一、範圍
本規範規定了電動汽車高壓線束設計過程中涉及到(dào)的符(fú)號、代號、術語及其定義,設(shè)計準(zhǔn)則,布置(zhì)要求,結構設計要求,材料選用要求,性能設計要求,設計計算方法,安全使用要求等。
二、規範性引用文件
下列文件對於本文件(jiàn)的應用是必不可少(shǎo)的。凡是注日期(qī)的引用文件,僅所注日期的版本(běn)適用於本文件。凡是不注日期的(de)引用文件,其最新版本(包括所有(yǒu)的修改單(dān))適用於本文件。
GB/T 2423.17 電工電(diàn)子(zǐ)產品基本環境試驗規程-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(xià)軌道交通車用電纜
GB 14315 電力電纜導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管
GB/T 14691 技術製圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽車(chē) 安全要求 第2部分功能安全和(hé)故障防護
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要求 第3部分 人員(yuán)觸電防護
GB/T 18487.1 電動(dòng)車(chē)輛傳導充電(diàn)係統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導(dǎo)充電係統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(jì)術文件編號規則
Q/TEV 31306 電動(dòng)汽車(chē)線束號編(biān)號規則
Q/TEV 31307 電動汽車動力係統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測量車載電線束高壓連接-試(shì)驗方法和一般性能要求
三、術語和定義
(1).工作電壓:在任何正常工作狀態(tài)下,電氣係統可能產生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高值(不考慮瞬時電壓)。
(2).高壓:根據具體的電壓等(děng)級,電動汽車的電壓級別為B級。
直流:DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓(yā)係(xì)統:所有直接或間接連接於高壓電路中,包括線束(電纜和插件(jiàn))和設備(負載、發電機、儲能係統),均稱為高壓係統。
(4).帶(dài)電部件:正常使用時被通電的導體或導體部件。
(5).直接接觸:人員和帶電部件的接觸
(6).外露可導電(diàn)部件(jiàn)
按照GB 4208規定,可以通過IPXXB試指觸及的導電部件。
注1:本概念是針對特定的電(diàn)路而言,一個電路中(zhōng)的帶電部(bù)件也許是另一(yī)個電路中的外露導體,例如:電動汽車的車身可(kě)能是(shì)燈光、刮水電機電路中的帶電部件,但對於動力電(diàn)路來說它是(shì)外露導體。
(7).間接接觸:人員、基本絕緣故障情況下變為帶電的外露可導電部件之間的接觸。
(8).爬電距(jù)離:連接端子的帶電部分(包括任何可(kě)導電(diàn)的連接件)和電(diàn)底盤(pán)之間,或兩個電位不同的帶電部分之間的沿絕緣材(cái)料(liào)表(biǎo)麵的最短距離。
(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(bú)導電,但當基本絕緣故障的情(qíng)況下,可能成為帶電部件。
(10).壓接:接觸端子和導線一般是壓接,對於可選擇的,如硬焊接(jiē)或者軟焊接,通過檢查環境(jìng)和需求合理選擇。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(gōng)能(néng)要求及應(yīng)達到的性質要求
(1).功能要求
高壓線束的主要功能(néng)是在有電壓(yā)和所需的安裝環境下安全傳遞電流;對於高壓電的安全準則需求(qiú)必須遵守。
(2).性能要求
①溫度要求
根據整車內的位置,整車溫度(dù)可分為(wéi)表1中所(suǒ)示的三檔。
道路車輛的線束其電(diàn)纜(lǎn)長期允許工作溫度不超過125℃,如果電纜的布置環境溫度超過了電纜允許(xǔ)的工作溫度,則宜按照本規範第(dì)8.1節的規定,采取增大(dà)電(diàn)纜的截麵積的方法,使線束滿足環(huán)境溫度的要求。
②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(yā)為:DC1000V、AC660V;
高壓線(xiàn)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:AC750V。
③耐電壓
根據GB/T 18488.1,彼此無電(diàn)連接的電路(lù)之間介(jiè)電強度應能耐受(2U+1000)的試驗電(diàn)壓,即在線束與部件脫開的情況下,線束對車體(tǐ)耐電壓(yā):AC2500V/50HZ/1min,漏電(diàn)流不超過10mA,不發生閃爍擊穿現象。
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(lián)接部件脫開的情況下,線束對車(chē)體絕緣電阻在任何情(qíng)況下均應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規定進行,高(gāo)壓線束在試驗(yàn)箱內應處於正常安裝狀(zhuàng)態。試驗時間(jiān)16h。試驗結束後(hòu),高壓線(xiàn)束靜止恢複(1-2)h後,通電後應能正常工作,不考核外觀。
⑥阻燃要求
線束所用材料要求阻燃等級為UL94V-0.
