蓋物(膠帶(dài)熱縮管波紋管)
(Tape,HeatTube,CorrugateTube)
6
密封件(密封塞,堵頭)
(Seal,Plug)
7 電測(cè)標簽
Label
高壓連接器
高壓連接器的協會標準
高壓連接器目前都是基於行業標準;從標準來說有(yǒu)安規、性能等要求標準,也有測試(shì)標準,目前連接器廠家最為主流的設計基(jī)本上會參照歐洲四大(dà)主機廠(chǎng):奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合製定的行業(yè)標準LV係(xì)列標準;而在北美主要是來自己SAEuscar的(de)相關標準(zhǔn),uscar本身不起草標準,我們經常使用的uscar2、 37等相關標(biāo)準主要是來自(zì)克(kè)萊斯勒、福特、通(tōng)用美國三大主機廠聯合的線束連接組織EWCAP,這個組織94年就已經成立,08年為了適應越來越多的HEV的要(yào)求,該組織更新了SAE-USCAR 2 ,將電(diàn)壓等級從(cóng)原有的20V提升到了我們(men)現在看到的600V。
高壓連接器的種類介紹
新(xīn)能源(yuán)汽車用高壓連接器是機電一體化產品(pǐn),主要由接觸件、絕緣體、殼體及附件四部(bù)分構成,其中:接觸件是連接器完成光、電信號連接的核心部(bù)件,通過接觸件的插合(hé)完成車輛在(zài)行(háng)車中所需(xū)的光、電信號的連接;絕緣體和外殼主(zhǔ)要起固定、絕(jué)緣和機械保護作用。製造(zào)過程集電氣性能設計、數控機械加工、衝(chōng)壓工藝技術、塑壓工藝技術、精密壓鑄(zhù)工藝技術、嚴格的試驗手段等多元技術(shù)組合於一體。由於高壓連接器產品的質量和精度直接影(yǐng)響到連接器的電氣、機械(xiè)、環境等性能,進而影響電動車輛的行車安全,因此高壓連接器的質量要求和(hé)製造精度比較高,屬(shǔ)於連接器領域中附加價值較(jiào)高的中高端產品。我(wǒ)們在整車上往往可(kě)以看(kàn)見各種各樣的高(gāo)壓連接器,高壓連接器結構一(yī)般包括:接觸(chù)對、密封圈、對接鎖止機構,支架,外殼,定位機構,高壓互(hù)鎖(suǒ)機構,屏蔽(bì)機構,絕緣結構等(děng)。一般的端接方式有焊(hàn)接、壓接、過孔連接、螺釘連接等。安(ān)裝方式也多種多樣包括麵板式、電纜(lǎn)式、螺母式、穿(chuān)牆式等這(zhè)其中根據線束連接方式不同,我們主要(yào)將其分為兩個(gè)類別的連接:
一種是以螺栓直(zhí)接連接的固定式;一種是插合式(shì)連接。
螺栓連接是我們在整(zhěng)車上經常看見的一種連(lián)接方,這種(zhǒng)方式(shì)的好處在(zài)於它的連接可靠(kào)性,螺栓的機械力是可以抵禦汽車級的振動的影響的,其成本也相對低廉,當然它的不便之(zhī)處螺栓連接(jiē)是需(xū)要一定的的操作安裝空間的,對於區域越發(fā)平台化,越來越合理的車內空間,是無(wú)法留出過多的安裝空間的,而且從批量化作業和售後維護的角度來說(shuō)也(yě)不(bú)適合,而(ér)且(qiě)螺栓(shuān)越多越存在人為失誤的(de)風(fēng)險,所以它也有它的一定的(de)局限性;在(zài)早期的日美(měi)混動車型上我們經常看見類似產品,當然現在在一些乘用車的三相電機線以及一些商用車的電池(chí)動力輸入(rù)輸出線我們依然可以看見(jiàn)很多類似的連接,這類連接一般都需要借助外在的盒子實(shí)現防護等其他功能(néng)要求,所以是否(fǒu)使用這種方式需要從整車的動力線設(shè)計布(bù)置的角度出發結(jié)合售後等要求。
