高压线束的标准与设计要求(全)

2020年10月28日 评论 782 35863字

高压线束的标准与设计要求。本文全长3万5千字,绝对干货,毫无保留。获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。

目录Contents

1、应用范围 Scope
2、规范性参考文件Normative reference standard
3、缩写、首字母缩略词、定义和符号Abbreviation, acronym, definition & symbol
4、输入信息:Input Information
4.1 车辆基本信息 Vehicle basic information
4.2 HV系统电气构架图High voltage system electrical architecture
4.3 HV系统布置System layout
4.4 高压线束信息 HV harness information
4.5 系统电压 System Voltage
4.6 负载电流 Load Current
4.7 环境温度Ambient temperature
4.8 导线要求Cable requirement
4.9 连接器要求Connector requirement
4.10 HV线束要求High voltage harness requirement
4.11 车辆工况Vehicle condition
4.12 试验要求Test requirement
4.13 特殊要求(其他要求)Special requirement
5、HV线束设计步骤:High voltage harness design process
5.1 HV线束设计一般要求HV harness general requirement
5.2 线束设计流程
5.3 路况仿真Vehicle simulation
5.4 原理设计System design (Schematic)
5.5 导线选型和保险丝的匹配Cable and fuse selection
5.6 回路设计Circuit design
5.7 整车空间布置Harness routing design & 3D design
5.8 接插件选型Connector selection
5.9 快慢充接插件
5.10 线束保护设计Harness protection design
5.11 固定点设计Harness fixing design
5.12 辅料设计 Accessory design
5.13 EMC设计(总成)EMC design (Harness assembly)
5.14 设计评估(重量、安全、材料、成本)Design assessment (Optimization: Weight, Material, Cost, Safety, etc.  )
6、型式试验项目及要求(设计验证)Test items and requirements (Design validation)
7、型式试验方法(设计验证)Test methods and procedure (DV)
8、出厂测试项目 Routine test
9、附录-文件模板Appendix

1、应用范围 Scope

本规范适用于HV(高压)线束部件总成和低压HVIL回路线束设计。
在本文件中,规定了HV线束需求信息、HV线束设计步骤、测试要求、出厂要求。
本文件中规定的相关要求和参数均为非强制性,OEM有其他要求的应经过协商后确定为设计要求和参数。

2、规范性参考文件Normative reference standard

下面摘引的文件,是本文件应用不可或缺的。

表*—规范性参考文件

ASTM B117
Operating Salt Spray (Fog)  Apparatus
ASTM B33-04
Tinned Soft or Annealed  Copper Wire for Electrical Purpose
电工用镀锡软铜线或韧铜线规格
DIN EN 60068-2-32
Basic environmental  testing procedures; part 2: tests; test Ed: free fall; amendment 2 to IEC  60068-2-32:1975
基本环境试验规程.第2部分:试验.试验Ed: 自由跌落
ES-A-754-B
Normal High-voltage  wiring harness routine Tests
GB/T19515-2004
道路车辆可再利用性和可回收利用性计算方法
GB/T 20234.1-2011
电动汽车传导充电用连接装置第1部分: 通用要求
GB/T 20234.2-2011
电动汽车传导充电用连接装置  第2部分:交流充电接口
GB/T 20234.3-2011
电动汽车传导充电用连接装置第 3部分:直流充电接口
GB/T 26988-2011
汽车部件可回收利用性标识
IEC 61851-1-2010
Vehicle conductive  charging system part1: general requirements
电动车辆传导充电系统第1部分:一般要求
IEC 61851-21-2001
Electric Vehicle Conductive  Charging System. Part 21: Electric Vehicle Requirements for Conductive  Connection to an A.C./D.C. Supply System De Charge
电动车辆传导充电系统第21部分:与直流/交流电源传导连接的电动车辆要求
ISO 20653-2006
Road vehicles-Degrees  of protection (IP-code)-Protection of electrical equipment against foreign  objects, water and access
道路车辆-防护等级(IP代码)-电气设备对外来物、水和接触的保护
ISO 6722-2006
Road vehicles-60V and  600V single-core cable-dimensions, test methods and requirements
ISO 22628-2002
道路车辆-重复利用和可恢复性-计算方法
JEVS C 601-2000
电动汽车充电器用插入连接器
SAE J1455
JOINT SAE/TMC  RECOMMENDED ENVIRONMENTAL PRACTICES FOR ELECTRONIC EQUIPMENT DESIGN  (HEAVY-DUTY TRUCKS)
SAE_J1742
Connections for High  Voltage On-Board Road Vehicle Electrical Wiring Harness-Test Methods and  General Performance Requirements
道路车辆车载电线束高压连接    试验方法和一般性能要求
SAE J1772-2010
SAE Electric Vehicle  and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler
SAE/USCAR-21
Performance  Specification for Cable-to-Terminal Electrical Crimps
UL 2231-2
电动车辆供电线路的人员保护系统
VW60306
Low-Voltage Cables in  Motor Vehicles Single-Wire, Unshielded, Requirements and Tests
2005-64-EC
关于车辆可再使用性、可再利用性和可回收利用性的EC型式认证及对70/156/EEC的修订

3、缩写、首字母缩略词、定义和符号Abbreviation, acronym, definition & symbol

AC
Alternating  current 交流
BATT
Battery
BOD
Bill of design
CPA
Connector Position Assurance
DC
Direct current 直流
DIN
Deutsche Industrie Normen  德国标准化研究所
E/AC
Electrical Air-condition Compressor
ECE
Economic  Commission for Europe 欧洲经济委员会
EMC
Electromagnetic  Compatibility电磁兼容性
HES
Hybrid & Electric Vehicle Charging Systems
Hi-Pot test
High voltage potential  test
HV
High Voltage 高压
HVIL
High voltage  interlock loop 高压互锁回路
IEC
International Electronic technical Commission 国际电子技术委员会
IP
International Protection,Ingress Protection 国际保护,进入保护
IP code
一种命名系统,通过外壳防止进入有危险的零件、防止固体外来物进入和 / 或水侵入的防护等级表示,并结合这样一种的保护来说明附加的信息
IPXXB
按照ISO20653 用于与灵活关节食指有关的防护等级的IP代码
IPXXD
按照ISO20653 用于与探针D检测线材有关的防护等级的IP代码
ISO
International organization for standardization 国际标准化组织
LV
Low Voltage 低压
MSD
Manual Service Disconnect
OEM
original  equipment manufacturer  汽车制造商
PA66
Polyamide 66
PP
Propene Polymer
PP****/HV***
High voltage connector
PTC
Positive Temperature Coefficient
SAE
Society of  Automotive Engineers 汽车工程师学会
TPA
Terminal Position Assurance
UVW
AC HV(交流电流高压)电流回路HV(高压)连接
3D
Three dimensional  module  3维模型

4、输入信息:Input Information

4.1 车辆基本信息 Vehicle basic information

客户基本信息,包括主机厂名称、项目名称、项目计划、年用量。

基本车辆信息,包括车辆车型、类型、预计销售地区。

新能源汽车根据所配动力系统不同有各种类型:混合驱动、插电式混合驱动、纯电驱动汽车等。

车辆和线束使用寿命。(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

表*—车辆基本信息

客户
车型平台
车型级别
电动车类型
预计销售地区
其他

4.2 HV系统电气构架图High voltage system electrical architecture

电气构架图用来表明HV系统设备电气的工作原理及各电器元件的作用,体现HV系统设备相互之间关系的一种表示方式。以较简洁的符号和附加必要的文字说明来介绍HV系统电气构架。

电气构架图内包括:电气设备、线束连接、HVIL回路等相关信息。

如下为某款电动车HV系统电气构架图:

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—HV系统电气构架图例

4.3 HV系统布置System layout

HV系统布置是用来标示各个HV电气设备在整车上的相对位置,及其相互之间的关系。可以使用3D数据配上文字说明加以标示。

如下为某款电动车HV系统布置图示:

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—HV系统布置图例

4.4 高压线束信息 HV harness information

高压线束作为新能源车辆的关键部位之一,用于连接高压电池包与电动空调、电机控制器等高压用电设备。将电池包电能传到电动空调、电机控制器等高压用电设备。

高压线束包括:导线、端子、接插件、固定件、胶带、波纹管、保护结构等等。

HV系统包括如下高压线束:

表*—高压线束清单

线束名称
线束号
线束描述

注:如果车辆配有快充或慢充,因不同国家和地区对快慢充进行了标准化,需备注其适用的国别标准号。

例如Main HV Harness:

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—Main HV Harness

4.5 系统电压 System Voltage

在车辆工作环境下,系统电压分为:标称电压、最大工作电压、最小工作电压。具体电压参数如下表*所示。

在表中电压范围内,所有高压线束均能正常工作,所有的高压线束的组件都在寿命周期内满足此系统电压要求。

表*—系统电压

电流类型
标称电压
最大工作电压
最小工作电压
AC
DC

4.6 负载电流 Load Current

高压线束必须能满足不同负载在不同工况下的电流需求,且高压线束在最大稳态工作电流情况下,不会因温升导致电气性能的下降或者失效。

以下列出部分高压电气负载:电动空调压缩机、PTC、DCDC、交流充电机、高压泵、电机控制器、交流发电机、交流驱动电机等等(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

各用电器负载情况如下表:

表*—各用电器负载

项目
参数
HV电池包
DCDC
交流驱动电机
交流发电机
电机控制器
电动空调压缩机
交流充电机
PTC
其他
设备类型
三相永磁同步电机
AC  to DC
额定功率(KW)
最大稳态功率(KW)/
工作时间(__min)
峰值功率(KW)/
工作时间(__S)
工作电压范围
(V)
最大稳态电流(A)/
工作时间(__min)
峰值电流(A)/
工作时间(__S)
供应商

4.7 环境温度Ambient temperature

由于车辆环境比较复杂,不同部位的温度要求也不尽相同,HV在实际布置过程中会在车辆不同部位走线,应对不同温度要求进行不同线束设计。确保HV线束在此环境下都能正常工作。

