一、範圍
本規範(fàn)規(guī)定了電動汽車高壓線束設計過程(chéng)中涉及到的符號、代號、術語及其定義,設計準則,布置要求,結構設計要求,材料選用要(yào)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(wén)件對於本文件(jiàn)的應(yīng)用是必不可(kě)少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期(qī)的版本適用於本文件。凡是不注(zhù)日期的引用文件,其最新版本(包括所(suǒ)有的修改單)適用於(yú)本文(wén)件。
GB/T 2423.17 電工電(diàn)子產品(pǐn)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及以下軌道交通車用電纜
GB 14315 電力電纜導體用壓接型(xíng)銅、鋁接線端子和連接管(guǎn)
GB/T 14691 技術製(zhì)圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽車 安全要求 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(rén)員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車(chē)輛傳導充電(diàn)係統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電係統電動車輛與交流直流電源的連接要求(qiú)
GB/T 18488.1 電動汽(qì)車車用電機及其(qí)控(kòng)製器技(jì)術條件
GB/T 19596 電(diàn)動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備基本技術條(tiáo)件(jiàn)
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編號規則(zé)
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規則
Q/TEV 31307 電(diàn)動汽車動力係統線號(hào)編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽(qì)車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測(cè)量車載電線束高壓連接-試驗方法和一般性能要(yào)求
三、術語和定義
(1).工作電壓:在(zài)任何正(zhèng)常工作狀態下(xià),電氣係統可能產(chǎn)生的交流電(diàn)壓(均方根(gēn)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(yā)等級,電動汽車的電壓級別為B級。
直流(liú):DC60V<U≤DC1000V.
交流:(15HZ-150Hz)AC25V<U(rms)≤AC660V.
(3).高壓係統:所有直接或間接連接於高壓電路中,包括線束(電纜和插件)和設備(負載、發(fā)電機、儲能係統),均(jun1)稱為高壓係(xì)統。
(4).帶電部件:正常使用時被通(tōng)電(diàn)的導體或(huò)導體部件。
(5).直接接觸:人(rén)員和帶電部件的接觸
(6).外露可(kě)導電部件
按照GB 4208規定,可以通過IPXXB試指觸(chù)及的(de)導電部件。
注1:本概念是針(zhēn)對特定的電路而言,一個(gè)電路中的帶電部件也許是另一個電路中的外露導(dǎo)體,例如:電動(dòng)汽車的車身可能是燈光、刮水電機電路中的帶電部件(jiàn),但對於動力電路來說它是外露導體(tǐ)。
(7).間接接觸:人(rén)員、基本絕緣故障情況(kuàng)下變(biàn)為(wéi)帶電的外露(lù)可導電部(bù)件之間的接觸。
(8).爬電距離:連接端(duān)子的帶電部分(包括任何可導電的連(lián)接(jiē)件)和電底盤之間,或(huò)兩個電位不同的(de)帶電部分之(zhī)間的沿絕緣材料表麵的最(zuì)短距離。
(9).可導電部件:能夠使電流通(tōng)過的部件,在正常工作狀(zhuàng)態(tài)下不導電,但當基本絕緣故障的情況下,可能成為帶電部件。
(10).壓接:接觸端子和導線一般是壓接,對(duì)於可選(xuǎn)擇的,如硬焊接或者軟焊接(jiē),通過檢查環境和需求合理(lǐ)選擇。為了簡化起見,在本(běn)設計規範裏(lǐ)的連接特指壓接。
四、應滿足的功能要求及應達到的性質要(yào)求(qiú)
(1).功(gōng)能要求
高壓線束的主要功能(néng)是在有電壓和所需的安裝環境下安全傳遞電流;對(duì)於高壓電的安全準則(zé)需求必(bì)須遵(zūn)守。
(2).性能要求
①溫度要求
根據整車內的位置,整車溫度可分為表1中所示的三檔。
道路車(chē)輛的線束其電纜長期允許工(gōng)作溫度不超過125℃,如果電(diàn)纜的布置環境溫度超過了電纜允許的工(gōng)作溫度,則宜(yí)按照本規範第8.1節的規定,采取增大電纜的截麵積的方法,使線束滿足環境溫度的(de)要求(qiú)。
②電壓要求
根據電動汽車的電壓(yā)級別為B級,整車高壓的額定電壓為:DC1000V、AC660V;
高壓線(xiàn)束的(de)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,彼此無電連接的電路之間介電強度應能耐受(2U+1000)的試驗電壓,即在線束與部件脫開的情況下,線束對車(chē)體耐(nài)電壓(yā):AC2500V/50HZ/1min,漏(lòu)電流不超過10mA,不發生閃爍擊穿現象。
④絕緣電阻(zǔ)
根據SAE J1742,絕緣電阻測試電壓為DC1000V,在線束與所連接部件脫開的情況下,線束對車體絕緣電阻在任何情況下均(jun1)應大於100mΩ.