高壓連接器選型介紹及未來市場預期
高壓連接器選型,一般是(shì)根據實際需要的使用情況,對高壓連接器準確的選型是設計者要考(kǎo)慮的一(yī)項關鍵問(wèn)題,以(yǐ)下針對新能源(yuán)汽車的使用場景進行(háng)選(xuǎn)型
根據整車高壓(yā)係統的規劃進行選型
整車高壓係統包括動力電池(chí)、電機/電機控(kòng)製器、PDU、直流或交流充電係統、電加熱、電空調、DCDC以及其他電動(dòng)配件係統等(děng)。首先,確定整車高壓的電氣原理,初步明(míng)確整車的電壓(yā)平台,以(yǐ)及各(gè)設備的用/配電量,確定載流量的大小。其次根(gēn)據實際的用電設備(bèi)的布局,確定所用的連接器采用單芯或者多(duō)芯。
根據安裝條件進行選型
通常整車上高壓係統的安裝空間比較緊湊,高壓設(shè)備結(jié)構要求精巧與美觀,同時(shí)需要根據整車上高壓線束的具體走向明確高壓連接器的形式。
根據適用環(huán)境及(jí)性能要求進(jìn)行選(xuǎn)型
需要確認高壓連接器的電性能、機(jī)械性能及環(huán)境性能是否能滿足實車工況要求以及(jí)係統安全要求等,確定選型產品滿足(zú)相關技術指標
壓接端子
新能源線束(shù)壓接端子介紹
接線端子是(shì)基礎,沒有可靠的接線端子,就沒有可靠的係統(tǒng)工程。預(yù)防(fáng)和分析是每個企業所必須(xū)的過程(chéng),通過(guò)接線端(duān)子可靠(kào)性篩選發現各種失效模式和失效機(jī)理,可分析出大量經驗教訓和排除(chú)各種隱患,為改(gǎi)進設計、工藝、檢(jiǎn)驗(yàn)和使用提供科學依據,是修訂和製訂接線端子(zǐ)技術條件的重要依據,為預防不必要的損失提供了技術保(bǎo)障。
接線端子的常見故障和問題
接線端子從使用角(jiǎo)度講,應該達到的功能是:接觸部(bù)位該導通的地方必(bì)須導通,接觸可靠。絕緣部位不該(gāi)導通(tōng)的地方(fāng)必須絕(jué)緣可靠。接線端子常見的致命故障形式有以下三種:
1.接觸(chù)不良的(de)問題
接(jiē)線端子內部的金屬導體是端子的核心零件,它將來自外部電線或電纜的電壓,電流或信號傳遞到與其相配的連接器對應(yīng)的接觸件上。故接觸件必須具備優良的結(jié)構,穩定可(kě)靠的接觸保持力和良好的導電性能。由(yóu)於接觸件結構設計不合理,材料選(xuǎn)用錯(cuò)誤,模具(jù)不穩定,加工尺寸超差,表麵粗糙,熱處(chù)理電鍍等表麵處理工藝不合理,組裝不當,貯存使用環境惡(è)劣和操作使用(yòng)不當,都會在接(jiē)觸件的接觸部位和配合部位造成接(jiē)觸不良。
2.絕緣不良的問題
絕緣體的作用是(shì)使接觸(chù)件(jiàn)保持正確的位置(zhì)排列,並使接觸件與接觸件之間,接(jiē)觸件與(yǔ)殼體之間相互絕緣。故絕緣件必須具備優(yōu)良的電氣性能,機械性能和工藝成型性能。特(tè)別是隨著高密度,小型化接線端子的廣泛(fàn)使(shǐ)用(yòng),絕緣體的有效壁(bì)厚越來越薄(báo)。這對絕緣材料,注塑模具精度和成型工藝等提出了更(gèng)苛嚴的要求。由於絕緣體表(biǎo)麵(miàn)或內部存在金屬多餘物,表麵塵埃,焊劑等汙染受潮,有機材料析出物及有害氣體吸附膜與表麵水膜融合(hé)形成離子性導電通道,吸潮,長黴,絕緣材料(liào)老化等原因,都會造(zào)成短路,漏電,擊穿,絕緣電阻低等絕緣不良現象。
3.固定(dìng)不良(liáng)的問題
