在新能源汽车的复杂架构中，高压线束负责传输高电压和大电流，是连接电池、逆变器、电动机以及其他高电压设备的关键纽带，高压线束堪称 “动力神经”，保障着电能的高效传输，使电动汽车的各个关键部件得以协同运作，为车辆行驶提供澎湃动力。
以一辆续航里程为 500 公里的纯电动汽车为例，其高压线束需要稳定传输高达数百伏的电压和几百安的电流，将电池的电能精准无误地输送到电动机，确保车辆能以稳定的速度行驶，满足日常出行和长途驾驶的需求。一旦高压线束出现故障，就如同人体神经受损，电动汽车会立刻 “陷入瘫痪”，无法正常运行。
1 高压线束开发流程
高压线束作为整车电气架构的子系统，其全生命周期开发流程遵循整车产品开发的顶层框架。整车开发流程作为汽车产业工程管理的核心方法论，定义了从产品概念定义、工程开发、生产准备到商品化全阶段跨部门协同机制，其本质是构建汽车研发体系的系统工程模型，具体表现为产品诞生过程中各业务单元的技术接口与里程碑节点控制
线束作为整车电子电气系统的功能载体，其开发流程具有显著的层级从属性：主机厂线束开发需严格遵循整车开发主流程，在V型开发模式下与整车项目节点深度耦合，通过系统需求分解（SOR）获取电气架构输入，并在工程验证（EVT）、设计验证（DVT）等关键节点完成DFMEA、OTS等过程验证。供应商端线束开发流程则需构建与主机厂二级供应商管理要求相匹配的APQP体系，其流程边界应覆盖从DFMEA协同到OTS样件提交的完整PPAP过程。
1.1 整车开发流程介绍
1.1.1 大众汽车PEP流程
PEP，全称“Product Entstehungs Prozess”，即“产品诞生过程”。这一流程覆盖了从项目启动（PM）到市场投放（ME）的整个汽车形成过程。大众汽车的PEP流程注重项目的系统性、科学性和前瞻性，确保产品从概念到量产的每一步都经过严格的验证和优化。
1.1.2 福特汽车FPDS流程
福特FPDS是一个非常成熟的系统，用于计划、设计、开发以及开始生产车辆的系统。FPDS的重要原则就是，第一次就要做正确。
1.1.3 奇瑞新产品开发流程
奇瑞汽车的新产品开发流程采用了“V”字型正向开发模式，将开发流程分为四大阶段：新产品规划、先期整车开发、整车项目开发以及持续改进，并细化为多个里程碑阶段（P0至P9）。
1.2 高压线束开发具体流程图
高压线束设计流程起始于分析输入信息，就如同盖房子前要了解用途、居住人数等，明确汽车用电器及电流回路信息，以此开展原理设计，包括导线设计，回路设计确和接插件选型。之后结合车辆和线束数模及布线规则进行整车布线设计，再考虑线束保护、固定点和辅料。此外，还要进行 EMC 设计，防止电磁信号干扰。最后评估设计，不通过就返回完善，通过则提交成果，进入下一环节。
2 高压线束设计与开发具体细节
2.1 设计输入
“良好的开端是成功的一半”，高压线束的设计开发亦是如此。在正式进入设 计环节之前，前期准备工作至关重要，它如同建筑高楼时的地基，只有夯实基础，才能确保后续设计工作的顺利开展。
在高压线束设计中，设计输入是源头环节，精准且全面的设计输入是设计出高质量高压线束的基础。
工作电压：工作电压决定了线束绝缘材料的选择以及线束整体的耐压等级。
高压电气架构：这是整个车辆高压系统的布局蓝图，包括电池组、电机、充电器等高压部件的连接方式和拓扑结构。不同的高压电气架构对高压线束的走向、分支数量以及连接方式都有特定要求。比如，采用分布式高压电气架构的车辆，高压线束需要更灵活地布局，以连接分散在车身各处的高压部件；而集中式架构则相对集中，线束设计在布局上会有所不同。
