高壓線束安全與架構(gòu)解析

來(lái)源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2022-12-15 10:18

高壓線束

在整車(chē)的動(dòng)力電纜系統(tǒng)中，我們可以將高壓線束分成如下表的幾個(gè)部件。

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但是，線束的劃分和整車(chē)的結(jié)構(gòu)和裝配工藝有很大的關(guān)系，不必拘泥于以上的劃分形式。力求達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、布局美觀、固定保護(hù)良好。此外、在線束的設(shè)計(jì)中，局部的線束需要采用轉(zhuǎn)接線等形式，需要具體車(chē)型而定。

高壓線束特點(diǎn)及安全設(shè)計(jì)要求

純電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行特點(diǎn)決定了高壓線束的特殊性；相比于低壓線束，高壓線束具有以下特點(diǎn)：

1、高電壓。車(chē)輛動(dòng)力電池額定電壓通常在300V以上，甚至某些車(chē)輛達(dá)到600V以上，要求線束組件的絕緣材料具有更高的耐電壓能力。

2、密封性。如母線輸出連接器，位置較低，需直面水和灰塵的侵蝕，要求有更高的防護(hù)等級(jí)。連接器防護(hù)等級(jí)一般要求IP67，部分特殊部位要求IP6K9K。

3、高耐熱。車(chē)輛大電流運(yùn)行時(shí)，焦耳效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致線束自身及周邊的溫度上升，要求線束具有更好的耐熱性能。高壓線束耐熱性能通常要達(dá)到125℃，甚至更高。

4、抗電磁干擾。電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)，反復(fù)變化的電器負(fù)荷與系統(tǒng)中大量采用的變頻技術(shù)，造成線束電壓、電流和頻率的劇烈波動(dòng)，產(chǎn)生較大的電磁干擾。通常高壓連接器均為 360°屏蔽，高壓電纜均選用屏蔽電纜。

5、耐久性能。高壓線束應(yīng)具有耐溫、耐候、耐腐蝕、耐振動(dòng)以及電纜耐刮磨等性能，并具備較大的安全余量和連接壽命，保證車(chē)輛可長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

連接器：線束連接器的作用是保證線纜與用電設(shè)備能夠便捷可靠的連接與拆卸。純電動(dòng)汽車(chē)高壓連接器的選型通常具有以下要求：

1）電性能。為了應(yīng)對(duì)高電壓、大電流的使用環(huán)境，連接器端子通常經(jīng)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以增加接觸面積，降低接觸阻抗；配合屏蔽電纜的應(yīng)用，連接器多采用金屬材質(zhì)或在內(nèi) 部設(shè)計(jì)屏蔽結(jié)構(gòu)以達(dá)到360°屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；參考高壓安全標(biāo)準(zhǔn)，連接器的耐電壓能力需≥2U+1000V（AC），絕緣電阻≥20MΩ。

2）環(huán)境性能。連接器工作溫度通常要求為-40~125℃；耐腐蝕、耐油、塑膠材質(zhì)具有阻燃性能；連接器最低防護(hù)等級(jí)為IP67，部分特殊要求需達(dá)到IP6K9K。

3）機(jī)械性能。連接器耐振動(dòng)和沖擊；具備自鎖和防呆結(jié)構(gòu)；插拔壽命≥500次；具備環(huán)?路互鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

安全要求：高壓警告標(biāo)志，B及電壓電線標(biāo)記要求

標(biāo)準(zhǔn)：電纜和線束外皮為橙色，高壓連接器可通過(guò)與之連接的線束來(lái)區(qū)分。

標(biāo)準(zhǔn)：黃底、黑框、黑箭頭

高壓連接器安全設(shè)計(jì)要求：

高壓連接器在不使用工具的情況下，應(yīng)無(wú)法打開(kāi)，但以下三種情況除外：

a) 高壓連接器分開(kāi)后，應(yīng)滿(mǎn)足 IPXXB 的防護(hù)等級(jí)要求；

b)?高壓連接器至少需要兩個(gè)不同的動(dòng)作才能將其從相互的對(duì)接端分離，且高壓連接器與其它某個(gè) 機(jī)構(gòu)有機(jī)械鎖止關(guān)系，在高壓連接器打開(kāi)前，該鎖止機(jī)構(gòu)必須要使用工具才能打開(kāi)；

c) 在高壓連接器分開(kāi)之后，連接器中帶電部分的電壓能在 1s 內(nèi)降低到不大于 30 Va.c. (rms) 且不大于 60 Vd.c.

高壓PDU安全設(shè)計(jì)要求：

a) 乘客艙內(nèi)、貨艙內(nèi)應(yīng)滿(mǎn)足IPXXD防護(hù)等級(jí)要求，乘客艙外、貨艙外應(yīng)滿(mǎn)足IPXXB防護(hù)等級(jí)要求；

b) 高壓警告標(biāo)志，工具拆解或者揭蓋保護(hù)設(shè)計(jì)，外殼打開(kāi)后1 s內(nèi)滿(mǎn)足下面要求：——電路電壓應(yīng)降到不超過(guò)60 Vd.c.

c) PDU殼體與電平臺(tái)間的連接阻抗應(yīng)不大于 0.1 Ω

充電插座要求：插合時(shí)滿(mǎn)足IP55，蓋上防護(hù)蓋時(shí)滿(mǎn)足IP54

交流充電插座要求：斷開(kāi)時(shí)絕緣電阻大于1MΩ，有端子與電平臺(tái)相連。

高壓架構(gòu)

高壓架構(gòu)：是一個(gè)以需求為導(dǎo)向，以功能實(shí)現(xiàn)方式為主導(dǎo)的平臺(tái)化技術(shù)方案。

與系統(tǒng)平臺(tái)化相互支撐；

以平臺(tái)車(chē)型的需求為基礎(chǔ)，兼顧成本，質(zhì)量、性能等因素，綜合平衡、優(yōu)化的結(jié)果。

包括高壓部件高度集成化、電源分配、系統(tǒng)電路原理、功能安全等設(shè)計(jì)內(nèi)容。

高壓電器系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

功能需求→高壓安全→成本控制→拓展升級(jí)→售后維護(hù)（優(yōu)先程度逐漸降低）

分布式架構(gòu)：

三合一集成架構(gòu)：

五合一集成架構(gòu)：

從上表可以看出不同高壓架構(gòu)的連接器數(shù)量差別：大電流連接器五合一集成架構(gòu)相對(duì)于分布式架構(gòu)和三合一集成架構(gòu)減少了2對(duì)，成本上減少約28%；小電流連接器五合一集成架構(gòu)和三合一集成架構(gòu)相對(duì)與分布式架構(gòu)減少了4對(duì)，成本上減少約 40%。