新能源汽車的高壓線束設(shè)計(jì)方案

隨著新能源汽車技術(shù)的日新月異，為了積極響應(yīng)國家推廣使用綠色新能源汽車政策，近年來各主機(jī)廠推出了一系列新能源汽車產(chǎn)品，包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、氫燃料汽車等。新能源汽車的技術(shù)也在逐步完善，電力取代傳統(tǒng)的燃料作為汽車的動(dòng)力來源已是大勢所趨。高壓線束是整車動(dòng)力供電、車輛功能實(shí)現(xiàn)的主要連接及傳輸系統(tǒng)，由于新能源汽車存在著高壓電壓，因此在設(shè)計(jì)高壓線束過程中面臨著設(shè)計(jì)方案、布置走向等方面的考驗(yàn)。

? ?一、高壓線束設(shè)計(jì)方案? ?

1、線束雙軌設(shè)計(jì)

新能源汽車的高壓線束設(shè)計(jì)采用雙軌制設(shè)計(jì)，由于動(dòng)力電池輸出電壓為高壓，超出人體安全電壓，因此車身不能作為高壓線束整車搭鐵點(diǎn)，在高壓線束系統(tǒng)上，直流高壓電回路必須嚴(yán)格按照雙軌制設(shè)計(jì)。常用高壓線束可分為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高壓線、動(dòng)力電池高壓線、充電座高壓線、空調(diào)壓縮機(jī)高壓線、轉(zhuǎn)向油泵高壓線束等。

2、高壓連接器選型設(shè)計(jì)

高壓連接器主要負(fù)責(zé)高壓高電流的連接和傳輸，是整車上保障人體安全的重要部件。因此高壓連接器在選型時(shí)需要充分考慮耐高壓、防護(hù)等級、環(huán)路互鎖、屏蔽等功能。目前在高壓連接器的選型上都首先使用行業(yè)較為前端、成熟和可靠的供應(yīng)商，如：中航光電、泰科、永貴、安費(fèi)諾和瑞可達(dá)等。

3、高壓線束屏蔽設(shè)計(jì)

高壓線束在傳輸變化的高壓電時(shí)會(huì)對外產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，因此需要采用帶編織屏蔽網(wǎng)的線材。連接器在選型時(shí)也盡量采用帶屏蔽設(shè)計(jì)，壓接時(shí)就能實(shí)現(xiàn)與高壓線束屏蔽層的連接閉環(huán)，抑制高壓線束產(chǎn)生的電磁干擾。

高壓線束剖視圖

? 二、高壓線束布置設(shè)計(jì)??

1、高壓線束布置原則

就近布置原則：在布置新能源汽車高壓線束時(shí)要盡可能減少高壓線束的路徑，這樣既避免因路徑過長產(chǎn)生的壓降，也符合降本減重的設(shè)計(jì)。

安全原則布置：高壓線束的布置除了要滿足就近原則外，還要滿足隱蔽、安全碰撞法規(guī)、維修方便性等原則，同時(shí)也需要對高壓線束進(jìn)行有效的防護(hù)。高壓線束的不合理布置可能導(dǎo)致漏電、火災(zāi)、危及駕乘人員安全。

2、高壓線束布置類型

高壓線束布置類型目前普遍采用分層布置和并列布置兩種方式。這兩種方式都是基于將高壓線束和低壓線束分開布置減少高壓對低壓通訊的電磁干擾。

（1）分層布置設(shè)計(jì)

分層布置顧名思義就是將高壓線束和低壓線束隔開一定距離進(jìn)行布置，這樣就避免高壓產(chǎn)生的電磁對低壓的控制單元供電及信號傳輸干擾。高低壓線束分層布置設(shè)計(jì)圖示如下：

（2）并列布置設(shè)計(jì)

并列布置就是線束走向相同但采用依附車架或車身并列布置。采用并列式布置，保證高低壓線束并列不交叉。如下圖為并列設(shè)計(jì)布置，左邊車架布置高壓線束，右邊車架布置低壓線束：

由于整車結(jié)構(gòu)、電器件布置形式的差異和布置空間的局限，以上的兩種布置形式在日常的新能源汽車線束布置設(shè)計(jì)中都會(huì)有體現(xiàn)，以不同的布置形式相結(jié)合從而最大限度地減少或避免高壓對低壓線束通訊的干擾。

3、高壓線束安全布置原則設(shè)計(jì)

在上述兩種高壓線束布置的基礎(chǔ)上我們還應(yīng)考慮高壓線束布置的安全性，可維護(hù)方便性等原則。

（1）避讓震動(dòng)區(qū)域設(shè)計(jì)