工作温度,产品在此温度范围内,能长时间工作,保持产品正常特性。

存储温度,产品在此温度范围内,经过一段时间合理放置后,安装到车辆上仍能正常使用。

表*—系统环境温度

车辆部位
工作温度范围
存储温度范围
装在发动机上
装在发动机罩下或受日光照射部位
驾驶室
行李箱
其他部位

4.8 导线要求Cable requirement

a) 导线颜色要求

HV导线通常采用橙色导线或者橙色为主色配其他颜色导线。

b) 电压等级及其withstand voltage要求

高压线束电压等级为60V-600V,参考ISO6722:2006;

Withstand Voltage :1000V, 60Hz, 30 min, 500V/sec Increase to 5000V, Hold for 5min ,参考ISO 6722:2006。

c) 耐温等级
通常HV导线的耐温等级如下表示,如有特殊要求可根据客户需求进行重新开发和选型。

Table*—Temperatureclass rating Class Temperature

Continuous  service temperature (3 000 h) TU to T0
Short-term  temperature (240 h) T0+25℃
Temperature for  thermal overload (6 h) T0+50℃
− 40 ℃ to 150 ℃
175
200

d) 屏蔽要求

Materials:Tinned copper wire

Conductor specifications:ASTM B33

e) 其他要求

线芯绞合方式:

为了增加电缆的柔软性或可曲度,较大截面的电缆线芯由多根较小直径的单线绞合而成。由多根单线绞合的线芯柔软性好、可曲度大,线芯弯曲时,线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿,弯曲时不会引起导体的塑性变形,因此线芯的柔软性和稳定性大大提高。

因此汽车线束导线通常使用多股绞合导线。

线芯的绞合形式可以分为两类,规则绞合和不规则绞合。规则绞合的定义为:导线有规则、同心且相继各层依不同方向的绞合称为规则绞合,它还可分正常规则绞合和非正常规则绞合,后者系指层与层间的导线直径不尽相同的规则绞合,而前者指组成导线的直径均相同;规则绞合还可分为简单规则绞合和复合规则绞合,后者系指组成规则绞合的导线不是单根的,而是由更细的导线按规则绞合成股,再绞合成线芯,这种绞合多用于移动橡皮绝缘电缆的线芯,以提高其柔软性。不规则绞合(束绞),所有组成导线都依同一方向的绞合。线芯的绞合还涉及到其他相关工艺参数:绞合节距、绞合系数、绞合方向、绞合规律等。

由于生产工艺和工序要求,生产汽车高压线束的绞合方式通常是正常规则绞合,便于机械化、自动化的生产。(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—导体的绞合

线芯合金材料:

铝导线和铜导线

金属材料在电线电缆工业中应用很广泛。有色金属作电线电缆的导线导线线芯、屏蔽层等黑色金属用作电缆的凯装层、架空线的加强芯等。用作导电材料的金属应具有优异的导电性、足够的机械强度、不易氧化、抗腐蚀、容易加工、容易焊接、及资源丰富等条件。就导电性能而言最好的是有色金属中的银其次是铜和铝。电线电缆导体一般采用单一金属,常用的是铜和铝。

铜有良好的导电性、导热性并有一定的机械强度以及抗大气腐蚀的性能在冷态和热态下有良好的压力加工的工艺性所以铜被广泛的应用于电线电缆工业中大量用于制作电线电缆到电线,铜具有以下特性:

1) 导电和导热性能好。铜的导电性仅次于银居第二位。铜的导热性仅次于金、银居第3位。
2) 化学稳定性高抗腐蚀性好。
3) 无磁性。
4) 力学性能较好。铜的抗拉强度为200-240MN/M²屈服点为60-70 MN/M²伸长率可达50%。
5) 塑性好易于加工。铜具有很高的塑性变形能力可采用压延、挤压和拉伸等压力加工方法制成各种形状和尺寸的制品。
6) 易于焊接。
7) 来源可靠资源丰富。

铝的导电率仅次于金、银、铜且资源丰富。铝及铝合金在电线电缆工业中主要用于,架空线用铝绞线及钢芯铝绞线,绝缘电线电缆的铝导电芯,铝型线以及电缆的铝屏蔽层、铝保护层、铝-塑综合护层等。铝是银白色轻金属。作为电线电缆的导电芯是采用99.5%以上的电工用铝。导电用铝的性能和主要特点是:

1) 导电性好铝的电导率为铜的62%
2) 导热性好
3) 耐腐蚀性良好。易生成氧化膜防止铝氧化
4) 纯铝的力学强度一般
5) 塑性好可用压力加工方法制成各种产品
6) 密度小、价格便宜来源可靠。

铝作为导电材料主要缺点是:抗拉强度低一些、焊接性差。

表*—等效导线电阻率铝导线和铜导线参数对比

cable size
material
Wire strand diameter(mm)
Max. Conductor Diameter(mm)
Max. Cable O.D.(mm)
Resistance @ 20℃(Ω/km)
Weight(g/m)
42mm²
AL
0.51
9
11.9
0.743
187
25mm²
CU
0.25
6.86
8.5
0.743

从上表中看出,相同电阻率的铝线要比铜线直径大不少,但是重量铝线要轻不少。

鉴于铝导线的抗拉强度和密度小等因素,建议在较大平方导线使用时可以使用铝线替代铜导线,优点是重量轻和成本低。具体成本对比,由于基材价格随时波动,此文件不作对比。

绝缘皮剥离力:(大平方导线暂建议在20-80N)(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

高压线束的标准与设计要求(全)

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—剥离力测试

4.9 连接器要求Connector requirement

a)机械性能参数
•接插件插拔力。参考SAE_J1742标准如下表所示:

表*—接插件插拔力

插拔
备注
插入力
<75N
——
拔出力
≤75N
接插件锁止结构未起作用
≥110N
接插件锁止结构正常工作位置

•端子在保护套内的保持力。参考SAE_J1742标准如下表所示:

表*—端子保持力

高压线束的标准与设计要求(全)

•压接后端子与线缆的最小拉力。端子拉力参考SAE/USCAR-21部分标准如下表所示:

表*—端子压接拉力

mm2 Wire size
Pull-out F (N)
1
120
2
180
3
240
5
290
16
1500
35
2200
50~120
2700

•法兰和导线压接后拉力,参考Delphi内部标准如下表:

表*—法兰压接拉力

类型
电缆尺寸(mm²)
力(≥N)
法兰
——
150
过孔固定法兰
(pass-through)
——
400

b) 连接性能参数

•端子同导线压接后连接电阻。连接电阻需满足下表中的要求。参考SAE/USCAR-21标准如下表所示:

表*—端子压接连接电阻

高压线束的标准与设计要求(全)

c) 连接器标识

连接器孔位需使用数字、字母等明显标识,例如Delphi-HV280接插件;

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—DelphiHV 280 connector

d) 连接器防触指保护

为防止人体与带电部件意外接触时发生危险,器件外壳除操作运行所必需的孔外不得开有通向带电部件的孔,或者具备相应的防触电保护部件。

The housing of electricaldevice is designed to be without any hole and gap to allow the contactingbetween human body with electrical parts, or with some finger-proof parts forprotection.

参考ISO20653,常用接插件的防触指要求为IP2XB,直径12mm的有关节的测试指可完全穿入,但是应与危险部件保持一段足够距离(危险部件在进行缓慢移动时,探针不能接触到危险部件)。IP2XB等级要求的试验探针如下图所示。

高压线束的标准与设计要求(全) 图*—IP2XB等级探针

e) 可操作空间

接插件在使用过程中难免因各种原因需要进行拆装,所以在接插件布置过程中需要考虑接插件的可操作空间,通常情况下可以在布置过程中,在CATIA等3D软件内进行模拟仿真,以确定是否具备可操作性。

4.10 HV线束要求High voltage harness requirement

a) 外观颜色

HV线束外表通常采用橙色为主(色标RAL2003,蒙赛尔色标)

b) 耐压等级、绝缘电阻

高压线束回路同回路之间、回路同塑件之间、回路同屏蔽层之间都应具备较好的绝缘性能,目前Delphi通用的耐压要求为:5000VDC, 60s, ≤10mA。

绝缘电阻要求为:500VDC 100MΩ。

c) 密封性要求

高压线束总成需经过密封性考验,确保高压线束使用过程中对水和尘具有良好的抵挡作用,对高压线束密封性测试的要求为:给线束注压6Psi,保持1S,泄漏量<5cc。

d) 导线表面包覆物

由于线束通常是沿车身钣金走线固定,为了更好的保护好线束通常会使用波纹管、塑料耐磨管等保护线束。

而当线束通过发动机环境或其他高温环境的时候会使用隔热套管等保护。

客户需根据车辆线束走线的实际环境提出保护要求,由Delphi设计方案使用何种包覆物产品。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—线束包覆物

e) 线束保护(线槽等)

当在线束布置过程中不可避免的出现线束暴露在车辆外,较常见的是底盘下走线,此时需要做高压线槽,起到线束保护和导向走线的作用。

客户根据车辆走线情况提出保护要求,由Delphi进行线槽方案设计。

通常的线槽可以使用塑料线槽,有些情况下因强度需求可以使用金属线槽。具体方案因走线环境不同而确定。

线槽耐石子冲击要求:很多情况下线槽会使用在车辆底盘下,以此保护线束避免被石子击伤,所以需要对线槽规定耐石子冲击测试(Impact Resistance test)。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*— 塑料线槽

f) 屏蔽

由于高压电磁辐射等原因,在目前大部分使用的高压线束上都需要屏蔽保护,常用的有使用屏蔽导线、屏蔽金属网。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*— 屏蔽导线                    屏蔽金属网

g) 高压互锁

为了能确定高压接插件插拔状态,检测高压接插件状态,保证高压接插件安装到位后才能进行高压通电,和在高压接插件断开前将高压电源断开,确保高压接插件操作的安全性。

目前使用的Delphi接插件大部分都是具备HVIL功能。

如下图为某车型设计的HVIL回路原理图:

高压线束的标准与设计要求(全)图*— HVIL回路原理图

h) 标识

HV线束信息标签:每一条高压线束都必须配有独立的线束信息标签,标签主要包括内容:供应商、客户、项目信息、产品号、产品唯一性标示、二维码、生产日期等。具体排版和相关信息需同客户商定。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—线束信息标签图片

HV线束高压警示标签:HV线束需要配置高压警示标识。具体标识要求的图片和文字说明,可根据客户要求进行相关设计,如下图为Delphi使用的一款中英文的高压警示标签。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*— 高压警示标识

4.11 车辆工况Vehicle condition

在设计阶段对HV线束工作状况按照车辆工况进行模拟仿真,以验证HV线束在电动车辆正常行驶过程中,整车能量和功率分布,整车电气设备数据图谱,以便进行整车能量校核,并依此对HV线束进行热仿真模拟和指导回路保护设计。

车辆工况输入信息参见附录1.