各高压零部件的布置位置：明确电池、电机、逆变器等高压零部件的具体位置，是设计高压线束走向的关键。高压线束应尽可能短且直地连接各个部件，以减少电阻和能量损耗。
线束周边件环境数据：线束周围的环境因素，如温度、湿度、振动等，对其性能有重要影响。
连接器类型和接口定义：连接器作为高压线束与各个部件连接的关键部件，不同接口定义决定了线束插头的形状和针脚排列，确保线束与设备的正确对接，防止插错导致短路等故障。
负载特性：各电气部件的负载特性，如稳态电流强度、瞬态条件和电流波形等，直接影响着高压线束的线径选择和材料选型。了解这些负载特性，能帮助工程师确定高压线束在不同工况下所需承载的电流大小，进而准确选择线束的线径。
电气要求：这涵盖了诸如线束的电阻、电容、电感等电气参数要求。电阻过大，会导致电能传输过程中的损耗增加，影响车辆的续航里程；电容和电感参数不合适，可能引发电磁干扰问题，影响车辆其他电子设备的正常工作。
2.2 相关标准与规范
高压线束设计必须严格遵循一系列相关标准与规范，这些标准规范就像是设计开发过程中的 “紧箍咒”，保障着高压线束的安全性和性能。
在国际上，SAE J1654《高压电缆》、SAE J1673《电动汽车高压电缆总成设计》等标准，对高压线束的材料、结构设计、电气性能等方面做出了详细规定；
在国内，GB/T 18384.3《电动汽车 安全要求 第 3 部分 人员触电防护》、GB/T 18487.1《电动车辆传导充电系统 一般要求》等标准，从人员安全防护、充电系统要求等角度，为高压线束设计提供了准则。
就拿绝缘性能来说，相关标准明确规定，高压线束的绝缘电阻在任何情况下都应大于一定数值，比如依据 SAE J1742 标准，绝缘电阻测试电压为 DC1000V 时，线束对车体绝缘电阻需大于 100MΩ ，这是为了防止电流泄漏，避免人员触电事故的发生，保障驾乘人员的生命安全。
再如耐电压标准，按照 GB/T 18488.1 规定，彼此无电连接的电路之间介电强度应能耐受（2U + 1000）的试验电压，在线束与部件脱开的情况下，线束对车体耐电压需达到 AC2500V/50HZ/1min，漏电流不超过 10mA，且不发生闪烁击穿现象，这确保了高压线束在高电压环境下的稳定运行，防止电气故障的出现。
2.3 设计要点解析
在完成前期准备工作后，高压线束的设计开发便进入了关键环节。
2.3.1 电压与电流参数确定
电压与电流参数的确定是高压线束设计的基石，直接关乎线束的选材和性能表现。
设计人员需要依据整车的电气系统规划、动力需求以及各高压部件的特性，精准计算出高压线束的工作电压和电流。
工作电压决定了线束绝缘材料的耐压等级，电流大小则影响着导体的截面积和载流能力。如果电压参数确定不准确，可能导致绝缘材料无法承受过高的电压，引发漏电甚至短路事故；电流参数偏差则可能使线束发热严重，降低线束的使用寿命，甚至引发火灾等安全隐患。
2.3.2 线缆选型
线缆选型是高压线束设计中的关键环节，需要综合考量多个因素。
高压线缆从类型上可分为单芯电缆和多芯电缆，各有其特点和适用场景。高压导线导体材料和绝缘材料的选择也不容忽视，导体通常采用高导电性的铜或铝，以提高电能传输效率；绝缘材料则需具备良好的电气绝缘性能、耐高温性能和机械性能，如交联聚乙烯（XLPE）、硅橡胶等，能够在高电压、高温环境下保持稳定的性能，防止电流泄漏和短路故障的发生。
线径的选择同样至关重要，需依据高压部件的负载特性，如稳态电流强度、瞬态条件和电流波形等确定。一般来说，电流越大，所需的线径就越大，以确保足够的载流能力，降低线路电阻和能量损耗。