絕緣(yuán)體不僅起絕緣作用,通常也(yě)為伸出的接觸件提供精確的對中和保護,同時還具有安裝定位,鎖緊(jǐn)固(gù)定在設備上的功能。固定不良,輕者影響接觸可靠造成瞬間斷(duàn)電,嚴重的就是產品解體。解體是指接線端子在插合狀態下,由於材料,設計,工藝等原因(yīn)導致結構不可(kě)靠造成的插頭與插(chā)座之間,插針與插孔之間的不正常分離,將造(zào)成控製(zhì)係統電能(néng)傳輸和信號控製中斷的嚴重後果。由於設計不可靠,選材錯(cuò)誤,成型工藝選擇不當,熱(rè)處理,模具(jù),裝配,熔接等工藝質量差,裝配不到(dào)位等都會造成固定不良。
此外,由於鍍層(céng)起皮,腐蝕,碰傷,塑(sù)殼飛邊,破裂(liè),接觸件加工粗(cū)糙,變形等原因造成的外觀不良(liáng),由於定位鎖緊配合尺寸超差,加工質量一致性差,總分離力過大等原因造成(chéng)的互(hù)換不良,也是常見病,多發病。這幾種故障(zhàng)一般都能在檢驗及使用過程中及時發現剔除(chú)。
如何檢測接線端(duān)子(zǐ)短(duǎn)路故障
導線及接(jiē)線端(duān)子(zǐ)的故障也(yě)可能是由於線(xiàn)束與車身(地線)之間或(huò)在有關開(kāi)關內部短路所(suǒ)造成(chéng)的。檢(jiǎn)查前應首先看在車(chē)身的端(duān)子固定是否牢靠,然(rán)後便可按下列步驟進行測試。
1、檢查電線通(tōng)斷
首先拆下控製電腦ECU和傳感器兩側的接線端(duān)子,再測(cè)量端(duān)子(zǐ)相應端子間(jiān)的電阻。如電阻值不大於1歐姆,則說明電線正常(cháng),以(yǐ)便進行下一步檢查。在測(cè)量(liàng)導線電阻時,最好在垂直和水平兩個方向輕輕搖動導線以提高(gāo)測量的準確性,同時注意,對大多數導線(xiàn)端子、萬用表(biǎo)表(biǎo)棒應從連接(jiē)器的後端插入,但是對(duì)於裝(zhuāng)有防水套的防水型接線端子表棒就不能從(cóng)後端插入,因為在插入時稍不小(xiǎo)心(xīn)便會使端子變(biàn)形。
2、短路的電阻值檢查
首先拆下控製電腦ECU和傳感器兩側的導線接線端子,再(zài)測(cè)量兩側連接器(qì)各端子排與(yǔ)車身間的(de)電阻值。測(cè)量時,表棒一端搭鐵接(jiē)車身,另一端要(yào)分別在兩側導線連(lián)接器(qì)上進行測量,如果電阻(zǔ)值大於1歐姆則說(shuō)明該電線與車身無短(duǎn)路故(gù)障。
3、端子外觀及接觸(chù)壓力檢查
首先應逐一拆下各端子,檢查連接器端子上有無(wú)鏽觸和(hé)髒汙,對鏽蝕和髒汙(wū)應清理。然後檢查端(duān)子片是否鬆動或損壞,端子(zǐ)固定是否牢靠,在輕輕拉(lā)動時端子應無鬆動現象。反之,如果在哪一個座孔中的插頭端子拔(bá)出時比其它座孔容(róng)易,則(zé)該座孔可能在使用中(zhōng)會引起接(jiē)觸不良(liáng)的故障。
電(diàn)線
新能源線束的電線介紹(shào)
汽(qì)車線束⽤線(xiàn)纜類型受(shòu)線束所處的環境(jìng)和(hé)功能的影響。例(lì)如(rú):發動機、動⼒電池等周圍環境溫度⾼,腐蝕性⽓體和液體也很多。因此(cǐ),⼀定(dìng)要使⽤耐⾼溫、耐油、耐振動、耐摩擦(cā)導(dǎo)線;⾏李廂蓋(gài)上的導線要在低溫(wēn)下保持其彈性,所以要(yào)選⽤冷彈性導線保證(zhèng)其正(zhèng)常⼯作;⾃動變速器上的導線⼀定要耐⾼溫、耐液壓(yā)油,其溫度穩定性要好;弱信號傳感器要⽤屏蔽導線,例如爆震(zhèn)傳(chuán)感器和曲軸位置傳感(gǎn)器(qì)、ABS輪速傳感器等;門內線耐(nài)彎曲性要求⾼等(děng)。汽車線束常⽤的導線通常使⽤多股(gǔ)絞介銅導線,絕緣⽪為PVC絕緣材料。線束⽤導線要(yào)有耐