⑤鹽霧要求
鹽霧試驗按照GB/T 2423.17的規定(dìng)進行,高(gāo)壓線束在試驗箱內應處於(yú)正常安裝(zhuāng)狀態。試驗時間16h。試驗結束後,高壓線束靜止恢複(1-2)h後,通電後應能正常工作,不考核(hé)外觀。
⑥阻燃要(yào)求
線束所用材料要求阻燃等級(jí)為UL94V-0.
⑦線(xiàn)束拉脫力要求
電纜壓接至連接器後,拉脫力應(yīng)不小於(yú)最小拉脫力。根據SAE J1742,最小拉脫(tuō)力見表2.
五、設計輸入、輸出要求
1.設計輸入要求
(1)電氣設計的輸(shū)入要求及動力係統配置情況。
(2)整車中布(bù)置圖。
(3)線束敷(fū)線圖。
(4)高壓係統中(zhōng)的各電氣部件的安裝位置,線束與電氣部件的對接形式。
(5)高壓係統中的(de)各電(diàn)氣部件的負載特性。特性包括穩態電流強度、電(diàn)壓要求,瞬態條(tiáo)件和電流強度及電(diàn)流波形(平穩、脈衝、頻(pín)率等)。
2.設計輸出要求
(1)線束圖的內容
線束圖的內容包含主幹線、分支線、現場、接插器外形(xíng)圖、插(chā)件名稱及型號、插件所對應部件的名(míng)稱、插件孔位號、孔位號所對應的電纜(lǎn)線(xiàn)號、線徑、定義;其次還應包含線束接線表,插件視圖方向,技術(shù)要求等。電纜應標明線材型號。
(2)線束保護套的顏色
線(xiàn)束的保護套包括波紋管、熱縮套管(guǎn)。
波紋管的顏色采用橙色(GB30)。
熱縮套管(guǎn)的顏色:采用不同顏色熱縮套管對極性進行區(qū)分,正極為紅色,負極為藍(lán)色,U相為黃(huáng)色,V相為綠色,W相為紅色。
(3)線束的長度
①電纜的長度
根據整車的(de)總布置、線束敷線圖,測量(liàng)出電(diàn)纜所需長度,在所(suǒ)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,須在電纜長度的基(jī)礎上減去電纜伸進去部件內的長度,該減(jiǎn)去長(zhǎng)度的具體值依據具(jù)體(tǐ)部件而定。
③熱縮套管的長度
在波紋管的兩端,須燙熱縮(suō)套管,以確保波紋管與電纜的(de)套(tào)接不會晃動。熱縮(suō)套管的長度須等(děng)於電纜(lǎn)伸進去部件內的長度值。
④屏蔽型電纜屏蔽層的長(zhǎng)度
當電纜須采用屏蔽性電纜時,如連接控製器與電機的三相高壓線束,屏蔽層須剝出,單獨采用(yòng)規格(φ8/4.0)的交聯聚烯烴熱縮管套(tào)接,熱縮後的屏蔽層長度以大於等於200mm且小於等於250mm為宜。
(4)電線的標號(hào)
線束圖中應(yīng)標明每根電纜的線號,線號的編號嚴格執行企業標準Q/TEV 31307.
(5)線束的標號
線束圖(tú)中應標明該線束(shù)圖所對應的線束號,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
線束圖中應標明接(jiē)插件視圖方向(xiàng)、型號、孔位布(bù)局和編號、孔位對應的電(diàn)線標號。
(7)電纜型號
線束圖中應標明各電(diàn)纜的型號,電纜型(xíng)號的(de)選取應符合GB/T 12528中的規定。推薦型號見表3.
(8)線束圖的技術要求(qiú)
線束圖中應包含技術要求,規定線束生(shēng)產的注意事項、技術條(tiáo)件要求等。
(9)圖框、圖號、圖樣名稱
線束圖其圖框、圖號(hào)、圖樣名稱應符合公司標準Q/TEV 100的規定。
(10)字(zì)體
①文字種類、字(zì)體高度參(cān)見表4.