4.12 试验要求Test requirement

通过各种疲劳试验、环境试验、耐久试验等验证,以保证电动车辆使用过程中,HV线束性能正常,在寿命周期内仍能正常工作。

4.12.1 产品设计验证试验

a) Mechanical Fatigue   机械疲劳

机械疲劳试验是模拟HV线束总成在车辆行驶、发动机爆震情况、紧急制动、运输过程等中承受的冲击、振动的寿命试验,可以造成产品的疲劳破坏。

机械疲劳是由高温耐久(HTD),附带温度循环和机械冲击的机械振动实验构成。可能包含如下试验:高温耐久性试验、机械冲击试验、温度循环振动试验等。

b) Temperature Fatigue   温度疲劳

温度疲劳是验证产品在车辆使用过程中由温、湿度因素而引起的产品性能、结构等方面的影响。

可能会因温湿度交变而引起回路电阻变化,导致产品回路断路等。

温度疲劳试验可能包含:带载温度循环试验、温湿度循环试验、温湿度恒定试验、快速热疲劳振动试验等。

c)  Intrusion Resistance   抗侵入性

抗侵入性试验是用于评估HV线束组件的密封设计对于防水、防尘和防冻等环境因素的抵抗能力。

可能会因水、尘、冰冻等引起HV线束回路的短路或短路。试验项目可能有:防尘,防水,密封,防冻等试验项目。

d) Corrosion Resistance   耐腐蚀性

耐腐蚀性试验是用于模拟HV线束组件在特殊恶劣环境因素下遇到的外部盐雾和车辆化学溶液侵蚀的情况下对产品功能的影响,可能会引起回路电阻增加,甚至出现断路等情况。

可能包含的试验有:盐雾试验、化学液体兼容试验、耐工业溶剂试验等。

e) 电气性能试验

电气性能试验是用来确定HV线束的基本电性能,确保线束在高压环境下能正常工作,并能不对外部器件造成高压、电磁影响。

可能包括如下试验:高压交流/外壳绝缘测试、绝缘电阻测试、过载测试、击穿强度测试、电磁兼容测试等。

4.12.2 Delphi HV线束试验要求

目前Delphi试验项目及其参考标准如下表示:

表*—Delphi HV线束试验项目

Item
Standard & Describe
Hi-pot  testing
5000VDC,  60s, 10mA.
Crimping  test and voltage drop testing
SAE/USCAR-21
Humidity  cycle
SAE  J1455-4.2.3
Thermal  shock
SAE  J1455-4.1.3
Vibration  Resistance Characteristic
SAE  J1455-4.10.4
Salt  Spray Resistance test
SAEJ1455:2006-06,ASTM  B-117 38℃ 24~96h salt water  density 5%
Dust
SAE  J1455-4.7/J726/ASTM C 150-56/J400
Immersion  testing
SAE  1455-4.3.3.2
Handing  Drop
SAE  J1455-4.11.3.1
Chemical  Exposure
DIN  EN 60068-2-32, UL 2231-2-20.3
High  voltage harness limited current
UL  2231-2

4.12.3 产品出厂测试要求

为保证出厂产品的一致性和可靠性,需对产品进行严格的出厂测试验证。

表*—Delphi高压线束出厂测试

Item
Describe
Electrical Test
Used  of the Turn-on equipment to check each connection on circuit
Hi-Pot Test
Apply  an AC rms voltage of 2200V at 50Hz or 60 Hz or a DC voltage of 3000V    for 60s
Leakage Test
Shooting  air for pressure 6Psi, keeping 1 second, leakage <5cc

4.13 特殊要求(其他要求)Special requirement

包括HV线束零部件特殊要求、相关法律法规要求等。具体法律法规需由客户明确。

例如可回收性要求:HV线束所用零部件材料必须满足中国三部委颁发的《汽车产品回收利用技术政策》及欧洲关于汽车零部件回收的相关法律法规。

例如目前有相关可回收性国标:GB/T 26988-2011 《汽车部件可回收利用性标识》、GB/T19515-2004 《道路车辆可再利用性和可回收利用性计算方法》;   国际标准:ISO 22628-2002《道路车辆-重复利用和可恢复性-计算方法》、2005-64-EC《关于车辆可再使用性、可再利用性和可回收利用性的EC型式认证及对70/156/EEC的修订》。

以及其他客户要求的相关法律法规。

5、HV线束设计步骤:High voltage harness design process

5.1 HV线束设计一般要求HV harness generalrequirement

1. 高压线束要使用永久的橙色材料进行可视识别,单独布线且无辅助遮盖的电缆应使用单橙色,遮盖物可以是波纹管、胶带或者热缩套管等。

2. 所有的连接器在拆装时都应有足够的手动空间,连接器避免装配在水能溅到的地方。

3. 设计线束时,避免线缆的弯曲半径过小。避免在连接器处进行弯曲电缆,以防止连接器密封件漏水。

4.所有的线束都要有震动和磨损保护。车身下及水能溅到的地方应有特殊的设计以保证特殊的保护。

5.在车辆悬挂等有大的震动的部位,所有的电缆及线束要有适当的防护,如橡胶件、套管、波纹管等,并且线束必须固定在车身或者骨架等非运动件上。

6.所有的用于布线,包装及线束本身、防护件、固定件等都要有足够的保护以免腐蚀。

7.所有的线束布置应考虑热源,靠近热源的部位应有足够的热辐射保护件。

8.线束设计时,线束的固定应尽量减少线束因其它部件的震动位移对线束造成磨损。

9.线束固定件和防护件都应该是非导电的,金属的线束或者防护件应该有足够的绝缘防护。

10.线束的固定方法应该有助于错误安装及错排。

11.对于完整线束分支的设备,尽量减少线束的张力。

12.电缆的绝缘体应与车辆工作环境一致,能承受物理及环境的因素影响,如弯曲、过热、过冷、折弯、液体侵入、磨损、短路及抗压力等。

13.所有高压线束部件都应满足负载和电压要求。

14.高压线束的设计需满足尺寸、布置的要求。

15.高压线束应有屏蔽性能,消除其对车上其它部件的电磁辐射影响。

5.2 线束设计流程

高压线束的标准与设计要求(全)

5.3 路况仿真Vehicle simulation

1、车辆试验工作模式

NEDC、UDDS、US06、J1015、连续和最大爬坡(每5°提升角度至最大爬坡角度)、稳态速度(60,90,120 or TBD)、加速模式。

2、整车和零部件的机械数据

各工作模式下,机械数据图谱

车辆阻力、车轮扭矩需求、传动系扭矩需求。

高压线束的标准与设计要求(全)

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—电气数据图谱(电压,电流) (根据不同工况变化)

3、高压电气部件的电气数据

各工作模式下,电气数据图谱:(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

a.电池、逆变器、电机的电压电流、SOC、效率、功率整车能量和功率分布数据分析报告:

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—功率分布图

4、整车和零部件的功率数据 & 能量数据

各工作模式下,能量分布图:

电池、逆变器、传动系统、车轮、车辆动力系统能量输入输出,包括驱动、回收能量。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—能量分布图

5、各工作模式下,功率分布图:

车辆、传动系统、电机、电机控制器和电池的功率变化图谱

高压线束的标准与设计要求(全)

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—功率变化图谱(根据不同工况变化)

6、整合车零部件的功率、能量分布统计以及匹配校核

表*—整车功率需求统计表

高压线束的标准与设计要求(全)

7、从热分析的角度,结合上述数据,确定恶劣工况及其影响因素

高压线束的标准与设计要求(全)

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—行驶工况工作区域比较

8、功率匹配分析结果以及建议和解决方案

5.4 原理设计System design (Schematic)

原理设计是线束设计的基础,原理设计的重要输出文件为原理图,原理图能直观的展示出整个HV系统的信息。由于在设计初期相关信息的有限性,会导致线径、回路等信息的缺失,这样原理图设计通常会随着设计的深入进行不断的优化更新。

HV系统原理图规范参考文件——High-voltage SchematicSpecification

输入信息:4.1、4.2、4.3、4.4、4.10

结合上述信息,可以整理出原理图设计中使用的的重要信息——用电设备清单、设备连接回路、回路数量、HVIL回路。

绘制初步原理图:

1、根据用电设备清单将用电设备以矩形框表示,合理分散布置,并在合适位置标注设备名称;
2、根据客户提供的系统布置图,及其设备之间的连接关系,在设备矩形框边缘预留接插件矩形框,待确认接插件信息后更新接插件信息和回路信息;
3、根据客户提供的设备信息类型确定回路数量,以及设备工作电流初步选择导线线径;
4、根据同客户确认的HVIL回路,在原理图中标示;
5、图框,项目信息输入;

部分原理图图标如下表所示(VISIO格式)

表*—原理图图标

Project
Picture
Project
Picture
Device(DCDC)
高压线束的标准与设计要求(全)
Twisted-pair  Or out-shielding
高压线束的标准与设计要求(全)
Connector(PP2000  with HVIL shunt)
高压线束的标准与设计要求(全)
Fuse
高压线束的标准与设计要求(全)
Device  with connector
高压线束的标准与设计要求(全)
Grommet
高压线束的标准与设计要求(全)
Inline
高压线束的标准与设计要求(全)
Cable
高压线束的标准与设计要求(全)
Ring  Terminal
高压线束的标准与设计要求(全)
Crossing  wires
高压线束的标准与设计要求(全)
Pass-thru  & Ring Terminal
高压线束的标准与设计要求(全)

