高壓線束設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-09
高壓線束設計的實例教程
高壓線束的布置，需要滿足以下幾個要求：
1） 高、低壓線布置時，盡量分開布置，以提高車輛的電磁兼容性能。
2） 高壓線束布置時的折彎半徑應不小于其最小折彎半徑。
3） 高壓線從連接器接口處出來后，在允許出現高于連接器中心水平面進行布置之前，必須先保證有一段高壓線處于連接器中心水平面之下，以保證雨水不會沿著高壓線束倒流進高壓零部件內部，如圖2、圖3所示。
4） 高壓線束由于線徑較粗，折彎時需要的折彎力比較大，因此在進行高壓線束固定時，在折彎處的兩端要用固定卡箍等可以長期承受較大作用力的零件進行固定，如圖4中，在圖中標記的1、2兩處地方需要分別用圖5中所描述的卡夾進行固定。
5） 對于非受力部位的高壓線束進行固定時，可以用尼龍扎帶進行捆扎、固定。
6） 高壓線束布置時，應避開運動部件以及高溫部位。
7） 高壓線束布置和固定時，應避開劇烈震動區域，并根據線束布置部位的振動幅度、運動件的最大運動包絡，留有足夠的線長，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、金屬架邊緣、焊接縫、車身上的固定孔處走線，避免因裝配操作、振動摩擦使得高壓線束外敷物磨破，導致線束損傷而造成安全事故。
未完待續
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展開 近幾年來，隨著全社會對環境保護的日益重視，在國家的大力倡導和政策鼓勵下，新能源汽車得以快速發展和推廣，尤其是在城市公交以及城市物流領域，新能源車已經得到了很大范圍的推廣，成為城市發展的一道靚麗風景線。
1 高壓線束的設計
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力能源。高壓線束設計主要涉及高壓線束的工作電壓、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。
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額定功率都比較大，普遍在50~150 kW之間，在某些新能源重卡上，驅動電機額定功率可達200 kW以上。
為了盡可能地減小在對高壓系統傳輸過程中的能量損失以及電流對電氣系統的沖擊，就得適當地提高整車動力部分電氣系統的工作電壓，新能源商用車的高壓零部件工作電壓一般在540~600 V DC，最高工作電壓可達750 V DC左右。根據電動汽車的電壓級別為B級，所以高壓線束的工作電壓一般選擇在1000 V DC或者1500 V DC。
2） 工作溫度以及溫升
溫度包括工作環境溫度、工作溫升以及線束工作溫度。
目前一般環境溫度在-40 ℃~+85 ℃，高壓線束表面長期允許最大工作溫度為125 ℃，對于某些特殊用途的高壓線束，其最大工作溫度可達150 ℃。高壓線束的允許工作溫升就是高壓線束在工作時達到熱平衡時的表面工作溫度和環境溫度的差值。
高壓線束設計時，要求：高壓線束工作溫度≥環境溫度+高壓線束溫升，高壓線束使用時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。
① 確定高壓線束所連接的電氣部件上負載特性，特性包括穩態電流強度、電壓要求，瞬態條件和電流波形（平穩、脈沖、頻率等）。
展開 今天在網上搜羅了一些系能源汽車的高壓線束布置及固定的圖片，看一下我們新能源汽車管線路的精細化程度怎樣？另外各家高壓線束的固定形式、高壓接口一并了解下。
新能源汽車發展初期，一般車輛是由燃油車的平臺更換了電驅動部分，不是單獨設計的平臺，另外由于高壓零部件的集成度不高，前期的新能源車高壓倉布置相對比較混亂，高壓線束也沒有專用的固定夾固定，給人的感覺沒有管線路的規劃。
以以下車型為例，部件集成度低，高壓部件間的連接線多，且線束路徑及接口方向缺少一定的規劃，高壓線束使用類似卡箍或者使用軋帶進行固定，整觀高壓線束布置的形狀如同“八爪魚”，我們就叫它八爪魚固定式吧。
