本文线束工程师之家主要介绍下高压线束总成的7个性能要求。
1 高电压
由于电动汽车普遍工作在B级电压范围内,根据电动汽车的B级电压规定,整车高压的额定电压为直流1000V和交流660V。高压线束的额定电压须略高于整车额定电压,一般规定高压线束的额定电压为交流750V。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
2 大电流
电动车的高压线束作为主要的能源传输通道,需要承受较大电流,直流母线额定工作电流需能够达到200A以上。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
3 密封性
鉴于高压线束高电压大电流的特性,除了对零部件有密封要求外,对线束总成的密封性也有更高的要求,如果密封不好,导致潮湿或浸水,会造成导线和连接部位的快速老化或损坏。如果在连接器部位的密封性能差,还能够导致绝缘电阻降低,整车报绝缘故障,因此,要求对量产的所有零件进行防尘试验和气密试验。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
4 耐热性
由于高线线束需要长时间通过大电流,功率很大,基于焦耳效应会产生很大的热量,因此高压线束总成的耐温等级一般都应达到125℃~150℃。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
根据整车区域不同,整车温度可分为3档文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
环境温度档位 | 温度范围 | 位置 |
第1档 | -40℃~125℃ | 除发动机舱和排气管外的位置 |
第2档 | -40℃~180℃ | 发动机舱范围 |
第3档 | -40℃~250℃ | 发动机排气管附近 |
整车环境温度档位分布文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
由于电动车没有发动机和排气管等易产生高温的零件,所以电动汽车的整体温度略低于传统燃油车,高低压线束的工作温度一般不超过125℃。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
若车辆非纯电汽车,而是混动车型,则需要考虑发动机和排气管等高温零件,高压线束在其周围布置时,若环境温度超过了导线允许的工作温度,可以采取增加高压线束线径和直接选用高温导线的方法,使线束满足环境温度的要求。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
5 EMC性能
高压线束总成通过屏蔽高压导线和连接器屏蔽设计,来应对可能的电磁干扰。但需要注意的是,即使零部件层面满足EMC要求,也不代表整车的EMC性能合格。这是因为诸多电器件的集合和匹配,仍会对整车电磁兼容性产生影响。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
在车辆实际开发设计中,即使高压线束总成本身EMC合格,当整车电池兼容性出现问题时,包括高压线束总成在内的零部件都需要调整。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/7-performance-requirements-of-high-voltage-harness-assembly/
6 耐久性
高压线束要求的使用寿命和电动车上的其他零件相比略高,这是因为高压线束经常被布置在较为严苛的环境区域内,比其他零部件更容易受到外部环境的侵蚀(碰撞、摩擦、溶剂、振动等)而导致故障(短路或断路等),因此高压线束的耐久性也是其重要的物理特性之一。
在零部件厂商处,通常通过高温/低温/高低温交变试验来测试零部件的使用寿命;在线束总成供应商处,通常通过高温/低温/温湿度循环耐久等试验来验证总成零件的使用寿命;在整车厂,则通过试验车的道路耐久试验,来实际检验和确认高压线束总成零件的耐久性能。
7 安全性
基于高压线束的电压定义:60VDC<U<1500VDC;30VAC<U<1000VAC。
根据高压系统部件的载流量计算电流最高可达250A,一般情况下,人体安全地阿电压为36V,允许通过的电流为36mA,这大大高于人体所能接受的安全电压和安全电流,因此高压线束总成的安全性十分重要。
高压线束的安全性设计主要体现在于绝缘、耐压保护、过载、连接器IP等级、等电位均衡线、高压线束走线布置等方面,需要注意的是,这些安全性设计针对的是零部件设计层面和总成零件设计层面,两者需相互结合方能实现。
高压线束总成零件的检验可分为试验认可和常规检验。认可试验中的部分试验项目会对高压线束总成零件造成破坏,所以认可试验仅针对部分试件,不针对量产零件。常规检验则是针对量产零件,换句话说,即所有量产零件都需要进行的检验内容。
认可试验细分为线束总成供应商自检测试及主机厂整车测试两类,一般划分如下表所示:
线束总成供应商自检测试内容 | 主机厂整车测试内容 |
外观检验 | 液压振动 |
气密试验 | 涉水试验 |
电压降试验 | 总成密封试验 |
屏蔽压接电阻试验 | 线束温度测试 |
绝缘电阻测试 | 道路耐久 |
耐高压测试 | 安装试验 |
低温/高温暴露耐久试验 | 碰撞试验 |
温度冲击耐久 | 温湿度循环耐久 |
耐化学溶剂 |
高压线束总成试验清单
目前,国际上关于汽车线缆标准主要有三个体系,分别为以美国为代表的(北)美系,以日本为代表的日(韩)系,以德国为代表的欧系。
随着汽车产业,尤其是电动汽车产业的交融和共用平台的兴起,汽车线束标准的国际化趋势越发明显。
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