純電動汽車高壓線束的案例
純電動汽車高壓線束成本優化研究
1引言
目前國內新能源汽車市場競爭越發激烈，隨著國產特斯拉的降價和大眾的電動車型加入，后續競爭會更加白熱化。汽車企業只有憑借高品質、高價值的產品和領先的技術，才能在激烈的新能源汽車市場中占有一席之地。各大車企在技術不斷創新的同時，也在重點關注零部件成本優化，提高產品力和提升企業競爭力。高壓線束是純電動汽車中高價值的零部件，也是成本優化的主要零件。
2高壓線束簡介及生產工藝
高壓線束將高壓系統上各個部件相連，作為高壓電源傳輸的媒介，是電動汽車上動力輸出的主要載體，主要用于傳輸電能及屏蔽外界信號干擾。高壓線束具有高電壓、大電流、防護等級高及抗電磁干擾等特點，是純電動汽車高壓系統的神經網絡，是整車性能和安全的關鍵零部件。
純電動汽車高壓線束一般分為動力電池高壓線束、電機控制器高壓線束、快充插座線束、慢充插座線束、空調系統線束及充電高壓線束，其中充電高壓線束是指連接高壓配電盒到車載充電機、空調壓縮機和動力電池包加熱器之間的線束。
高壓線束主要由高壓連接器、高壓線纜、包覆物（膠帶、熱縮管、波紋管、耐磨自卷管等）、護板等組成。高壓線束生產工藝流程主要有裁線、附件預裝、端子壓接/超聲波焊接、屏蔽壓接、線束總裝及電檢。
3高壓線束成本構成分析
高壓線束成本由物料成本、加工費、包裝運輸費及利管費構成，高壓線束物料成本主要由線束技術方案決定，其中加工費包含了人工成本、動力費、設備折舊費及低值易耗品等費用。以下為某車型高壓線束成本構成比率圖（見圖1）及高壓線束物料成本構成比率圖（見圖2），高壓線束物料成本占線束總成本比率約73.8%。
展開 純電動汽車整車級高壓線束開發
高壓線束整車布置
圖1為純電動汽車高壓部件布局圖。通過純電動汽車高壓部件的布局位置來合理布置電池到PDU、電機控制器到電機、交直流充電等各個高壓部件之間的高壓連接線束。
高壓線束如需要通過銳邊或過孔時應設計相應的保護結構或方式，在前期對于整車開發時線束的布置時需要盡量避開熱源振動源不然與之要保持足夠的距離。
高壓線束均具有較大的外徑和重量，為避免應力的集中，線纜最小彎曲半徑一般要大于該線徑直徑的5倍，要合理分
布載荷，需要增加支撐固定裝置，線束直線布置固定點間距≤300mm，過彎布置固定點分別在弧線的兩個端點固定，固定點與連接器間距≤150mm，才得以承受線束的重量和振動載荷。
固定裝置必須采用汽車級扎帶和絕緣支架等。
驅動電機線束需要考慮部件運動與振動的影響，要對線束的尺寸進行合理設計，既要滿足長度分布的應力，也要避免過長導致的線束堆積。對于線束運動要增加膠圈緩沖和導向槽的固定結構，避免線束與其它零組件剮蹭，導致線束損傷。
線束布置過程中要考慮EMC電磁干擾因素，采用屏蔽高壓線纜，避免高頻噪聲發射，高低壓線纜必須分開排布，避免線束相互交叉重疊造成相互干擾。
考慮線束布置的美觀性，走向需與依附件方向一致，避免斜方向，對于發艙內線束盡量在結構件或零組件的下方或內側走線，整車底部外露高壓線束應采用護管、護板進行遮蔽防護。
考慮安裝與維護，對于同一部位的接插件為防止錯插應選用不同的規格和定位方式的接插件，接插件末端需要留有一定量的余量以便插拔。
考慮高壓安全性，此高壓電已超出人體安全電壓，車身不能像低壓系統一樣的搭鐵方式，必須采用雙軌制。
展開 【眼見為實】電動汽車前艙高壓線束
【眼見為實】電動汽車前艙高壓線束
電動汽車整車級高壓線束開發注意事項
上圖為電動汽車高壓電氣件布局圖，純電動汽車高壓部件的布局位置來合理布置電池到PDU、電機控制器到電機、交直流充電等各個高壓部件之間的高壓連接線束。
高壓線束如需要通過銳邊或過孔時應設計相應的保護結構或方式，在前期對于整車開發時線束的布置時需要盡量避開熱源振動源不然與之要保持足夠的距離。