高壓線束在布置和固定時(shí)，應(yīng)避開劇烈振動(dòng)區(qū)域（如：空氣壓縮機(jī)，水泵等振動(dòng)源），高壓線束應(yīng)與其連接的高壓設(shè)備連接無相對振動(dòng)。當(dāng)因結(jié)構(gòu)布置等因素?zé)o法避讓時(shí)，則應(yīng)根據(jù)線束布置部位的振動(dòng)幅度、運(yùn)動(dòng)件的最大運(yùn)動(dòng)包絡(luò)等參數(shù)，留有足夠余量的高壓導(dǎo)線，避免使線束承受拉力或者張力。

車輛在長期行駛在顛簸路況下，容易引起高壓線束固定點(diǎn)位置錯(cuò)動(dòng)、脫落，進(jìn)而導(dǎo)致兩固定點(diǎn)間的距離瞬間增大，拉扯線束致使內(nèi)部節(jié)點(diǎn)拉脫或虛接從而產(chǎn)生斷路，因此高壓導(dǎo)線長度控制要合理，長度既要留有富余，以抵消運(yùn)動(dòng)拖曳帶來的應(yīng)力，又要避免過長導(dǎo)致線束扭曲。

（2）避讓高溫區(qū)域設(shè)計(jì)

在布置線束時(shí)應(yīng)避開整車上的高溫部件，避免遇到高溫使導(dǎo)線熔化或加速老化，造成芯線外露與車架短接的風(fēng)險(xiǎn)。常見的新能源汽車高溫部件有：空氣壓縮機(jī)、制動(dòng)氣管、轉(zhuǎn)向油泵、油管等。

（3）高壓導(dǎo)線彎曲半徑設(shè)計(jì)

不論是避讓擠壓，還是避免振動(dòng)幅度過大區(qū)域，高壓線束在布置時(shí)，都需要注意其彎曲半徑。這是因?yàn)楦邏壕€束的彎曲半徑對于高壓線束的電阻影響很大，若高壓線束被過分彎曲，線束折彎部分的電阻變大，將造成線路壓降增大；同時(shí)過分彎曲時(shí)間久了還會(huì)造成線束絕緣膠皮老化和開裂；如下圖錯(cuò)誤設(shè)計(jì)圖示（注：一般高壓導(dǎo)線最小的內(nèi)彎曲半徑不應(yīng)小于四倍的導(dǎo)線外直徑）：

接頭處正確布置示例圖（左）?接頭處錯(cuò)誤布置示例圖（右）

因此我們無論在前期設(shè)計(jì)時(shí)還是在裝配的過程中都需要避免在接頭中存在導(dǎo)線過度彎曲的現(xiàn)象，否則接頭后部密封件可能出現(xiàn)漏電通路。高壓連接器尾部出線的高壓線束需保持直式出線，靠近連接器尾部的高壓導(dǎo)線不得彎曲受力，不得旋轉(zhuǎn)。

4、高壓線密封防水設(shè)計(jì)

為了提升高壓線束的機(jī)械防護(hù)和防塵防水性能，在接插的連接器間以及連接器連接電纜的位置均采用密封圈等防護(hù)措施，防止水汽和灰塵進(jìn)入，從而確保連接器的密封環(huán)境，避免接觸件之間短路、產(chǎn)生火花、漏電等安全問題。

目前大多數(shù)高壓線束采用包覆物對高壓線束進(jìn)行保護(hù)，包覆物的作用主要有防磨、降噪、隔輻射熱源、美觀等，一般選用橙色耐高溫阻燃波紋管或者橙色耐高溫阻燃布基袖套完全包覆。如下圖所示：

? 三、密封措施??

高壓導(dǎo)線與高壓連接器之間采用導(dǎo)線密封件、熱縮管、橡膠件等多種方式進(jìn)行密封，以達(dá)到IP67等級的防水防塵要求。

各類密封和預(yù)防措施示例：

帶膠熱縮管密封防護(hù)（左）?插件帶盲堵密封防護(hù)（右）??

接插件尾部帶膠套密封防護(hù)（左）線束U型布置預(yù)防（右）

? 四、壹為汽車新能源汽車線束??

壹為汽車為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自制引進(jìn)了新能源汽車線束生產(chǎn)線，目前該生產(chǎn)線已經(jīng)具備了從圖紙分解到產(chǎn)品下線-剝皮-壓接-分裝-組裝-檢測的完整制造工序的能力，不僅能滿足自己產(chǎn)品線束的自制還能夠滿足不同客戶對新能源線束的需求。

1、高壓線束

高壓線束作為新能源汽車動(dòng)力傳輸?shù)拇髣?dòng)脈，其材質(zhì)、技術(shù)要求都比傳統(tǒng)的導(dǎo)線更為嚴(yán)格。壹為汽車為滿足新能源整車功能要求，采購了2.5平方到70平方不同線徑、芯數(shù)規(guī)格的屏蔽高壓線。

2、專用生產(chǎn)設(shè)備

新能源高壓線束的制作工藝較為嚴(yán)格，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足制作工藝要求。壹為汽車引進(jìn)了大量專用生產(chǎn)設(shè)備：