完善原理图:

根据原理图规范文件,并进一步设计导线、回路、走线,完善原理图。

主要完善的内容是:回路信息、接插件Item号和孔位号、Ring Terminal、胶套、inline接插件和图框等信息。

如下为某电动车项目HV系统原理图:

高压线束的标准与设计要求(全)

图* —HV系统原理图

5.5 导线选型和保险丝的匹配Cable and fuse selection

输入信息:4.4、4.5、4.6、4.7、4.8

导线和保险丝的选型匹配参考文件—— “Circuit Protection Guideline -High Speed Fuse For High VoltageCircuit” “Cable Simulation Tool”

导线和保险丝的选型匹配步骤:

1、信息整理和输入

将回路/负载基本信息整理输入” 保险丝/导线选型匹配工具”,主要包括最大电流及持续时间、最大持续电流有效值及持续时间、最大电压、环境温度,具体参见下表:

表*—信息整理表

Input  Information
Contents
Source
Mark
Circuit/Load
Basic Information
.  Max current & duration time
.  Max continuous current RMS & duration time
.  Max voltage
.  Ambient temperature
Customer

图*—Fuse选型系统输入界面截图

高压线束的标准与设计要求(全)

2、高速熔断保险丝选型

” 保险丝/导线选型匹配工具”系统通过演算模拟输出符合条件的高速熔断保险丝型号。系统内部运算分为两部分:

Primary Selection:

主要包括保险丝额定电压与回路最大电压比较,保险丝额定电流与回路最大电流比较。

Secondary Selection:

通过对于Influence of Overloads、Cyclic Loading、Clearing I2t、Arc Voltage的公式换算比较以及其它需要关注因素的考虑,系统自动选出符合条件的选型范围,然后选择最小规格的型号来完成保险丝选型。

具体演算过程图如下:

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—Fuse选型系统输出界面截图

高压线束的标准与设计要求(全)

5、导线选型

用于混动及电动车的高压导线的主要特性包括:

1)额定电压

导线的额定电压是导线能够持续承受并不会使导线的基本特性出现退化的交/直流有限电压值。

在电池系统的回路中,最大额定电压可以达到直流600V,在导线选型时需要特别关注厂商对于导线工作电压的规定。导线的额定电压应该大于回路的最大电压。

2)安培容量

导线的安培容量是诸多因素共同作用的结果。例如:

·      导线尺寸
·      导线材料
·      导线长度
·      线芯电阻系数

导线的安培容量以及容许温升是与导线规格截面积密切相关的。可以初步根据例如线图的特定规格的导线发烟曲线来进行选择。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—M6040导线发烟曲线

 导线发烟曲线和fuse曲线对比匹配

3)工作温度

导线工作温度可以分为持续工作温度和最高过载温度。这些温度可以通过测量导线绝缘皮表面测得。
持续工作温度

持续温度是导线绝缘层承受3000小时(引自ISO标准)并无异常的温度。此温度是通过测量导线绝缘层表面而得。容许的稳态(持续)电流造成的导线总温度要少于持续工作温度。对于持续工作状态,在给定的环境温度条件下导线的稳态安培容量定义是指特定的电流,导线持续此电流承受3000小时并且不会超过绝缘层的持续工作温度。

4)最大过载温度

最大过载温度是指在导线绝缘层持续工作温度的基础在加上60℃。导线能够承受此温度达到一个小时。容许过载电流会造成总的导线温度要少于过载工作温度。过载情况可能会缩短导线的整体寿命,但并不会造成导线的损坏。

5)短路电流的热效应 - I2t

当短路发生时大量的热能将会产生。测量短路电流的I2t的耐热性是高压导线的一个重要的性能参数。I 代表短路电流(RMS),t代表短路时间(单位秒)。

6)导线发烟曲线

此曲线表现了当电流在特定时间超过了特定水平导线发烟就会出现的现象。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—导线发烟曲线

a) 导线初步选型的步骤如下:

首先根据客户的应用电器设备信息以及电流、电压、温度要求,结合M-Spec规格书从BOD文件中筛选潜在可行的线束规格,如M6040规格系列等。

•输入信息:客户的应用电器设备信息以及电流、电压、温度要求
•选型工具:导线M-Spec、导线BOD选型参考文件
•输出信息:导线规格,如M6040规格系列

表*—CableBOD

 
Cable Matrix
Cable Master
 Bulk Spec
Insulation Mat'l (abbr)
 Description (abbr)
Temperature
 Range
 (Continuous)
Cable Size (mm2)
Application
M3075
Crosslinked  Polyethylene (XLPE)
 Thin wall (TXL)
> -40°C <  135°C
0.5 / 0.8 / 1.0 /  3.0
low  voltage circuit
M3070
Crosslinked  Polyethylene (XLPE)
 STANDARD WALL (GXL)
> -40°C <  135°C
2.0 / 3.0 / 5.0
high voltage  circuit
M3252
Crosslinked  Polyethylene (XLPE)
 Thin wall (TXL)
> -40°C <  135°C
13.0 / 19.0
low  voltage circuit(battery cable)
M6040
Crosslinked  Polyethylene (XLPE)
 Thin wall (TXL)
> -40°C <  150°C
3.0 / 5.0 / 25.0  / 35.0 / 50
high voltage circuit(shielded  cable)
M6041
CROSS LINKED POLYETHYLENE
> -40°C <  150°C
35.0 / 50
high voltage  circuit
M3232
PVC Insulated
> -40°C <  105°C
0.75
low  voltage circuit
M3328
PVC
 Thin wall
<80°C
0.5
low  voltage circuit
M3253
JACKET PVC
 CABLE XLPE
 HEAT RESISTANT
<100°C
0.5
low voltage  circuit
M3207
THIN WALL – TXL CABLE AUTOMOTIVE, LOW TENSION CROSS LINKED
 POLYETHYLENE, INSULATED – 150OC RATED
> -40°C <  150°C
0.5
low voltage  circuit

b) 向供应商获得需要规格的导线发烟曲线,通过电流和线芯温度曲线来初步选取可行线径规格,如截面积35mm²或50mm²等。

•输入信息:初选的导线规格以及客户的电流、电压、温度要求
•选型工具:相应规格导线的发烟曲线
•输出信息:初选导线线径范围,如截面积大于35mm²等

例如:客户端设备的环境温度是85℃,工作电流要求200A,而我们通过M6040的发烟曲线来确定线径大小。

如下图,纵轴为导线温度,横轴是工作电流,图中有四条线径规格的曲线。

首先客户要求的工作电流是200A,我们可以通过200A的横轴坐标对应各曲线的交点可以得出四条水平虚线分别代表四个线径导线在200A情况下的温度情况。

通过M6040的M-Spec介绍M6040的导线工作温度是150℃,可以发现在四条温度水平线中有两条红色虚线位于150℃水平线的上方,而两条蓝色水平线则在150℃下方。说明在环境温度85℃,工作电流200A情况下, 16SQ和25SQ的导线温度已经超出的M6040这款线束的工作温度,而25SQ和35SQ的导线则没有超出。

所以在这种情况下,可以判断16SQ和25SQ不符合要求,可以选择在35SQ或者50SQ的线径规格。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—导线特性曲线

c) 将选出的线径规格导线信息按照一下输入信息列表输入”Cable Simulation Tool”,得出相应的”gauge-current-temperature raisecurve”,通过得出的温升曲线可以进一步核实所选导线在客户指定工作电流和温度环境要求下温升幅度以及确认是否超出所选导线本身的极限工作温度。

•输入信息:”CableSimulation Tool”输入信息(如下表)
•选型工具:”CableSimulation Tool”
•输出信息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需验证的具体规格和线径导线的模拟温升曲线(如下图)
表*—“Cable Simulation Tool”输入信息

注:以下导线模拟系统所需导线特性参数的输入信息可以结合导线规格资料以及从供应商处获得。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—“Cable Simulation Tool”输出结果

高压线束的标准与设计要求(全)

d) 保险丝、导线匹配模拟及线束选型升级

将” Cable Simulation Tool”模拟演算出的”gauge-current-temperature raisecurve”输入到”保险丝/导线选型匹配工具”,系统会自动通过一系列公式进行演算模拟出与相应保险丝匹配的导线线径规格。

系统在进行导线性能与保险丝匹配模拟的时候,当演算失败是会自动对于最初选型的导线线径规格进行升级并重新演算,直到符合所有演算条件,并输出最终线径选型规格完成导线选型。

•输入信息:导线发烟曲线数据输入”保险丝/导线选型匹配工具”后台数据库
•选型工具:”保险丝/导线选型匹配工具”
•输出信息:与所选Fuse型号的特性匹配模拟以及升级后确定的最终导线线径规格(保险丝/导线匹配模拟选型结果如下图)

系统内部模拟演算流程图过程如下:

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—模拟演算流程

图*— Fuse/导线匹配模拟选型结果输出

高压线束的标准与设计要求(全)

如上图,最终”保险丝/导线选型匹配工具”会输出保险丝型号和最终导线规格,并且输出导线发烟和保险丝熔断的电流/时间曲线。根据电流/时间曲线,我们可以进行如下例子的判断分析:

举例:我们得到如下导线发烟和保险丝熔断的电流/时间曲线,我们以玻璃管型保险丝和35sq导线(150℃环境发烟曲线)为例可以分析归纳出以下四种情况:

• 安全区域
• 有限安全区域
• 保险丝熔断区域
•保险丝瞬间熔断区域

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—保险和导线校核曲线

区域一、Safety Area – 安全区域(红色区域)

在红色区域范围内,保险色熔断曲线和导线发烟曲线无限接近225A垂直线但并为相交。说明当电流小于225A时长时间工作状态下,保险能够保持不熔断而导线也没有出现发烟现象,都能正常工作。

区域二、Limited Safety Area – 有限安全区域(黄色区域)

