近幾年來福荸,隨著全社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,在國(guó)家的大力倡導(dǎo)和政策鼓勵(lì)下肴掷,新能源汽車得以快速發(fā)展和推廣敬锐,尤其是在城市公交以及城市物流領(lǐng)域,新能源車已經(jīng)得到了很大范圍的推廣呆瞻,成為城市發(fā)展的一道靚麗風(fēng)景線台夺。
1?高壓線束的設(shè)計(jì)
高壓線束是新能源車上最主要的能量傳輸載體,其主要作用是為車載高壓電器零部件傳輸動(dòng)力能源痴脾。高壓線束設(shè)計(jì)主要涉及高壓線束的工作電壓颤介、工作溫度以及溫升、線徑選擇、高壓連接器的選型以及高壓線束的防護(hù)买窟。
1.1 高壓線束的選擇
1) 工作電壓
由于新能源商用車所用電機(jī)額定功率都比較大丰泊,普遍在50~150 kW之間,在某些新能源重卡上始绍,驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率可達(dá)200 kW以上瞳购。
為了盡可能地減小在對(duì)高壓系統(tǒng)傳輸過程中的能量損失以及電流對(duì)電氣系統(tǒng)的沖擊,就得適當(dāng)?shù)靥岣哒噭?dòng)力部分電氣系統(tǒng)的工作電壓亏推,新能源商用車的高壓零部件工作電壓一般在540~600 V DC学赛,最高工作電壓可達(dá)750 V DC左右。根據(jù)電動(dòng)汽車的電壓級(jí)別為B級(jí)吞杭,所以高壓線束的工作電壓一般選擇在1000 V DC或者1500 V DC盏浇。
2) 工作溫度以及溫升
溫度包括工作環(huán)境溫度、工作溫升以及線束工作溫度芽狗。
目前一般環(huán)境溫度在-40 ℃~+85 ℃绢掰,高壓線束表面長(zhǎng)期允許最大工作溫度為125 ℃,對(duì)于某些特殊用途的高壓線束童擎,其最大工作溫度可達(dá)150 ℃滴劲。高壓線束的允許工作溫升就是高壓線束在工作時(shí)達(dá)到熱平衡時(shí)的表面工作溫度和環(huán)境溫度的差值。
高壓線束設(shè)計(jì)時(shí)顾复,要求:高壓線束工作溫度≥環(huán)境溫度+高壓線束溫升班挖,高壓線束使用時(shí)一般要求溫升不超過55 K。
3) 線徑
高壓線束線徑選取步驟如下芯砸。
① 確定高壓線束所連接的電氣部件上負(fù)載特性萧芙,特性包括穩(wěn)態(tài)電流強(qiáng)度、電壓要求假丧,瞬態(tài)條件和電流波形(平穩(wěn)双揪、脈沖、頻率等)包帚。
②根據(jù)穩(wěn)態(tài)電流強(qiáng)度盟榴,確定高壓線束的截面積,在125℃下婴噩,常見銅芯電纜線徑截面積與載流量的匹配參見表1。
③如果高壓線束的布置環(huán)境超過了線束允許的工作環(huán)境羽德,則必須選擇較大截面積的線束几莽。對(duì)于Tmax為180 ℃時(shí),線束截面積升一檔使用宅静,Tmax為250 ℃時(shí)章蚣,線束截面積升兩檔使用。例如,當(dāng)最大電流為150 A時(shí)纤垂,125 ℃情況下選用35 mm2的線束矾策,180 ℃情況下選用50 mm2的線束,250 ℃情況下選用70 mm2的線束峭沦。
4) 彎曲半徑
高壓線束的彎曲半徑對(duì)于高壓線束的電阻影響很大贾虽。高壓線束被過分彎曲后,線束折彎部分的電阻變大吼鱼,會(huì)造成線路壓降超大蓬豁。
對(duì)于線徑D小于等于15 mm的高壓線束,高壓線束的折彎半徑應(yīng)大于3D菇肃;當(dāng)線徑D大于15 mm時(shí)地粪,高壓線束的折彎半徑應(yīng)大于5D。
1.2 高壓線束用連接器的選型
1) 接器防護(hù)等級(jí)要求不低于IP67琐谤。
2) 連接器直接接觸防護(hù)滿足IPXXB的等級(jí)要求蟆技。
3) 連接器的絕緣電阻不小于500 MΩ,1000 V DC斗忌。
4) 連接器的工作電壓不低于車輛最高工作電壓质礼。
5) 連接器要帶有機(jī)械防呆功能,同時(shí)飞蹂,不同型號(hào)規(guī)格在顏色上也能加以區(qū)分几苍;以Amphenol PL系列連接器為例進(jìn)行說明危彩,如表2所示阻逮。
6) 連接器要具有高壓互鎖功能。
7) 連接器要帶有屏蔽環(huán)铣鹏,滿足高壓屏蔽線的壓接要求惊窖。
8) 連接器要具有二次鎖止功能刽宪,避免因使用過程中的誤操作或者顛簸導(dǎo)致高壓觸電風(fēng)險(xiǎn)。
1.3 高壓線束的制作
高壓線束的制作主要涉及高壓線束端子的壓接界酒、屏蔽層處理圣拄、防護(hù)以及絕緣電阻的檢測(cè)。
1) 高壓線束端子的壓接