⑦線束拉脫力要求
電纜壓接至連接器後,拉脫力應(yīng)不小於最小拉脫力。根據SAE J1742,最(zuì)小拉脫(tuō)力見表2.
五、設計輸入、輸出要求(qiú)
1.設計輸(shū)入要(yào)求
(1)電氣設計的輸入要求及(jí)動力係統配置情況。
(2)整車中布置圖。
(3)線束敷線圖。
(4)高(gāo)壓係統中(zhōng)的各電氣部件的安裝位(wèi)置,線束與電氣部件的對接形式。
(5)高壓係統中的各電(diàn)氣部件的負載特性。特性包括穩(wěn)態電流強度、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流波形(平穩(wěn)、脈衝、頻率等)。
2.設計輸出要求
(1)線束圖的(de)內容
線束(shù)圖的內容包含主幹線、分支線(xiàn)、現場、接插器外形圖、插件(jiàn)名稱及型號、插件所對應部件的名稱、插件孔位(wèi)號、孔位號所(suǒ)對(duì)應的電纜(lǎn)線號、線(xiàn)徑、定義;其(qí)次還應包含線束接線表,插(chā)件視圖方向,技術要求等。電纜應標(biāo)明線材型號。
(2)線(xiàn)束保護套的顏色
線束的保護(hù)套包(bāo)括波紋管、熱縮套管。
波紋(wén)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行區分(fèn),正極為紅色,負極為藍色,U相為黃色,V相(xiàng)為綠色,W相(xiàng)為紅色。
(3)線束的長(zhǎng)度
①電纜的長度
根據(jù)整車的(de)總布置、線束敷線圖,測量出電纜所(suǒ)需長度(dù),在所測量的長度基礎上,宜增加不超過200mm的裕量。
②波紋管的長度
根據電纜的長度,須在電纜(lǎn)長度的基礎上(shàng)減去電纜伸進去部件內的長度,該減去長度的具體(tǐ)值依據具體部件而定。
③熱縮套管的長度
在波紋管的兩端,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(shēn)進去部件內的長度值。
④屏蔽型電纜屏蔽層(céng)的長度
當電纜須采用屏蔽性電纜時,如連接(jiē)控(kòng)製器與電機的三相高壓線束,屏蔽(bì)層須剝出,單獨采用規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴(tīng)熱縮管套(tào)接,熱縮後(hòu)的屏蔽層長度以大於等於200mm且(qiě)小於等於(yú)250mm為(wéi)宜。
(4)電線的(de)標號(hào)
線束圖中應標明每(měi)根電(diàn)纜的線號,線號的編號(hào)嚴格執行企業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖中應(yīng)標明該線(xiàn)束(shù)圖所對應的(de)線束號,線束號的編號嚴格執行企業標準Q/TEV 31306.
(6)線束圖中的接插件
線(xiàn)束圖中應標明接插件視圖方向、型號(hào)、孔位布(bù)局和編號、孔位對應的電線標號。
(7)電纜型號
線(xiàn)束圖中(zhōng)應標明各電纜的型號,電纜(lǎn)型號(hào)的選(xuǎn)取應符合GB/T 12528中的規定。推(tuī)薦型號見表3.
(8)線束(shù)圖的技術要求
線束圖中應包含技術要求,規定線束生產的(de)注意事項(xiàng)、技術條件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱
線(xiàn)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文字種類、字體高度參見(jiàn)表4.