黄色区域在225A和410A纵轴垂线之间,35sq导线发烟曲线先与410A垂直线在140s的纵坐标垂线相交。

说明在225A和410A之间的电流范围,导线会先于保险丝熔断而出现发烟现象。所以当客户的电流要求在大于225A小于410A情况下,此玻璃管型保险丝与35sq导线的匹配存在风险。

所以需要明确客户的电流要求以及峰值持续时间,当客户端峰值持续时间小于客户电流对应的导线临界发烟时间,那么保险丝不会熔断而导线也不会发生发烟现象,均能正常工作,但实际上保险丝未能起到熔断保护的作用。

区域三、Fusing Area - 保险丝熔断保护区域(绿色区域)

绿色区域在410A和1000A的区间范围内,保险丝熔断曲线先于导线发烟曲线与纵坐标垂线相交,、保险丝会先于导线发烟而提前熔断从而起到保护电路的作用。

区域四、Instant Fusing Area -  瞬间熔断区域(蓝色区域)

保险丝熔断曲线与电流横坐标相交与1s的时间节点,说明在大于1000A的电流情况下,保险会在1S以内瞬间熔断,而导线不会发烟正常工作。

5.6 回路设计Circuit design

HV系统回路设计主要确定用电设备之间的连接关系,及其回路数量,并根据实际情况确认是否需要在回路中间使用inline接插件。以此来完善原理图设计。

输入信息:4.2、4.3、4.4、4.10

A、确定设备之间的连接关系

1、根据客户输入信息的用电设备和设备类型,确定回路数;

表*—设备回路表举例

设备
类型
图片
回路
原理图
charger
AC/DC
高压线束的标准与设计要求(全)
3相交流电进
 2相直流电出
高压线束的标准与设计要求(全)
电动空调压缩机
直流高压电机
高压线束的标准与设计要求(全)
2相直流
高压线束的标准与设计要求(全)

2、确定设备端出线形式

出线形式包括甩线形式和接插件形式。

甩线形式通过环形端子压接导线后连接到设备,使用pass-through将导线屏蔽层连接设备接地,并将设备上的导线过孔密封。

接插件形式使用接插件公端安装在设备端,起到连接屏蔽层接地和密封作用。

甩线形式需将线束预装到设备端,如果连接的另一端设备距离较远中间需使用到inline接插件。而接插件形式只需将公端安装至设备端即可。接插件需此处有足够的插拔空间,反之使用甩线形式。

高压线束的标准与设计要求(全)

图* —甩线形式

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—接插件形式

3、回路中inline接插件的设计。

通常情况下使用在设备端甩线出线形式并且另一端设备相距较远,可以在线束中间使用inline接插件,并需具备HVIL功能。如,某线束一端设备为电池包在行李箱,需使用甩线形式出线,而另一侧电动空调设备在前舱,相距较远,故在线束中间靠近电池包一侧使用inline接插件。(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

因在线束中间增加inline接插件后,增加了端子压接和端子连接,线束回路接触电阻增大,回路压降和功耗增大,所以选择inline接插件需慎重。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—inline接插件图示(左图实物,右图原理图)

B、HVIL回路设计

高压互锁回路目的是确定所有高压接插件都在整车系统控制范围内,确保HV接插件状态。当要拔出HV接插件前,必须先断开HVIL回路,而安装时相反,目前主要通过接插件物理结构来控制插拔先后顺序。

HVIL回路目前常用的是两种:一是整车所有高压接插件一个控制回路;另一种是发动机控制一个回路、其他设备一个回路。此两种情况目前在OEM主机厂都有使用。

设备串联顺序无特殊要求,以线束走线优化为佳。如下图为某HVIL回路设计原理简图。

高压线束的标准与设计要求(全)

HVIL回路结构形式常用形式有两种:一是接插件自带HVIL结构(参考5.8中接插件HVIL选型);另一种是揭盖HVIL结构形式,如下图所示,某电动车前舱,在插拔前舱HV接插件前,需先拆除上黑色大塑料板,塑料板连接一HVIL接插件。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—揭盖HVIL形式

衍生形式:从揭盖HVIL形式中可衍生出接插件遮挡安装螺栓结构形式,原理是在拆除上盖的安装螺栓前,必须先拆开接插件。

C、回路安全校核

校核回路设备、保险丝和导线是否匹配,主要校核目的是,在保险丝未熔断前确保导线能正常工作,当设备出现短路等故障时保险丝能启动保护作用。
具体详细校核步骤参考5.5 :d) 保险丝、导线匹配模拟及线束选型升级。

5.7 整车空间布置Harness routing design &3D design

在HV线束空间布置前,通常客户已经确定了设备端在整车上的布置,此时进行HV线束布置,需结合客户车辆3D数据合理布线,过程中应考虑线束的适当保护、固定和隐蔽。

输入信息:4.3、4.4

1、HV线束空间布置基本原则:

•应尽量避免HV线束从乘客舱走线,如因设计需要,HV线束需连接前舱和行李箱的情况时,可以将HV线束通过车身钣金过孔,从车辆底盘下走线,这样同时能有利于HV线束EMC设计;

•应避开和低压线束一同走线,防止干扰低压线束,高低压线束应尽量避开交叉走线,高低压线束平行布线相距100mm,(除非不影响EMC);

•高压线束同燃油管相隔至少100mm;

•相关联的正负极导线之间的距离需保持20mm(按屏蔽层外缘距离测量);

•相关联的导线长度差不允许超过35mm;

•高压线束同静止部件间隙至少10mm;

•高压线束同运动部件间隙至少25mm;

•应尽量避开车身碰撞后变形较大区域,以防止车辆出现意外碰撞后高压线被钣金割裂或绝缘层被破坏导致车身带有高压形成电击伤害,比如尽量不在前后防撞梁、侧围钣金和车门内走线。

2、相关联的高压线束(如点击三相线或主电源电池包线)必须统一一起并对称布置。

3、空间布置过程中要对线束做好保护和固定。具体设计方法参考5.8和5.9。

4、线束走线弯曲半径不宜过小,过小宜造成接插件密封件失效、导线绝缘皮损坏。导线合适的弯曲半径如下表。

表*—高压导线弯曲半径

导线类型
弯曲半径
屏蔽导线
大于5倍的导线外径
非屏蔽导线
线径≥5sq
大于5倍的导线外径
线径<5sq
大于3倍的导线外径

注:外径指最外层绝缘皮直径;有部分厂家的高压大平方导线弯曲半径可小于上述表格要求的,需同供应商确定其弯曲半径和测试要求及其方法。

5、线束在过车身钣金孔时,需使用橡胶套过孔保护和密封,并在过孔前后做好线束固定。

6、接插件布置

过程中需要考虑接插件的可操作空间,通常情况下可以在布置过程中,在CATIA等3D软件内进行模拟仿真,以确定是否具备插拔操作性。

避开有水溅到或易遭受石击的部位,如因相关原因必须安装于此类位置,需使用金属护板保护。

操作空间需要考虑拆装接插件过程中,某些部件转动或平动过程中产生的距离,如下为HV2000接插件空间尺寸。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—HV2000公母端

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—HV2000公母端外形尺寸

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—HV母端转动空间尺寸

5.8 接插件选型Connector selection

1、高压接插件

高压接插件作为高压线束上的重要部件之一,接插件的选型关系到高压线束的整体性能和产品质量。选择合适的接插件通常从以下几方面考虑:适用环境、屏蔽方式、过电流能力、防护等级、尺寸、HVIL方式等。

输入信息:4.4、4.5、4.6、4.7、4.9

高压接插件选型步骤:

a) 孔位数量,根据回路设计信息确定接插件孔位数量

b) 适用环境,根据客户提供的环境,充分考虑此环境的温度,尽量避免热源位置布置接插件,目前所用Delphi接插件耐温等级都是-40°C to + 125°C。

c) 防护等级,Delphi接插件密封等级为IP67、IP6K9K,大部分接插件电气防护等级IP2XB。虽然接插件具备良好的防水防尘性,但是接插件使用环境需避免装配在水能溅到的地方,以免引起不可抗拒的意外因数导致失效。

d)屏蔽方式,截止目前使用到的接插件屏蔽方式主要两种,一、单芯屏蔽导线,通过Ferrule将导线屏蔽层连接到接插件Shielding Can上;二、多芯导线屏蔽,多根导线外使用屏蔽网,将屏蔽网压接到Braid Shielding上。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—左图单芯屏蔽导线形式    右图Braid Shielding形式

屏蔽方式的选择,两种屏蔽方式屏蔽效果主要取决于屏蔽层金属网覆盖率,两者能做到相同的覆盖率,且都满足EMC设计要求,所以屏蔽性能上差异不大。从接插件安装、工艺难易度选择,通常情况下从易到难排序为公母端接插件、 pass-through、Braid shielding 。但是如果全套线束使用多芯导线屏蔽,成本相对较低。

所以因根据实际情况,客户需求,成本要求等情况综合考虑。

e) 性能选择,根据导线选型和客户输入电气设备工作电流,在HV接插件BOD中进行接插件选型。通常情况下HV150适用2-3mm²导线,HV280适用3-5mm²导线,HV1000适用16-25mm²导线,HV2000适用25-50mm²导线,pass-through适用16-50mm²导线,Braid shielding目前设计为35mm²导线。HES常使用做慢充接插件,有16A和32A两款规格。

f)HVIL选型,根据回路设计中HVIL回路,确定接插件公母端使用HVIL形式,HVIL形式有甩线和shunt形式(短接片),公母端都有此两种形式,如下图为公端接插件HVIL形式。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—左图为shunt形式    右图为过线形式

g) 端子选型

镀层,镀层目前常用的材料有:镀锡、锌镍合金、镀银、镀金。导电性能和耐腐蚀性依此由弱到强。接插件内的HV端子建议至少使用镀银,且公母端端子镀层要求一致。注意HES端子现在必须使用镀金端子。