线径选择步骤：① 确定负载特性，包括稳态电流强度、电压要求，瞬态条件和电流波形 （平稳、脉冲、频率等）；② 根据稳态电流强度，确定高压线束的截面积，参考载流量表选截面积；③ 进行温度修正。如果高压线束的布置环境超过了线束允许的工作环境，则必须选择较大截面积的线束。
表：高压线缆载流量表（环境30℃，工作70℃）
示例：150A电流时，工作温度 - 环境温度（需≤55K），环境温度125℃时选35mm²，180℃选50mm²，250℃选70mm²
2.3.3 连接器选型
连接器作为高压线束与各电气部件的连接枢纽，其选型至关重要。
从电性能方面来看，需考虑额定工作电压、额定工作电流、绝缘电阻、耐压等级、屏蔽和互锁等参数。额定工作电压和电流必须与高压线束及连接部件的工作要求相匹配，以确保可靠的电气连接；绝缘电阻和耐压等级决定了连接器在高电压环境下的绝缘性能和安全性，防止漏电和击穿现象的发生；屏蔽和互锁功能则能有效防止电磁干扰，保障高压系统的连接完整性，提升系统的安全性 。
在环境性能方面，要考虑工作温度、环境温度、盐雾等级、阻燃等级、耐溶液试剂以及禁用物质等要求。汽车在不同的环境条件下行驶，连接器需能适应高温、低温、潮湿、盐雾等恶劣环境，保持稳定的性能；阻燃等级必须符合相关标准，以防止火灾事故的发生；耐溶液试剂性能则确保连接器在接触各种化学物质时不会受到腐蚀和损坏 。
2.3.4 线束布局与防护设计
高压线束的布局与防护设计直接影响着整车的安全性和可靠性。
在布局时，需遵循就近布置原则，尽可能减少高压线束的路径，这样既能避免因路径过长产生的压降，降低能量损耗，又符合整车降本减重的设计理念。
同时，要充分考虑安全因素，如避开热源、振动源和易受挤压的区域。热源可能导致线束绝缘材料老化、性能下降，缩短线束使用寿命；振动源会使线束不断受到振动和冲击，容易造成内部导线断裂、连接松动等问题；易受挤压的区域则可能使线束的绝缘层被破坏，引发漏电和短路事故。
表：包裹物类型对比
防护设计也是必不可少的环节，采用橙色波纹管、编织物管或者纺织胶带等外敷物对高压线束进行包裹，增加其耐磨性、隔热性以及美观性。在接插的连接器间以及连接器连接电缆的位置均采用密封圈等防护措施，防止水汽和灰尘进入，确保连接器的密封环境，避免接触件之间短路、产生火花、漏电等安全问题。对于整车底部外露的高压线束，应采用护管、护板进行遮蔽防护，防止其受到路面杂物的撞击和磨损，提升线束的机械防护性能 。
2.3.5 EMC 设计
EMC（电磁兼容性）设计是高压线束设计中不可忽视的重要部分，这是因为高压线束在传输高电压、大电流的过程中，会产生电磁干扰。变化的电流会产生磁场，而变化的磁场又会感应出电场，从而形成电磁波向外辐射。
为了实现良好的 EMC 性能，高压线束通常采用带屏蔽层的结构，如采用裸铜或镀铜线编织在内护套层上，编织密度≥90%，以有效屏蔽电磁干扰，减少对外界的电磁辐射。
同时，合理规划线束的走向和布局，避免与低压线束相互交叉重叠，保持一定的距离，防止电磁干扰的耦合。在布置时，将线束尽可能布置在金属车身的夹角、凹槽内，或者紧贴金属车身布置，利用金属车身的屏蔽作用，降低电磁干扰的影响。
通过这些 EMC 设计措施，能够有效提升整车的电磁兼容性，确保车内各种电子设备的稳定运行，为驾乘人员提供一个安全、舒适的电磁环境 。
3 高压线束的生产加工