溫、耐油、耐磨、防(fáng)⽔、防腐蝕、抗氧(yǎng)化、阻燃(rán)等特性。⽬前⾃主汽車品牌使⽤導線種類主要包(bāo)括⽇標導線和德標導線。⽇標(biāo)導線使⽤的(de)種類主要包
括:AV、AVSS、AVSSX、AVX、AEX;德標導線使(shǐ)⽤的種類主要包括(kuò):FLRY-B、FLR9Y-B。傳統(tǒng)汽車是以汽油發動機為動⼒,傳統汽車導線作⽤是傳(chuán)輸控製信號,承受的電流和電壓都很⼩,故電線直徑較⼩,結構上也僅是導體外加絕緣(yuán),很簡單。但根據電(diàn)動汽車⾼壓電(diàn)纜的使⽤要求,⾼壓電線主要起傳(chuán)輸能量的作⽤,需把電池的能量傳(chuán)輸到各(gè)個⼦係統,因此所設計(jì)的電動汽車(chē)⾼壓線束必須滿⾜⾼壓⼤電流傳(chuán)輸。電動汽車⾼壓電纜承受的電壓較⾼(額定電壓最⾼600 V),電流較⼤(額定電流最⾼600 A),電磁輻射較強,故電纜的直徑明顯增⼤,同時為了(le)避免電磁輻射對周圍電⼦設備產⽣強烈電磁⼲擾,影響其他電(diàn)⼦設備正常(cháng)運⾏,電纜還設計了抗電磁(cí)⼲擾屏蔽結構,即采⽤同軸結構,利⽤內(nèi)導體和外導體(屏蔽)共同作⽤,電纜(lǎn)內的磁場成同⼼圓分布,⽽電場(chǎng)從內導體指向並⽌於外導體,使(shǐ)電纜周圍外部的電磁場為零,亦即
屏蔽了電磁輻射,從(cóng)⽽確保電動車正常運⾏。早期汽(qì)車線纜⽤絕緣材料(liào)主要是PVC(聚氯⼄烯),但PVC中含有鉛,對⼈體有害,近些年來逐漸被LSZH(低煙⽆鹵材料)TPE(熱塑性彈性體)、XLPE(交聯聚⼄烯)、矽橡膠(jiāo)等材料替代。由於電動汽車⾼壓電纜在滿⾜⾼壓⼤電流、抗電磁(cí)⼲擾的(de)同時還要滿⾜耐磨和阻燃等要求,對比這些材料,矽橡膠的擊穿電壓⾼,具有耐電弧性、耐漏電痕(hén)跡性、耐(nài)臭氧性(xìng),其同時具有良(liáng)好的耐(nài)⾼低溫,絕緣性能良好,在⾼溫⾼濕條(tiáo)件下性能(néng)穩定、阻燃等,矽橡綜合具有物理機械性能良好、使(shǐ)⽤壽命長、價格低廉等優點⽽成為(wéi)了目前電動乘⽤車⾼壓電(diàn)纜絕緣材料的⾸選;
目前總體而(ér)言,⾼壓線纜主(zhǔ)要選⽤交聯聚⼄烯絕緣電纜XLPE或矽橡膠電纜。國內⼚商生產的主要材料是XLPE為主,由於XLPE⼯藝較成熟,⽣產⼚商可以添加交聯母粒⼦直接⽣產,成本及⼯期都較低,⽽矽橡膠線(xiàn)纜⾼度的耐⾼溫性(-50℃-180℃)與柔軟性,⾮常有助於(yú)車內布線,矽膠線纜由於會涉及矽橡膠材料的合成⽐例(lì)及⼯藝的優化,⽬前國(guó)內矽膠線做(zuò)的好的並不多見,以下是目前高(gāo)壓線纜的(de)分類大綱。
1、按電壓等級:600V,1000V,1500V,3000V;
2、按溫度等級:125℃、150℃、180℃、200℃;
3、按絕緣屬性:熱塑性絕緣和熱固性絕緣;
4、按屏蔽型式:屏蔽型和非屏蔽電纜;
5、按絕緣芯數:多芯和單芯(xīn)電(diàn)纜;
6、電纜平方數:1.25、2、2.5、3、4、5、10、16、25、35、50、70、95、120等。
覆(fù)蓋物
覆蓋(gài)物的介紹
波紋(wén)管,一般(bān)的材料為PA/PP,耐溫在-40°C-125°C,主要是有效的保(bǎo)護線纜的作用。
熱(rè)縮管,一般的(de)材料為(wéi)聚丙烯,耐溫在-40°C-125°C,具有柔(róu)軟有彈(dàn)性,應用於各種線束,焊點,電感的絕緣保護。