端子接触电阻的要求,目前没有相关标准规定不同镀层的接触电阻要求。

压接:主要包括端子变形压接和焊接。压接是通过外力使端子尾部压接区变形,焊接是通过超声波将端子和导线导体连接。

压接端子后的接触电阻和拉力要求,参考标准为crimping list V2.0 (2013年6月26日版本)。

规格,结合BOD和端子图纸进行选型,主要选型依据为端子所配合的线径要求,通常端子图纸上都会有备注端子所配导线规格。

h) 附件选型包括密封件、CPA、TPA、内外法兰、盲栓、LOCK

Seal 选型——接插件seal的选型主要是校核使用导线的匹配情况,如下表所示,不同标准的导线选用的seal是不同规格的,主要是导线外径的不同导致的。所以在seal选型过程中一定要以导线外径去校核seal图纸上的要求。

注意FCI接插件seal同Delphi接插件seal所匹配的导线线径有所不同。

表*—seal选型举例

高压线束的标准与设计要求(全)

内外法兰选型——主要是根据不同导线线径在BOD内选型,需要注意的是目前Delphi接插件适用的导线为M6040,如果选用其他导线需校核导线内径。

内外法兰的基材和镀层,目前所用接插件大部分为铜基材,镀锡工艺。如下为HV1000接插件内法兰的材料参数规格:

基材:CDA 425 COPPER ALLOY
镀层厚度:TIN 99.9% 2um (0.00008inch)MIN
参考要求:M4898 & M1519

其他选型——CPA、TPA等请参考相应BOD,按对应接插件选型。

如下为高压接插件选型BOD:

表*—HV接插件BOD

Connectors
Type
Description
Performance
Pass-through
高压线束的标准与设计要求(全)
● 1 way sealed and shielded
 ● Ring terminal bolted to device
 ● Shielded bolted to device case
 ● Cable range:25mm² to 50mm²
 ● Three keys/Indexes
● Current capacity:250A continuous  at 85℃
 ● Voltage: 600V
 ● Temperature range:-40℃ to +125℃
 ● Sealing protection:IP67,IP6K9K
HV150
高压线束的标准与设计要求(全)
高压线束的标准与设计要求(全)
• Sealed connection system
 • 1.5mm terminal
 • Unshielded with terminal spacing for HV applications
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 2mm2
• Current capacity: 16A continuous  at 85°C
 • Voltage: 600V
 • Temperature range: -40°C to + 125°C
 • Sealing protection: IP67, IP6K9K
 • Electrical protection: IP2XB
HV280
高压线束的标准与设计要求(全)
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高压线束的标准与设计要求(全)
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• Sealed connection system
 • Panel mount to device with face seal
 • Internal HVIL (shunt on harness connector)
 • Two-stage locking system for HVIL time delay
 • Two HV power circuits (2.8mm terminal)
 • Flange size: 39mm x 39mm
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 2mm2 to 5mm2 power circuit; 0.5mm2 HVIL circuit
 • Three keys/indexes
• Current capacity: 40A continuous  at 85°C
 • Voltage: 600V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IP6K9K
 • Electrical protection: IP2XB
HV1000
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• High-voltage panel mount  connection system
 • Three high-voltage power circuits (Power Pack 1000 terminal)
 • HVIL with five-second time delay
 • Cable range: 16mm2 to 25mm2 power circuit; 0.5mm2 HVIL circuit
 • Two keys/indexes
• Current capacity: 145A continuous  at 85°C
 • Voltage: 600V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IP6K9K
 • Electrical protection: IP2XB female connector only
HV2000
高压线束的标准与设计要求(全)
高压线束的标准与设计要求(全)
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• Panel mount to device with face  seal to module
 • Header available with or without terminals
 • Internal HVIL
 • Harness connector mates in right angle direction
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 25mm2 to 50mm2
 • One key/index
• Current capacity: 250A continuous  at 85°C
 • Voltage: 600V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IP6K9K
 • Electrical protection: IP2XB
HES
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• Sealed connection system
 • Capability for four power circuits and two signal circuits
 • Unshielded with terminal spacing for HV applications
 • Two-stage locking system for electrical protection
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 2mm2 to 5mm2
 • Capable of multiple keys/indexes
• Current capacity: 30A continuous  at 85°C
 • Voltage: 600V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IP6K9K
 • Electrical protection: IP2XB
MSD
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• Panel mount to device with face  seal to case
 • Base mounts from inside with threaded inserts to attach to battery
 • Optional splash proof base
 • Two-stage lever provides HVIL time delay
 • Integrated HVIL with shunt in MSD portion
 • High speed fuse with various ratings in same package size
 • MSD keyed/indexed per fuse rating
• Current capacity: 200-225A at  85°C < no “continuous” here 4/4
 • Voltage: 690V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IP6K9K (N.A. to splash version)
 • Electrical protection: IP2XB
Braid Shielding
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•for motors or invertor
•shield with  metal shield net
•600V DC/250A
• Temperature range: -***°C to +***°C
• Sealing protection: IP67, IP6K9K
 • Electrical protection: IP2XB
FCI
RCS800
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• Internal HVIL
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 35mm2 to 50mm2
 • One key/index
• shield with  metal shield net
• Easy handling
• Reduced mating forces
• 2-step disconnection feature for safe unmating
• Current capacity: 230A continuous  at 70°C 50mm²;185A continuous at 70°C 35mm²
 • Voltage: 750V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IPX9K
 • Electrical protection: IP2XB
•Shielding performances: EMI/RFI 60  dB Shielding protection at 100 MHz
FCI
APEX 280
高压线束的标准与设计要求(全)
• Internal HVIL
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 4mm2
 • One key/index
• shield with  metal shield net
• Easy handling
• Reduced mating forces
• 2-step disconnection feature for  safe unmating
• Current capacity: 35A continuous  at 70°C 4mm²
 • Voltage: 750V
 • Temperature range: -40°C to +125°C
 • Sealing protection: IP67, IPX9K
 •  Electrical protection: IP2XB
•Shielding performances: EMI/RFI 56  dB Shielding protection at 100 MHz
FCI
RCS-890
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• Internal HVIL
 • Finger proof/touch safe
 • Cable range: 35mm2 to 50mm2
 • One key/index
• shield with  metal shield net
• Current capacity: 230A continuous  at 70°C 50mm²;185A continuous  at 70°C 35mm²
 • Voltage: 750V
 • Temperature range: -40°C to +150°C
 • Sealing protection: IP67, IPX9K
 • Electrical protection: IP2XB

2、Ring Terminal

环形端子较常用于电池包内部连接、电机三相线连接、设备端pigtail出线连接。
环形端子根据压接尾翼结构、应用线径、外形形状及尺寸、应用材质、表面处理等不同类型。

1)尾翼结构

环形端子根据压接尾翼的结构可以分为管式和孔式。两者主要区别在压接区部位,分别如下图所示。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—孔式端子(左二)、管式端子(右二)

2)适用线径

根据应用导线线径的不同,每个规格的环形端子对应应用线径的范围。(目前多用于0.5~50mm²)

在选型时,供应商产品手册上都有注明适用线径。

如果没有明确的适用线径信息,可以根据环形端子压接尾翼的结构尺寸来自行判断。

例如下图的环形端子,我们可以看到红圈标注出位置有两个尺寸L1和L2。L1的部分表示的是与导线芯线压接的前端尾翼,而L2部分是与导线外皮压接的后端尾翼。

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将导线整体外径与端子L1部分的高、宽度(如下图B2,H2),芯线直径与端子L2部分的高、 宽度(如下图B1,H1)进行比较。当端子L1和L2两部分压接尾翼的高宽度分别大于导线整体以及芯线直径,就表示此端子与所需导线的线径在尺寸结构上是匹配的。

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宽度(如下图B1,H1)进行比较。当端子L1和L2两部分压接尾翼的高宽度分别大于导线整体以及芯线直径,就表示此端子与所需导线的线径在尺寸结构上是匹配的。

同样对于管式结构的环形端子,也许通过考虑端子压接尾部的的管式内径与导线的芯线直径进行比较来判断是否匹配。

3)外形形状及尺寸

根据客户装配端的装配空间大小和结构,与环形端子的对接固定的螺栓尺寸,选取相应的结构形状的环形端子。
a.   根据导线与固定点的角度不同,有不同弯曲角度的环形端子。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—不同弯曲角度的环形端子

在环形端子选型时,特别是尾端弯曲结构的端子,要注意端子螺孔装配面的方向问题,即端子安装端平整的一侧与安装面贴合(如下图),避免上下面颠倒造成尾端弯曲方向和导线走向错误。

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图*—尾端弯曲型端子安装示意图

b.   根据对接的螺丝螺栓的形状、尺寸,选型对应孔型的环形端子。

常用的螺柱孔型为圆型和“腰型”,其他特殊形状需同客户确认。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—环形端子孔型(左一为圆形、左二为“腰”型、特殊形状)

c.    根据安装环境的空间结构大小选取不同尺寸和结构的环形端子

4)表面处理

环形端子的表面处理方式有很多,包括镀亮锡、镀暗锡、镀金、镀银、酸洗、干洗等。
不同镀层材料在导电和耐腐蚀方面从强到弱大致为镀金、镀银、锌镍合金、镀锡等。
目前环形端子一般常用的是镀锡材料,也可以根据客户需要选取不同表面处理方式和镀层材料。

5)尾部热缩管

使用环形端子时需在端子尾部使用热缩管,热缩管颜色同一设备需能清晰分辨,推荐“正”红“负”黑,三相线颜色同客户商定后在BOD中选择合适颜色。

3、低压接插件选型

参考Delphi低压接插件文件——《Global Connection Systems Catalog》。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—GlobalConnection Systems Catalog

5.9 快慢充接插件

输入信息:4.1、4.2、4.3、4.4

目前多个国家和地区都对电动车快慢充接插件做了标准化,根据客户提供的车辆销售国家和地区信息选用合适的标准产品。

相关标准以各国或各地区的最新标准为准。

中国大陆地区:

GB/T20234.1-2011 电动汽车传导充电用连接装置第1部分: 通用要求

GBT 20234.2-2011 电动汽车传导充电用连接装置  第2部分:交流充电接口

GBT 20234.3-2011 电动汽车传导充电用连接装置第 3部分:直流充电接口

美国:

SAE J1772-2010

SAE Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle ConductiveCharge Coupler

日本:

JEVS C 601-2000 电动汽车充电器用插入连接器

欧洲:

IEC 61851-1-2010

Vehicle conductive charging system part1: general requirements

电动车辆传导充电系统第1部分:一般要求

IEC 61851-21-2001

ElectricVehicle Conductive Charging System. Part 21: Electric Vehicle Requirements forConductive Connection to an A.C./D.C. Supply Systeme De Charge

电动车辆传导充电系统第21部分:与直流/交流电源传导连接的电动车辆要求

5.10 线束包覆物设计

线束在车内外走线时环境较复杂,为了更好的保护好导线,需要在导线外使用合理的包覆物保护,使导线能在不同环境下正常使用。线束包覆物主要起到防磨、隔热、减震、警示作用。

输入信息:4.7、4.10

1、波纹管:

一般情况下HV线束都需使用包覆物保护,没有特殊要求的情况下可采用波纹管

波纹管选型,颜色应为橙色。

波纹管管径=导线外径/0.92(多股导线时,导线外径为外公切圆直径),例如,M6040-50mm²单芯导线波纹管,查M6040-SPEC,50mm²导线外径为13.97,其使用的波纹管管径=13.97/0.92=15.18mm,查M1888波纹管,选择波纹管为M1888020其内径为16.00/15.37mm。

除了常用的圆形波纹管外,还有椭圆波纹管,通常适用多线共波纹管的情况。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—椭圆波纹管

2、Sleeve:

可以有效的起到防止线束磨损的作用,与波纹管相比Sleeve的耐磨性能更高,外径更小,但是成本会有所提高。

Sleeve颜色应为橙色。

Sleeve有开口自卷与闭口之分,开口自卷型安装较方便。开口自卷型选型时需注意,其卷边的重合率应达到30%(范围),具体卷边重合率需同相应供应商确定。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—Sleeve卷边示意图

3、耐磨胶带:

相比波纹管和Sleeve,耐磨胶带使用方便,增加的线束外形尺寸最小,几乎不影响线束外观尺寸,成本更低。但是通常情况下较少使用,可以使用在线槽内、设备端内部等环境要求不高的情况。常用的胶带有:M4827。

4、隔热套管:

过高的温度会影响高压线束的正常工作,为避免此类情况,当线束位于温度较高的区域,如图中所示位于三元催化器附近时可以使用隔热套管隔热,或者同排气管平行走线时。(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

当高压线束同热源间隙小于100mm,必须做隔热保护。常见热源:排气管、EGR废气再循环阀、氧传感器、三元催化器等。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—隔热套管使用实例

5、海绵胶带:

对于震动幅度大、震动频率小的区域,可以使用海绵胶带,海绵胶带除了能够减震,还能够降噪,但是耐磨性相对较差。

波纹管、Sleeve和耐磨胶带耐磨性和成本对比:相较这三种防磨保护方案由低到高为耐磨胶带、波纹管和Sleeve,成本则相反。

表*—线束包覆物

类型
材料
耐温等级
图片
固定方式
作用
波纹管
polypropylene
高压线束的标准与设计要求(全)
胶带
防磨
Sleeve
-40℃to +150℃
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自卷式:
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闭口式:
胶带点缠
防磨
耐磨胶带
Cloth  – Polyester
-40℃to +150℃
高压线束的标准与设计要求(全)
自粘
防磨
隔热套管
铝箔玻纤布
-40℃to +200℃
高压线束的标准与设计要求(全)
扎带、胶带
隔热
海绵胶带
polyurethane/polyester  blend
建议在乘客舱内和行李箱环境使用
高压线束的标准与设计要求(全)
自粘
减震
降噪

5.11 线束线槽设计

线束线槽不光能起到固定线束和保护线束的作用,同样还能起到线束导向作用,尤其是线径较大弯曲空间较小的高压导线布线,在无法满足合适的弯曲半径情况下使用,或短距离多次弯曲,如下图所示。线槽的形状结构和固定方式设计需要根据车辆实际情况而定。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—线槽

输入信息:4.3、4.10

高压线束线槽设计一般要求:

•线槽进出口边缘要避免有锋利边,以免割伤线束;

• 线束在线槽内需做好必要的固定,如果线槽是多槽单芯走线可不做固定;

• 线槽如果是开放式的,因在最低点开漏水孔;

• 如没特殊要求,线槽内线束应尽量不使用波纹管等,以减小线槽设计尺寸;

• 线槽固定应尽量固定在同一个物体上,如不可避免需固定在两个不同部件上时,应选择由焊接、螺栓连接紧固的部件上,防止车辆行驶过程中产生较强烈的振动,损坏线槽;

• 线槽使用在车辆底盘的情况下,应优先使用金属支架,如客户指定塑料材质,需明确耐冲击、石击要求和测试方法标准。

高压线槽材质选择,目前常用的有非金属材料如PP、PA66等塑料,金属材料常用铁加镀层。显而易见金属材料线槽强度上比塑料件好很多,但是重量同样也重不少,所以两者应在合适情况下选用。不同材料线槽使用情况如下表。

表*—线槽材料

线槽材料
使用环境
图示
塑料
乘客舱、行李箱、有金属外壳保护环境
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金属
车底盘、发动机舱、车外有异物冲击环境、需固定在2个非刚性物体上
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线槽开口、闭口形式选择,当线束沿车身钣金走线,需使用闭口形式线槽,有时线束架空走线,通过线槽固定和导向,此时为了线槽设计简单和成本考虑,可以设计开口线槽。开口线槽如下图所示。(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—开口线槽

线槽固定结构选择,常用的固定结构有,支架开孔螺栓螺母紧固、车身开孔支架配卡扣固定、车身焊接螺柱支架配卡扣固定。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—左为卡螺柱式  右为开孔式

固定点分为定位固定点和一般固定点,一段线槽必须有一定位固定点,定位固定点结构可选择上述三种之一,一般固定点不建议使用卡扣固定形式,采用开孔形式,孔型可以为大圆孔和腰型孔。孔型固定结构可在孔内嵌金属环以加强固定点处强度。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—图定点孔内嵌金属环

线槽进出口防护结构选择,线槽特殊要求,耐受冲击要求、振动要求。

5.12 固定点设计Harness fixing design

车辆在行驶过程中,由于车辆的振动,久而久之会导致导线、接插件的松动、损坏,导致线束功能失效无法正常工作。所以线束布置需要在必要的走线位置做好固定。

固定点间距要求:线束第一个固定点距接插件尾部100-150mm较佳,从第二个固定点起间距可保持在150-200mm为宜。

导线弯曲固定要求:线束在实车走线过程中很难做到全部走直线,势必产生弯曲走线,通常在刚开始弯曲时需设置固定点,在结束弯曲时也需设置固定点。如果弯曲弧线长度较大(>200mm),应在弯曲线束中间增加固定点。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—导线弯曲固定点示意

导线过孔固定要求:通常导线过孔时会有胶套保护并固定,为了固定点按结构方式可以分为:卡扣、支架、橡胶套卡扣,常用的线束固定方式,样式多样,固定形式多,方便易用。

支架,可根据实车环境进行设计。

橡胶套,通常适用在线束过钣金孔处,同时具备防护线束被钣金割伤、固定线束、线束过孔密封。

表*—固定点结构方式

类型
图片
适用范围
卡扣
高压线束的标准与设计要求(全)
形式多样,适合大部分情况
通过现有BOD选型
支架
高压线束的标准与设计要求(全)
导线弯曲应力较大
大平方导线
需根据实车情况开发设计
橡胶套
高压线束的标准与设计要求(全)
过钣金孔

a) 卡扣

卡扣固定方式:卡扣固定于导线后固定、扎线束后固定到车身,双管夹;

卡扣固定钣金方式:卡钣金、卡螺柱、卡孔。通常情况下车底盘走线常用卡螺柱形式,一方面车底下不宜开孔和无突出钣金,另一方面卡螺柱形式卡扣拉脱力能达到300-500N,卡钣金和卡孔形式拉脱力通常为100-300N。

表*—卡扣固定方式

高压线束的标准与设计要求(全)
Tape on clip
高压线束的标准与设计要求(全)
卡钣金
高压线束的标准与设计要求(全)
扎线束后固定到车身
高压线束的标准与设计要求(全)
卡螺柱
高压线束的标准与设计要求(全)
双管夹
高压线束的标准与设计要求(全)
卡孔

卡扣固定点扎线方式:单扎、多扎

单扎:是指一股导线或者单根导线使用一个扎带扎线后固定到车身

多扎:是指两股导线或者两根导线使用一个卡扣,分别捆扎,并用扎带上的同一个固定点固定到车身上

高压线束的标准与设计要求(全)

5.13 辅料设计Accessory design

线束总成还包括一些辅料,这些辅料有胶带、热缩管、标签。

胶带,固定保护作用,常用来固定波纹管。选择胶带主要参考使用环境温度,此决定了胶带所使用的材料。目前较常用的M4037胶带,为PVC材料,高温试验为7天136℃。所以在选用胶带过程中,一定要选取合适耐温等级的胶带。其次胶带选型过程中还应注意颜色为橙色,并选取合适宽度的胶带。

胶带的缠绕方法和用量计算,胶带缠绕分为,稀绕、密绕、点缠。稀绕用量为所要缠绕线束长度的2倍;密绕为3-4倍;点缠绕3-5圈。

注:胶带使用时需考虑波纹管内线束是否需要稀绕胶带。

高压线束的标准与设计要求(全)

热缩管,常用在端子压接部位、导线连接部位。同一设备上的“正负极”或者电机的“UVW”端热缩管最好使用不同颜色以便区分。

热缩管选取主要因数:使用环境温度、颜色、收缩前后内径、收缩比、单双壁选择。热缩管收缩比影响收缩后的内径,需小于导线外径。使用在较光滑物件可以采用双壁热缩管,内侧为带胶,可以更可靠的固定在被缩物体上。

高压线束的标准与设计要求(全)

标签,包括线束信息标签和高压警示标签。线束信息标签包括标签主要包括内容:供应商、客户、项目信息、产品号、产品唯一性标示、二维码、生产日期、电机线束“UVW”标识等。高压警示标签主要使用来提醒注意高压设备、高压线束。如下图为目前使用的线束信息标签和高压警示标签。

高压线束的标准与设计要求(全)

图*—线束信息标签和高压警示标签

5.14 EMC设计(总成)EMC design (Harness assembly)

5.15 设计评估(重量、安全、材料、成本)Design assessment (Optimization: Weight, Material, Cost, Safety, etc. )

6、型式试验项目及要求(设计验证)Test items and requirements (Design validation)

GRE Application C ACTraction Cable Assembly Apr 6,2011

Leg
Item
Standard & Describe
Leg  1. Mechanical Fatigue
1.High Temperature Durability 高温耐久
GM 5.3.1.1
2.Mechanical Shock 机械冲击
GM 5.3.1.2
SMTC 1 001 001-5.2
3.
Vibration  Test with Temperature Cycle 温度循环振动试验
GM 5.3.1.3
Vibration Resistance Characteristic
SAE  J1455-4.10.4
Vibration  Test
SMTC  1 001 001-5.1
4.Stone chip 碎石冲击
SMTC  1 001 001-5.3
Leg  2. Temperature Fatigue
1.Power Temperature Cycle Test 带载温度循环试验
GM 5.3.2.1

2.