完成设计后，就进入到高压线束的生产加工环节，这是将设计蓝图转化为实际产品的关键阶段，每一道工序都如同工匠雕琢艺术品般，需要精益求精，确保高压线束的高品质和高性能。
3.1 材料准备
高压线束制作所需的材料种类繁多，且每一种材料的质量都对产品性能有着至关重要的影响。
3.2 加工步骤
高压线束的加工步骤复杂且精细，每一步都有着严格的工艺要求和质量控制标准。
首先是剥皮工序，使用专业的剥皮设备，按照精确的尺寸要求剥除导线两端的绝缘外皮，露出内部的导体。这一过程要求剥皮长度精准，误差控制在极小范围内，例如 ±1mm，避免因剥皮过长导致绝缘性能下降，或剥皮过短影响端子压接质量 。
屏蔽层处理对于带有屏蔽层的高压线束，需要小心处理屏蔽层，确保其在后续的组装过程中能够发挥良好的屏蔽作用。通常会采用特殊的工艺和工具，对屏蔽层进行裁剪、编织和固定，使其紧密贴合导线，有效屏蔽电磁干扰 。
端子压接是决定高压线束电气性能和机械性能的关键步骤。将剥皮后的导线插入合适的端子中，使用高精度的压接设备，在规定的压力和参数下进行压接，使端子与导线紧密结合，形成可靠的电气连接。压接质量的好坏直接影响到高压线束的载流能力和拉脱力，因此需要严格控制压接高度、压接长度和压接压力等参数，确保压接后的端子与导线之间具有足够的接触面积和良好的导电性，同时满足一定的拉脱力要求，以防止在使用过程中出现松动和脱落现象 。
3.3 组装与测试
高压线束的组装过程需要严格按照设计要求和工艺流程进行，将各个零部件精准地组装在一起，形成完整的高压线束总成。在组装过程中，要确保连接器的安装位置准确无误，连接牢固可靠，屏蔽层的连接和接地良好，以及各种防护措施到位 。
组装完成后，高压线束还需要经过一系列严格的测试，以确保其性能和质量符合标准要求。高压击穿测试是必不可少的项目之一，通过在高压线束上施加高于额定电压数倍的测试电压，检测其绝缘性能和耐压能力，确保在正常工作电压下不会发生击穿和漏电现象。例如，按照相关标准，高压线束需能承受 AC2500V/50HZ/1min 的耐电压测试，漏电流不超过 10mA，且不发生闪烁击穿现象 。
此外，还有电阻测试，用于检测高压线束的电阻值是否符合设计要求，以确保电流传输的顺畅；导通性测试，检查线束内部导线的连接是否良好，有无断路现象；绝缘电阻测试，测量线束绝缘层的电阻值，评估其绝缘性能；防水测试，模拟车辆在各种潮湿环境下的使用情况，检验高压线束的防水性能，确保其在雨天、洗车等情况下不会因进水而导致电气故障 。通过这些全面且严格的测试，能够及时发现高压线束存在的潜在问题，保障其在电动汽车中的安全可靠运行 。
4 总结与展望
汽车高压线束的设计开发是一个复杂且严谨的过程，从前期准备阶段对需求和标准的明确，到关键设计环节对各项参数和部件的精心选型，再到制作流程中对材料和工艺的严格把控，每一步都紧密相连，共同决定着高压线束的性能和质量，关乎电动汽车的安全与性能。
展望未来，随着新能源汽车的迅猛发展以及技术的不断进步，高压线束行业也将迎来新的变革与机遇。在材料方面，轻量化、高性能的材料将成为研发重点，如铝合金、碳纤维等轻量化材料有望逐步替代传统铜材，在减轻线束重量的同时，提升其性能和耐用性；同时，新型绝缘材料和屏蔽材料的应用，也将进一步提高高压线束的绝缘性能和抗电磁干扰能力 。在工艺上，自动化、智能化生产将成为趋势。通过引入先进的自动化设备和智能制造技术，能够提高生产效率，降低生产成本，减少人为因素对产品质量的影响，提升产品的一致性和稳定性 。
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