我們也不乏從中看到一些車型精巧的設計，這些設計師還是費勁了心思的，截至現在我感覺最好的一個設計就是榮威的電機控制器上高壓線束的固定，固定經過了精心設計，看起來很舒服，而且連接器也使用了不同顏色進行防呆設計。
并且經過后期的車型又對高壓線夾進行了優化，進行了專業化的設計，非常棒，橙色的線夾匹配橙色波紋管，視覺上相當協調。
奇瑞、長安也有類似的設計，在高壓部件上設計高壓線束固定點，提升美觀性，并且防止插件尾部受力。
我們再看一下造成新勢力小鵬G3，針對高壓倉，提升感官的方式非常直接，那就是蓋住不讓你看，一遮擋百丑，其實我認為這也不乏是一個好的辦法，其實前高壓倉零部件太多，真想布置出橫平豎直的狀態確實非常難，而且高壓線束又比低壓線束硬，簡直沒可能，在線束設計可靠的前提下，使用擋板也不能說不是個好的辦法。
去掉蓋板之后的高壓倉的狀態，還不錯。
展開 線束拓撲設計是架構設計中一項重要內容，受電氣架構、電源分配、主機廠流水線、裝配工藝的影響很大。而線束拓撲的最終形態，也會反過來影響整車電氣架構、電源分配、零件制造、整車安裝等。
對于高壓線束拓撲設計來說，由于高壓電器件普遍體積大，要求的安全系數高，因此在新能源車型處于前期開發階段時，高壓線束拓撲架構的設計工作就應該盡早介入。
在設計之初，需要明確一點，不論高低壓線束，其拓撲設計不能一概而論，無法遵循單一的形式，而是要從整車層面，在滿足預設功能的前提下，以最少的原材料和最高的成產、裝配效率為目標導向來進行全方位的考量。
要全面了解高壓線束拓撲最簡單和直觀的方法就是從熟悉的傳統低壓線束出發，先行了解傳統燃油車和新能源車在整車電氣系統和電氣件上的差異，衍生到高壓線束拓撲和低壓線束拓撲的差異。
新能源車型與燃油車的差異
傳統燃油車最基本和關鍵的技術在于四大系統和八大機構。
八大機構是針對發動機而言的，點火系統、潤滑系統、冷卻系統、燃油供給系統、啟動系統、曲柄連桿系統、配氣機構和凈化裝置。四大系統則主要針對底盤而言，分別為傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統。
1.動力系統差異
純電動汽車和燃油車最大的區別在于動力系統的不同。
傳統燃油車的動力系統由發動機總成和變速箱總成構成。燃油在發動機氣缸內燃燒，使氣缸內的氣體迅速膨脹，推動活塞運動，產生動力。動力經離合器\變速箱\傳動軸\主傳動器\差速器\驅動輪，驅動輪轉動給地面一個力，地面給車輪一個反作用力即牽引力，最終使車輛開始行駛。
展開 車輛運行條件和使用環境的特殊性，導致高壓線束成本昂貴。設計中，應避免結構與規格的過度選配，造成成本上升。
高壓線束負荷計算
車輛的動力電池除了驅動動力電機外，還為動力轉向、空調采暖、DC/DC轉換器等大功率用電設備提供電能，同時接收交流充電機提供的慢充電流、外部充電樁提供的快充電流，以及車輛制動時電機的能量回饋電流，為此車輛設計高壓分配器與高壓線束進行電能的分配和傳輸，如圖1所示。
純電動客車在不同工況運行時，電器設備的用電負荷變化較大，所以線束設計需要綜合考慮電器負載的額定電流、峰值電流及工作時間等參數。以純電動客車的電機系統為例，根據電機功率計算變頻器的輸入峰值功率Pb1：
動力電池在整車大負荷運行時，往往會造成較大的電壓降。根據鋰電池充放電曲線，此壓降按低于標稱電壓的10%計算，則電機變頻器的峰值輸入電流Ibmax：
用上述方法計算出主要電器負載的功率和電流，如表1所示。
高壓線束選配設計及安裝控制
高壓線束主要由線纜、插接件、防護結構和固定件等部分組成。
根據連接部件和使用環境的不同，對線束各部分的設計要求也有所不同。
2.1線纜的選配設計
線纜的選配內容主要是確定導線截面積和絕緣層材質。目前高壓線纜已有成熟的標準體系，結構上分為單芯和多芯電纜，導線主要采用軟銅絞線，以滿足導線內阻和柔軟彎曲的使用要求；絕緣層要求耐溫阻燃，多為復合結構，常見有交聯聚烯烴和PVC材質；對于防電磁輻射功能，主要通過絕緣層內部的裸銅網或線纜外層的鍍錫銅網實現屏蔽，其編制密度≥90%；按安全標準規定，動力電纜顏色為橙色或外套橙色護管。