Humidity Heat Cyclic  (HHC) 湿热循环

GM 5.3.2.2
High  Temperature and Humidity

Endurance Test 高温高湿试验

SMTC  1 001 001-5.10
Humidity cycle
SAE  J1455-4.2.3

3.Humid  Heat Constant (HHCO) 比热常数

GM 5.3.2.3
4.Post Thermal Fatigue Vibration 带载热疲劳振动
GM 5.3.2.4
5.Thermal shock
SAE  J1455-4.1.3
SMTC  1 001 001-5.8
6.High Temperature Endurance Test 高温试验
SMTC  1 001 001-5.9
Leg  3. Intrusion Protection
1.Dust Test 防尘
GM 5.3.3.1
SAE J1455-4.7/J726/ASTM C  150-56/J400
SMTC  1 001 001-5.5
2.
Water  Test 防水
GM 5.3.3.2
High Pressure/Steam Jet Exposure Test高压水喷射试验
SMTC  1 001 001-5.4
3.Seal Test 密封
GM 5.3.3.3
4.Frost Test 防冻
GM 5.3.3.4
Leg  4. Corrosion&
Fluid  Compatibility
1.Salt Spray 盐雾
GM 5.3.4.1
SAEJ1455:2006-06,ASTM B-117 38℃ 24~96h salt water density 5%
SMTC 1 001 001-5.7
2.Chemical / Fluids Compatibility 耐化学溶剂
GM 5.3.4.2
DIN  EN 60068-2-32, UL 2231-2-20.3
SMTC  1 001 001-5.12
3.ATF Contamination
GM 5.3.4.3
4.ATF Seal Durability
GM 5.3.4.4
5.Immersion testing
SAE  1455-4.3.3.2
6.Mixed Flowing Test 混合气体腐蚀试验
SMTC  1 001 001-5.6
7.Ozone resistance臭氧试验
SMTC  1 001 001-5.13
Leg  5. Connector
1.GMW3191 Connector Tests 接插件试验
GM 5.3.5.2
2.Crush for Housing Test 塑壳挤压试验
GM 5.3.5.1
3.Free Fall Test 自由跌落试验
GM 5.3.5.3
SAE J1455-4.11.3.1
SMTC 1 001 001-5.11
4.Cable Retention Test 导线保持力
GM 5.3.5.4
Leg  6. Electrical & EMC
1.
High  Voltage AC/Housing Isolation Test 高压绝缘试验
GM 5.3.6.1
Hi-pot testing 高压绝缘测试
5000VDC,  60s, 10mA.
绝缘测试
Insulation
SMTC  1 001 001-4
1000V  DC,1s绝缘电阻不小于100MOhm
The  resistance should be more
than  100MOhm
耐电压测试
Withstand
Voltage
SMTC  1 001 001-4
2000V  AC,5s(wire with
shield,  wire with wire)
2.Insulation Resistance Test 绝缘电阻试验
GM 5.3.6.2
3.Over Load Test 超负载试验
GM 5.3.6.3
4.Puncture Strength 击穿强度
GM 5.3.6.4
5.Electromagnetic Compatibility EMC
GM 5.3.6.5
SMTC  1 001 001-5.14
6.Crimping test and voltage drop testing
SAE/USCAR-21
7.High voltage harness limited current
UL  2231-2
Leg 7. Normal Test
1.Visual examination  外观检测
SMTC 1 001 001-4
2.Dimensions尺寸检测
3.Conduction导通测试
4.Pull out  force拉力测试
5.Crimping Dimension压接尺寸
6.Cross section  Inspection切片分析

7、型式试验方法(设计验证)Test methods and procedure (DV)

8、出厂测试项目 Routine test

表*—出厂测试项目

Leg
Item
Standard & Describe
Leg  1
Electrical Testing
Used  of the Turn-on equipment to check each connection on circuit
Leg2
Hi-Pot Test
Apply  an AC rms voltage of 2200V at 50Hz or 60 Hz or a DC voltage of 3000V for 60s,  leakage current less  than 1mA.
Result—1,  No dielectric breakdown or flash-over shall occur between cavities at any  time during the test. 2, No dielectric breakdown or flash-over shall occur  between the cavities and the outside of a connector at any time during the  test.
Leg3
Leakage  Test
Pressure  = 6 Psi,  Keep pressure 1 second,  leakage<5cc

9、附录-文件模板Appendix

附录A

A.1 整车设计规格

项目
模式
参数
项目
模式
参数
里程
纯电动模式里程
行驶工况
电量耗尽模式允许的行驶工况
增程模式里程
电量保持模式允许的行驶工况
能量
电气能量
最高车速(连续行驶)
燃油能量
环境
运行环境温度范围
加速性能
0-97Kmph加速性能(百公里加速)
海拔范围
80-120Kmph加速性能
防水能力(路面积水和洗车)
振动与冲击
质保

A.2整车设计实现

项目
模式
参数
项目
模式
参数
一般信息
长宽高
动力学特性
滑行系数A
轴距
滑行系数B
离地间隙
滑行系数C
整备质量
横截面积
乘客数
风阻系数
最大质量
滚动阻力系数
碰撞安全等级
轮胎规格

A.3电池包设计规格

项目
模式
参数
项目
模式
参数
放电功率
高压电气接口
到牵引逆变器的接口
充电功率(外接充电)
慢充
到车载充电机的接口
快充
到辅助功率模块(DC-DC)的接口
充电功率(制动能量回收)
到人工服务断开插件(Manual Service Disconnect)的接口
寿命周期
整车集成(物理集成)
质量
低压电气接口
电池传感器和控制器的12V 电压
体积
继电器、唤醒和高压互锁回路(HVIL)的12V电压
碰撞安全性要求
电池控制的CAN总线接口

A.4电池包设计实现

项目
模式
参数
项目
模式
参数
电池包技术
材料类型
电池管理
SOC估计
电芯形状
电池单元监视
组成结构
电池单元平衡
电芯数量
隔离检测
额定电压
电池SOC许用范围
最大电流
电池包的电气架构原理图(电池包内部和外部接口)
容量
电池系统充电功率和放电功率随温度和SOC变化的曲线
能量
质保
热管理系统

A.5高压电机设计规格和设计实现

项目
参数
项目
参数
项目
参数
峰值扭矩
质量
额定电压
峰值功率
体积
电机类型
最高转速
机械特性曲线(外特性曲线)
用于三相瞬态电流的计算参数(在电机类型已知的情况下)
转子极数
效率图谱
热管理系统

A.6 逆变器设计规格和设计实现

项目
参数
项目
参数
额定功率
热管理系统
直流电压范围
质量
载波频率
体积
最大交流电流(短时峰值和连续RMS值)
效率图谱或工作效率估计区间
A.7 制动能量回收控制的设计规格和设计实现
总的制动策略描述(附Delphi示例)
高压线束的标准与设计要求(全)
制动回收峰值功率
制动能量回收功率包络线(附Delphi示例)
机械制动的车速阈值(低于此阈值,使用机械制动)
停止制动能量回收的最大减速度
最大制动能量回收的功率包络线
高压线束的标准与设计要求(全)
A.8 发动机设计规格和设计实现
项目
参数
项目
参数
传动系布置(如前置前驱)
发动机峰值扭矩
发动机一般描述(如汽油机、直列四缸,自然吸气,1.4升)
发动机最大转速
发动机峰值功率
发动机控制策略(需要单独讨论)
A.9传动和动力分配系统设计规格和设计实现
项目
模式
传动系统
机械结构和参数
变速箱
类型
速比和车速区间对应关系
动力分配系统
机械结构和参数
动力分配策略(需要单独讨论)

A.10 辅助功率模块(DC-DC)设计规格和设计实现

项目
参数
项目
参数
输入高压范围
质量
输入低压范围
体积
运行环境温度
热管理
效率值
运行寿命
降压模式(Buck, HV->LV):
输出功率,最大电流@电压

A.11 车载充电机设计规格和设计实现

项目
参数
项目
参数
输入电压范围
输出工作效率
输入频率范围
质量
输入最大电流RMS值
体积
输入功率因数
热管理
输出电压范围
运行环境温度
输出最大功率
充电接口标准
输出最大电流(DC)
安全和保护要求

A.12 空调压缩机和PTC设计规格和设计实现

项目
模式
参数
项目
模式
参数
空调压缩机
压缩机电机类型
PTC
最大功率
最大功率
高压范围(DC)
高压范围(DC)
质量
最大输入电流(@DC 电压)
体积
质量
体积

全文完。(获取本文PDF版文档,请在“线束工程师”微信公众号内,回复关键词“高压线束技术要求”。)

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