高壓線束均具有較大的外徑和重量，為避免應力的集中，線纜最小彎曲半徑一般要大于該線徑直徑的5倍，要合理分布載荷，需要增加支撐固定裝置，線束直線布置固定點間距≤300mm，過彎布置固定點分別在弧線的兩個端點固定，固定點與連接器間距≤150mm，才得以承受線束的重量和振動載荷。固定裝置必須采用汽車級扎帶和絕緣支架等。
驅動電機線束需要考慮部件運動與振動的影響，要對線束的尺寸進行合理設計，既要滿足長度分布的應力，也要避免過長導致的線束堆積。對于線束運動要增加膠圈緩沖和導向槽的固定結構，避免線束與其它零組件剛蹭，導致線束損傷。
線束布置過程中要考慮EMC電磁干擾因素，采用屏蔽高壓線纜，避免高頻噪聲發射，高低壓線纜必須分開排布，避免線束相互交叉重疊造成相互干擾。
考慮線束布置的美觀性，走向需與依附件方向一致，避免斜方向，對于發艙內線束盡量在結構件或零組件的下方或內側走線，整車底部外露高壓線束應采用護管、護板進行遮蔽防護。
考慮安裝與維護，對于同一部位的接插件為防止錯插應選用不同的規格和定位方式的接插件，接插件末端需要留有一定量的余量以便插拔。
考慮高壓安全性，此高壓電已超出人體安全電壓，車身不能像低壓系統一樣的搭鐵方式，必須采用雙軌制。
2 線纜選型
2.1 電纜線徑
依據整車各個高壓電氣元件布局圖分清主回路和支路，確定高壓線束所連接的高壓部件的負責特性。特性包括工作電壓、額定功率、峰值功率、額定電流、峰值電流、持續時間等。
展開 
剖析瑞虎3xe電動汽車高壓線束系統環路故障
奇瑞旗下的新能源電動SUV—瑞虎3xe正式上市。本文將對瑞虎3xe電動汽車高壓線束系統環路故障進行簡析。值得注意的是，要保持高壓插件的線束端和配電盒端在正常插合狀態下，進行下述各項環路檢測。
一、放電環路互鎖故障
1．配電盒內部故障
拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒端低壓插件1孔和2孔是否導通（圖1、圖2），導通則說明配電盒內放電環路互鎖回路為正常。如果不導通，則說明配電盒內部回路異常。
2．低壓回路故障
（1）拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端1孔（見圖2線束端低壓插件）與動力電池管理系統（BMS）轉接低壓插件整車線束端4孔（圖3、圖4）是否導通。
（2）然后再用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端2孔與主駕座椅下方的整車控制器（VCU）插件的38孔（圖5）是否導通。
上述檢測，如果導通則說明低壓回路正常，如果不導通則需檢測低壓相關回路。
二、附件環路互鎖故障
1．配電盒內部故障
拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒端低壓插件7孔與8孔是否導通（圖2），導通則說明配電盒內放電環路互鎖回路為正常。如果不導通，則說明配電盒內部回路異常。
2．低壓回路故障
（1）拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端7孔與主駕座椅下方的VCU插件的50孔（圖5）是否導通。
（2）再用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端8孔與VCU插件的45孔（圖5）是否導通。
上述檢測，如果導通則說明低壓回路正常，不導通則需檢測低壓相關回路。
展開 電動汽車高壓線束接觸電阻（電壓降）測試方法及 標準
使用謹慎，確保交配是沿著終端中心線，以防止可能會扭曲任何端子的側壓力。將被測試端子固定到安裝表面，以便在整個測試過程中保持正確的插入深度。
5.組裝如圖下圖 所示的測試電路，電流電阻測試裝置。調整電源，為步驟 1 所選的導體提供 5A /平方毫米導體截面所需的測試電流。所選導體的橫截面面積見 ISO 6722-1、SAE J1127 或 SAE J1128。可以對一個以上的端子對進行串聯測試。對于毫伏測試引線的放置，請參閱下圖用于連接電阻毫伏引線位置。記錄使用的測試電流。