高壓線束端子的壓接水平影響著高壓線束的電阻率毁欣,接觸電阻以及絕緣性能庇谆。評(píng)價(jià)端子壓接程度的好壞從這幾方面:端子端面壓著狀態(tài)、端子承受最大拉拔力凭疮、端子壓著后接觸性能阻抗綜合評(píng)價(jià)饭耳。
端子壓接不緊,端子承受最大拉拔力達(dá)不到要求执解,高壓導(dǎo)線容易從端子松脫寞肖,造成高壓安全事故;
端子壓接過緊,端子承受最大拉拔力有所下降新蟆,端子端面壓著結(jié)構(gòu)緊湊觅赊,端子壓著后接觸性能阻抗增大,在大電流的作用下琼稻,容易在端子壓接處局部發(fā)熱生成高溫區(qū)吮螺,能量損耗嚴(yán)重,甚至發(fā)生火災(zāi)欣簇。
因此通過從上述三方面檢測(cè)保證端子壓接到位规脸,具體檢測(cè)設(shè)備見圖1。
端子剖面分析儀熊咽,用于分析端子壓著端面導(dǎo)線分布?jí)航忧闆r莫鸭。拉力測(cè)試機(jī),用于測(cè)試驗(yàn)證端子壓緊情況横殴。電壓降測(cè)試儀被因,用于檢測(cè)端子壓著后接觸性能阻抗。
2) 高壓線束的屏蔽層處理
由于新能源商用車上高壓零部件屬于大電流工作器件衫仑,其工作期間梨与,會(huì)對(duì)車載低壓電器,尤其是控制器類部件文狱,產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾粥鞋,故高壓線束一般采用帶屏蔽層結(jié)構(gòu)。
高壓線束在制作過程中瞄崇,需要按照連接器的操作說明書呻粹,對(duì)高壓線上的屏蔽層進(jìn)行處理,以避免因屏蔽層處理不當(dāng)產(chǎn)生過量的電磁泄露苏研,影響其他車載器件或者通訊設(shè)備的正常工作等浊。
3) 高壓線束的防護(hù)
高壓線束在壓接完成后,根據(jù)其在車輛上的布置位置以及使用工況摹蘑,在其外表面要用橙色波紋管筹燕、編織物管或者紡織膠帶等外敷物進(jìn)行包裹,以增加其耐磨性衅鹿、隔熱性以及美觀性撒踪。常用的高壓線束外敷物及其特性見表3。
4) 高壓線束的絕緣電阻檢測(cè)
高壓線束是新能源商用車上的應(yīng)用最廣泛的高壓零部件大渤,也是最容易出現(xiàn)絕緣故障的高壓零部件制妄,因此,高壓線束的絕緣電阻測(cè)量是高壓線束制作過程中必須進(jìn)行的監(jiān)控項(xiàng)兼犯。高壓線束的絕緣電阻要求一般不低于500 MΩ,1000 V DC。
2 高壓線束在新能源商用車的布置
新能源商用車切黔,尤其是新能源城市物流車砸脊,因其結(jié)構(gòu)緊湊,布置空間緊張纬霞,對(duì)于高壓線束的布置提出了更高的要求凌埂。
高壓線束的布置,需要滿足以下幾個(gè)要求诗芜。
1) 高瞳抓、低壓線布置時(shí),盡量分開布置伏恐,以提高車輛的電磁兼容性能孩哑。
2) 高壓線束布置時(shí)的折彎半徑應(yīng)不小于其最小折彎半徑。
3) 高壓線從連接器接口處出來后翠桦,在允許出現(xiàn)高于連接器中心水平面進(jìn)行布置之前横蜒,必須先保證有一段高壓線處于連接器中心水平面之下,以保證雨水不會(huì)沿著高壓線束倒流進(jìn)高壓零部件內(nèi)部销凑,如圖2丛晌、圖3所示。
4) 高壓線束由于線徑較粗斗幼,折彎時(shí)需要的折彎力比較大澎蛛,因此在進(jìn)行高壓線束固定時(shí),在折彎處的兩端要用固定卡箍等可以長(zhǎng)期承受較大作用力的零件進(jìn)行固定蜕窿,如圖4中谋逻,在圖中標(biāo)記的1、2兩處地方需要分別用圖5中所描述的卡夾進(jìn)行固定渠羞。
5) 對(duì)于非受力部位的高壓線束進(jìn)行固定時(shí)斤贰,可以用尼龍?jiān)鷰нM(jìn)行捆扎、固定次询。
6) 高壓線束布置時(shí)荧恍,應(yīng)避開運(yùn)動(dòng)部件以及高溫部位。
7) 高壓線束布置和固定時(shí)屯吊,應(yīng)避開劇烈震動(dòng)區(qū)域送巡,并根據(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)盒卸,留有足夠的線長(zhǎng)骗爆,避免讓線束承受拉力或者張力。
8) 高壓線束要避免從尖銳物蔽介、金屬架邊緣摘投、焊接縫煮寡、車身上的固定孔處走線,避免因裝配操作犀呼、振動(dòng)摩擦使得高壓線束外敷物磨破幸撕,導(dǎo)致線束損傷而造成安全事故。
3 結(jié)束語
隨著新能源商用車的不斷推廣和應(yīng)用外臂,高壓線束在新能源車上的重要性會(huì)愈加凸顯坐儿。電動(dòng)汽車高壓線束作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng),有著廣闊的前景宋光,需要我們不斷地研究和改進(jìn)貌矿,以提高高壓線束的設(shè)計(jì)水平以及制作水平,從而提升電動(dòng)汽車的穩(wěn)定性和安全性罪佳。