②繪製圖樣時,漢字的(de)字體盡量采用CAD默認的長仿宋體,且(qiě)在同一張圖中,隻允許使用一種字體(tǐ)。
③未做規定的均按GB/T14691的規定(dìng)執行。
六(liù)、裝配要求
1.結構要求
高壓線束應在機械和電氣安全的情況下,以專(zhuān)業的施工方法將線束(shù)和所接部件(jiàn)(如高壓配電盒、電(diàn)機控製器、電(diàn)機、輔助電源(yuán)等)匹配。線束插拔或連接部分應預留出適當的長(zhǎng)度,長度推薦值為150mm,便於車輛裝配,以及便於對部件進行定期維修(xiū)。
2.布線方案
布線方案(àn)應有(yǒu)助於清除不正確(què)的安裝和錯誤的線束路(lù)線。
走線應避免形成大的電磁環。
高低壓平行(háng)走線距離間隔須大於400mm,如果實際境況確實(shí)無法達到此要求,高低壓(yā)需相互垂直走線。
測量在發生碰撞情況下,須確保線束不會受到(dào)擠壓(yā),以防線束破裂造成短路。
3.線束固定保護件(jiàn)要求
針對高壓線束的(de)布置,應盡可能地對(duì)線束進行保護,使(shǐ)線束(shù)與車體之(zhī)間的相對運動最小化(huà)。宜采用具備絕緣性能的結構部件,如電纜夾、電纜槽等。布線裝配應剛好放入光滑的電纜夾或電纜槽中(zhōng)。對用於布線(xiàn)、包裝(zhuāng)和定位線(xiàn)束用途的所有線束固定保護件(如卡箍、螺栓等)進行充分(fèn)地保護,宜塗抹凡(fán)士林,防止腐蝕。線束固定保護件之間的距離不得大於400mm。
4.線束連接器(qì)裝配空間要求
所有連接(jiē)器位置(zhì)宜預留便於操作的不小於200mm的(de)空(kōng)間,以便連接和斷開連接。連接器與部件之間的連接應適當消除機械應力(lì)。
5.線束(shù)電纜彎曲半徑要求
避免電纜出現小的彎曲半徑。一般情況下(xià),最小彎(wān)曲半徑等於電纜外徑的5倍。應避免接頭中存在彎曲電線,否則,接(jiē)頭後部密封件中可能出現漏電通路。
6.線束布置防(fáng)水要求
對於車輛底(dǐ)部、輪艙濺水區,應特別注意(yì)水和(hé)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.線束布置防(fáng)磨要求
需保護所有高壓線(xiàn)束,以防震(zhèn)動(dòng)和磨損。因車輛的震動,應除去線束上所(suǒ)接觸的金(jīn)屬部件邊緣的毛刺(cì),對於凸緣、滾製處,使用適當膠圈進行(háng)保護(hù),且膠圈須固定牢靠。用於固定線束的(de)電纜夾應(yīng)穩固地連接至設備或框架結構(gòu)以及線束上。
8.線束(shù)布置防熱要(yào)求
線束應距離熱源(如發(fā)動機排氣管、大(dà)氣泵銅管路等)大於200mm,如不能滿足要求,保護所(suǒ)有線(xiàn)束,以抵(dǐ)抗輻射熱源,宜采用阻燃隔(gé)熱(rè)棉對線束進(jìn)行包(bāo)紮,或在線(xiàn)束(shù)附近增加(jiā)隔熱板處(chù)理。
9.線束與活動件的隔離要求
活動件(如皮帶、風扇、傳動軸(zhóu)等)附近的線束必須彎曲時,將(jiāng)支撐夾完全緊固於兩端位置處。布線係(xì)統(tǒng)必(bì)須(xū)能夠彎曲,而且不(bú)會促成線束磨損或對活動(dòng)件造(zào)成(chéng)幹擾。
七、關鍵件選用規範要求
1.高壓電纜:應遵循SAE J1654、SAE J1673規定的(de)要求。
2.高壓連接器:應遵循SAE J1742規定的要求
應注意事項:
①防護(hù)等級。除(chú)銅接頭外,連接器在結合狀(zhuàng)態(tài)時(shí),無論(lùn)安裝於何處,連接器須不小於IP65.