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隨著電動汽車技術的不斷進步，對車輛功率和電壓的要求也越來越高。高壓線束作為電動汽車的核心部件之一，承載著高電壓和高電流的重任，其性能和質量直接關系到電動汽車的安全和可靠性。
一、高壓線束的發熱與散熱問題
在電動汽車中，高壓線束內部有高壓、高電流的電能通過，很容易產生熱量，導致線束溫升。溫升過高影響汽車的使用安全，因此，高壓線束的散熱問題必須引起足夠的重視。
為有效降低線束的溫升
散漫說，特斯拉作為新能源車中的明星企業，本文我們簡單的介紹下其Model S的高壓系統，包括高壓系統的工作原理，配電系統工作原理，高壓線束的一些基本信息，希望能夠幫助到廣大線束工程師。以下為正文。
1 高壓系統介紹
Model S的動力系統的分布示意圖如下圖所示，可以清晰看到各個系統的分布位置。
Model S高壓總成主要包含以下幾部分
高壓線束屬于高安全件，所以高壓線束的設計及布置至關重要。整車高壓線束主要涉及到線束走向、線徑、高壓連接器、充電口的類型和應用、屏蔽、高壓線束固定、高壓線槽、高壓互鎖等。
在很多混合動力汽車中，直流電纜組件從汽車尾部（在這里與汽車的混合動力電池組相連接）一直延伸到發動機室蓋下方的變頻器上。由于大部分高壓線束都位于汽車底盤部位（夾在動力電池組和底盤之間），因此能受到很好的保護。
正式實施修訂后的《新能源汽車生產企業及產品準入管理規定》，將進一步放寬了新能源汽車生產企業準入門檻，促進我國新能源汽車產業高質量發展。作為新能源汽車供應鏈必不可少的組成部分，高壓線束必將成為又一高速成長的行業。
高壓
電壓等級
電動汽車的電壓級別為B級
直流
DC60V<U≤DC1000V
散漫說，為了更好的轉入高壓線束系統的設計，本文將按高壓系統的學習邏輯層級不斷深入，從高壓系統的組成，高壓系統的電氣連接關系，高壓線束的劃分及設計考慮，高壓系統原理圖，這幾個方面逐步深入，知識點匯總以便對電動車高壓系統有個總體上的認識。以下為正文。
散漫說，在進行高壓線束空間布置前，通常已經確定了設備端在整車上的位置， 此時進行高壓線束布置，需結合車輛 3D 數據合理布線，過程中應注意高壓線束的保護、固定和隱蔽。本文主要介紹高壓線束布置要點，以下為正文。
一般的，高壓設備的布置和線束的布置也是相關聯的，需要相互考慮。布置方案的確定并不是由單方面進行鎖定的。
1、 HV 線束空間布置基本原則：
應盡量避免 HV 線束從乘客艙走線
散漫說，這篇文章應該涵蓋了絕大多數線束三維布置的要點了。線束三維布置設計的質量直接影響到樣車試制的品質，高效的三維布置可以減少試制過程出現的問題，保證整車線束開發時間匹配整車開發流程。
本節主要是總結線束三維布置的一些規范要求，提升線束工程師三維布置設計的內功。
線束三維布置設計一般從這幾個方面來考慮，即：
要求線束易于裝配，裝配工藝性好
要求保證線束的可維修性
對于高壓線束拓撲設計來說，由于高壓電器件普遍體積大，要求的安全系數高，因此在新能源車型處于前期開發階段時，高壓線束拓撲架構的設計工作就應該盡早介入。
在設計之初，需要明確一點，不論高低壓線束，其拓撲設計不能一概而論，無法遵循單一的形式，而是要從整車層面，在滿足預設功能的前提下，以最少的原材料和最高的成產、裝配效率為目標導向來進行全方位的考量。
1、 高壓電電磁兼容性設計
由于純電動汽車上存在高壓交流系統，具有較強的電磁干擾性，因此高壓線束設計時電源線與信號線盡量采用隔離或分開配線；電源線兩端考慮采用隔離接地，以免接地回路形成共同阻抗耦合將噪聲耦合至信號線；輸入與輸出信號線應避免排在一起造成干擾；輸入與輸出信號線盡量避免在同一個接頭上，如不能避免時應將輸入與輸出信號線錯開放置。
1、 高壓電電磁兼容性設計
由于純電動汽車上存在高壓交流系統，具有較強的電磁干擾性，因此高壓線束設計時電源線與信號線盡量采用隔離或分開配線；電源線兩端考慮采用隔離接地，以免接地回路形成共同阻抗耦合將噪聲耦合至信號線；輸入與輸出信號線應避免排在一起造成干擾；輸入與輸出信號線盡量避免在同一個接頭上，如不能避免時應將輸入與輸出信號線錯開放置。