②繪製圖樣時(shí),漢字(zì)的(de)字體盡量采用CAD默認的(de)長仿(fǎng)宋體,且在同一張圖中,隻允(yǔn)許使用一種字體。
③未(wèi)做規定的均按GB/T14691的(de)規定執行。
六、裝配要求
1.結構要(yào)求(qiú)
高壓線束應(yīng)在機械(xiè)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(gāo)壓配電盒、電機控製器、電機、輔(fǔ)助電源等)匹配。線束插拔或連接部分應預留出適當的(de)長(zhǎng)度,長度推薦值為150mm,便於車輛裝配,以及便於(yú)對部件進行定期維(wéi)修。
2.布線(xiàn)方案
布(bù)線方案應有助於清除不正確的(de)安裝和錯誤的(de)線束(shù)路線(xiàn)。
走線應避免形成大的電磁環。
高低壓平(píng)行走線(xiàn)距離間隔須大於400mm,如(rú)果實際境況確實無(wú)法達到此要求,高低壓需相互垂直(zhí)走線。
測量在發生碰撞情況下,須確(què)保線(xiàn)束不會受到擠壓,以(yǐ)防線束破裂造成短路。
3.線束固(gù)定保護件要求
針對高壓線束的布置,應盡可能(néng)地對線束進行(háng)保護,使線(xiàn)束與車體之(zhī)間的相對運動最小化。宜采用(yòng)具備絕緣性能(néng)的結構部件,如電纜(lǎn)夾、電纜槽等。布線裝配應剛好放(fàng)入光滑(huá)的電纜夾或電纜槽中。對用於布線、包裝和定位線束用(yòng)途的所(suǒ)有線束(shù)固定保護件(jiàn)(如(rú)卡箍、螺栓等)進行充分地(dì)保護,宜塗抹凡士林,防止腐(fǔ)蝕(shí)。線束固定保護件之間的距離不得大於400mm。
4.線束(shù)連接器裝配(pèi)空間要求
所有連接器位(wèi)置宜預留便於操作的不小於(yú)200mm的空間(jiān),以便(biàn)連接和斷開(kāi)連接。連(lián)接器與部件之間的連(lián)接應適當消除機械應力。
5.線束電(diàn)纜彎曲半徑要求
避免電纜出現小的彎曲半徑。一般情況下,最小彎(wān)曲半徑等於電纜外徑的5倍。應避(bì)免接頭中存在(zài)彎曲電線,否則,接(jiē)頭後部密封件中可能出現漏電通路(lù)。
6.線束(shù)布(bù)置防水要(yào)求
對於車輛底部、輪艙濺水區,應特別注意水和道路磨料會損壞線束。
濺水區中的連接器應進行裝袋防護。
7.線束布(bù)置防磨要求
需保護所有高壓線束,以防震動(dòng)和磨損。因車輛的震動,應除去線束上所接觸(chù)的金屬部件(jiàn)邊緣(yuán)的毛刺,對於凸緣、滾(gǔn)製處,使用適當膠圈進(jìn)行保護,且膠圈須固定牢靠。用(yòng)於固定線束的電纜夾應穩固地連接至設備或框架結(jié)構以及線束上。
8.線束布置防熱要求(qiú)
線束應距離熱源(如發動機排氣管、大氣泵(bèng)銅管路等)大於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行包紮,或在線束附近增加隔熱(rè)板處理。
9.線(xiàn)束與活動件的隔離要求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸等)附近的線束必須彎曲時,將支撐夾完全緊固於兩端位置處(chù)。布線係統(tǒng)必須能夠彎曲,而且不會促成線束磨損或對(duì)活動件造成幹擾。
七、關鍵件選用規範要求
1.高壓電纜:應遵循SAE J1654、SAE J1673規定(dìng)的要求。
2.高壓連(lián)接器:應遵循SAE J1742規定的要求
應注意事項:
①防護(hù)等級。除銅接頭外,連接器在結合狀態時,無論安裝於何處,連接器須不小於IP65.