②防腐蝕。為防止(zhǐ)銅接頭被複(fù)式,銅(tóng)接頭表(biǎo)麵的鍍錫成不得破損。
③銅接頭的(de)型號有SC、T、OT、HUP等。不同型號的銅接頭(如SC 50-8、OT 50-8),其(qí)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(tóu)型號(hào)。
④銅接(jiē)頭其壓接電(diàn)纜(lǎn)孔的截麵積須(xū)與所(suǒ)連接電纜導線(xiàn)的截麵積匹配。
銅接頭其過螺栓孔的直徑須與部件螺(luó)栓的直徑匹配。
⑤針對(duì)於O型銅接頭,其型號有FOT與OT兩種。區別在於(yú):FOT型號,其壓接電纜孔處外圍有絕緣護套包裹:OT型號,其壓接電纜孔外圍無絕緣護套包裹。
八、設計計算
1.電纜的選取(qǔ)
(1)電纜截麵積
①確定高壓線束說(shuō)連接的電(diàn)氣部(bù)件的負載特性。特性包(bāo)括穩態(tài)電流強度、電壓(yā)要求,瞬態條(tiáo)件(jiàn)和(hé)電流強度及電流波形(平穩、脈衝、頻率等)。
②根據穩態電流強度(dù),確定電(diàn)纜的截麵積。在125℃下,常(cháng)見銅芯電纜線徑截麵積與載流量的(de)匹配參見表(biǎo)5.
③如果電纜的布置環境超過了電纜允許的(de)工作溫度,則必須選擇較大截麵積的電纜。對於TMAX為180℃時,導體截麵積升一檔使(shǐ)用,TMAX為250℃時(shí),導體(tǐ)截(jié)麵積(jī)升兩檔使用(yòng)。例如,當最大(dà)電流為150A時,125℃情況下選用35mm²線束,180℃情況下選用(yòng)50mm²線(xiàn)束,250℃選用70mm²線束。
(2)電纜結構
高壓電纜結構(gòu)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,高壓電纜的截(jié)麵應為圓形。其護套顏色為橙色(顏色GB 30)。多芯電纜有(yǒu)多個單芯線組成,其(qí)中單芯線也同時(shí)滿足(zú)單芯電纜中相關導體的(de)結(jié)構尺寸參數(shù)。
高壓單芯電纜從結構上(shàng)主要由導體(tǐ)和護套組成,主要(yào)結(jié)構尺寸參數有單(dān)根(gēn)銅線直徑、根數、導體直徑、絕緣直徑、內護層直徑和護套外徑(jìng)等(děng)。
帶屏蔽層的高壓電(diàn)纜采用裸銅或(huò)鍍(dù)銅(tóng)線編織在內護套層上;在屏蔽和外護(hù)套之間可(kě)以有一層附加(jiā)的(de)包帶(dài);電纜的外護套應(yīng)緊密擠包,但不粘連屏蔽層(céng)。
(3)電纜(lǎn)材(cái)料
導(dǎo)體:繞線式鍍錫退火銅。
絕緣層:120℃-200℃級別,耐熱,無鹵素 XLP。
屏蔽層:鍍錫退火銅繞線編織而成。
護套:耐熱105℃-180℃,無(wú)Pb PVC(或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可選)。
2.連(lián)接器的選取(qǔ)
(1)連接(jiē)器結構特征
連接器除線環、銅接頭外,連接器應具有主動鎖(suǒ)定特征。應(yīng)與所連接(jiē)設備的插座進行匹配。
(2)連接(jiē)器性能
連接器的性能要求(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、試驗要求
1.安裝要求:參照本(běn)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(xíng)式試驗。具(jù)體(tǐ)試驗項目見表7.
十、安全使用要求
1.操作
嚴禁(jìn)非專業人(rén)員對高壓線束進行操作:專業人員對高壓線束進行操作前,需用數字萬用表測量(liàng)高壓正負線束端(duān)子(zǐ)之間直流電壓值、測量U相、V相、W相兩兩之間(jiān)的交流電(diàn)壓值,在測量值為0V的(de)情況下才能進行操作。
2.保養
高壓線束需定裏程進行保養,依據《保(bǎo)養手冊》,每(měi)12000km檢查保養項目如下:
檢查高壓(yā)線束其(qí)電纜與連接器插件之間是否鬆動;
檢查高壓線束過線孔過線護套等防護(hù)是(shì)否完好,線束是否出現(xiàn)磨損;
檢查發動機艙等通過(guò)高溫區(qū)域線高壓線束隔熱材料(liào)是否脫落。