②防腐蝕。為防止銅(tóng)接頭被複式,銅接頭表麵的鍍錫成不得破損。
③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,應選取寬度與之匹配的銅接頭型號。
④銅接頭其(qí)壓接電纜孔的截麵積須與所連接電纜導(dǎo)線的截(jié)麵積匹配。
銅(tóng)接頭其(qí)過螺栓孔的直徑須與部件螺栓的直徑匹配。
⑤針對於O型銅接頭,其型號有FOT與OT兩種。區別(bié)在(zài)於:FOT型號(hào),其壓接電纜孔處外圍有絕緣護套包裹:OT型號(hào),其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹。
八(bā)、設計計算(suàn)
1.電纜的選取
(1)電纜截麵積
①確定高壓線(xiàn)束說連接的電氣部件的負(fù)載特性。特性包括(kuò)穩態電流(liú)強(qiáng)度、電壓要求,瞬態條件和電流強度及電流(liú)波形(平穩、脈衝、頻(pín)率等(děng))。
②根據穩態電流強度,確定(dìng)電纜的截麵積。在(zài)125℃下,常見銅芯電纜線徑截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(guò)了電(diàn)纜允許的工作溫度,則必須選擇較大截(jié)麵積的電纜。對於TMAX為(wéi)180℃時,導體截麵積升一檔使用,TMAX為250℃時,導體截麵積升兩檔使用。例如(rú),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(xiàn)束(shù),250℃選用70mm²線(xiàn)束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構示意圖見圖1.高壓電纜從類型上分為單芯電纜和多芯電纜,高(gāo)壓電纜的截麵應為圓形(xíng)。其護(hù)套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有多個單芯(xīn)線組成,其中單芯線也(yě)同(tóng)時滿足單芯(xīn)電纜中相關導體的結構尺寸參數。
高壓單芯電(diàn)纜從結構上主要由導體和護套組成,主要結構尺寸參數有單根銅線直徑、根(gēn)數、導體直徑、絕緣直徑、內護層直徑和護套外徑等。
帶屏蔽層的高壓電纜采用裸銅(tóng)或鍍銅(tóng)線(xiàn)編織在內護套層上(shàng);在屏蔽和外護套之間可以有一層附加的包帶;電纜的外護套應緊密擠包,但不(bú)粘(zhān)連屏蔽層(céng)。
(3)電(diàn)纜材料
導體:繞線式鍍錫退火銅。
絕緣層:120℃-200℃級(jí)別,耐熱,無鹵素 XLP。
屏蔽層:鍍錫退火銅繞線(xiàn)編(biān)織而成。
護套: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)連接(jiē)器結構特征
連接器除線環、銅接頭(tóu)外,連接器(qì)應具有主動鎖定特征。應與所連接設備的插座進行匹配(pèi)。
(2)連接器性(xìng)能
連接器的性能要(yào)求(qiú)應符合SAE J1742.
(3)連接器爬電電阻、接觸電阻要求
連接器的下列電阻不(bú)能超過表6的要(yào)求
九、安裝、試(shì)驗要求
1.安(ān)裝要求:參照本規範第6點執行
2.試驗要(yào)求:參照GB/T 12528-2008 第7.4節,對電纜進行型式試驗。具體(tǐ)試驗(yàn)項目見表7.
十、安全使(shǐ)用要求
1.操作
嚴禁非專業人員對高壓線束(shù)進行(háng)操作(zuò):專業人員對高壓線(xiàn)束進行操作(zuò)前,需用數字萬用表測量高壓正負線束端子之間直流電壓值、測量U相、V相、W相兩兩之(zhī)間(jiān)的交流電壓值,在測量值為0V的情況下才能進行操作。
2.保養
高壓線束需定(dìng)裏程進行保(bǎo)養,依據《保(bǎo)養手冊》,每12000km檢查保養項目如下:
檢查高壓線束其電纜與連接器插件之間(jiān)是(shì)否鬆動;
檢查高壓線束過線孔(kǒng)過線護套等防護是否完好,線束(shù)是否出現磨損;
檢查發動機艙等通過高溫區域線高壓線束隔熱材料是否脫落。