6.使用在步驟 5 中確定的測試電流，測量并記錄在測試期間要使用的導體尺寸和絕緣類型的150mm 上的毫伏降。對于測試端板型連接器，并測量僅 75mm 導體上的毫伏降。對于每一側超過 75±3mm 的附著點，按步驟 9額外的導線電阻應被測量和減去。建議將振動引線附加在初始保持點之外，導致引線＞75 毫米引線。
7.選擇測量的首選方法(焊接感應線或探針)并記錄所選擇的方法。在任何一種情況下，必須對所有絞合電纜焊接感應測點T1。對于端板型連接器，T2 根據 上面連接到端板端子。所有毫伏引線必須不大于0.22mm 2 。
8.為步驟 5 中確定的電流設置電源，并至少等待 30 分鐘，以確保測試電流穩定在適當的值。根據制造商的建議，給所有其他測試設備足夠的時間來加熱和穩定。
9.使用步驟 5 中確定的測試電流，測量并記錄測試點 T1 和 T2 之間的毫伏電壓降(mVD)讀數。在下面的方程式中使用這些值來計算整個連接的電壓降，包括壓接和端子接觸。對于端板型連接器，按照 步驟5 ， T2 被連接到端板連接器的“尾部”。
展開 派歌銳|車規級電動汽車高壓線束：滿足高要求，確保安全與性能
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，可以采取多種措施。首先，可以優化線束設計，增加散熱面積或在線束內部設置散熱片等散熱結構，以提高散熱效果。其次，可以選用高質量的材料來制造高壓線束，有效降低線束內部的溫度，減少溫升過高帶來的風險。
二、高壓線束的抗老化性能
在電動汽車的使用過程中，高壓線束需要經歷長時間的高溫、高濕、高電壓等惡劣環境，因此其抗老化性能至關重要。為了確保高壓線束的有效抗老化，汽車線束制造商派歌銳選用具有良好耐高低溫性能、耐彎曲和抗撕等性能的材料，以確保汽車線束在高溫、低溫、潮濕等環境下保持穩定的性能。此外，派歌銳對高壓線束進行嚴格的耐久性測試，如振動測試、溫度循環測試、插拔壽命測試等，以確保其在長時間的使用過程中不會出現性能下降或損壞。
三、電磁輻射的控制
高壓線束在工作時會產生電磁輻射，如果電磁輻射過強，可能會對其他電子設備產生干擾，影響車輛的正常運行。因此，制造商需要采取合理措施將電磁輻射控制在合理范圍內。
首先，派歌銳在高壓線束內部設置屏蔽層，以減少電磁輻射的泄漏。此外，還可以通過優化高壓線束的走向和固定方式等措施來降低電磁輻射的影響。
四、柔韌性和彎曲性的要求
由于電動汽車內部空間有限，且高壓線束需要連接多個高壓部件，因此其柔韌性和彎曲性至關重要。
展開 電動客車高壓線束設計
1高壓線束工作特點及負荷計算
1.1與傳統內燃機車型的區別純電動客車的行駛特點和運行工況與傳統內燃機車型的區別：
1）安全要求。為了滿足車輛動力性要求，本項目車型配置額定電壓384V容量100Ah的聚合物鋰離子電池組，應保證高壓系統運行安全，并具備觸電防護措施。
2）工況復雜。車輛主要在城市運行，路況相對復雜，頻繁地起步、加減速和制動停車，電器負荷變化大，同時還要考慮制動能量回饋對電器系統的影響。
3）多電壓系統。車輛中有12V低壓直流電源、動力電池高壓直流電源以及220V充電交流電源三種電壓系統。
4）工作時間長。車輛充電時間為8~10h，系統應在無人看管的條件下長時間可靠運行。
高壓線束工作特點
純電動客車的運行特點決定了線束的特殊性，相比低壓線束，高壓線束具有以下特點：1）高電壓。車輛動力電池最高電壓達到420V，要求線束絕緣材料具有更高的介電強度和規格尺寸。
2）大電流。動力電池容量為100Ah，按國標試驗方法的恒流放電9I3計算[1]，輸出電流可達300A，線束能夠穩定運行，就需要更大的連接器接觸面積和導線截面積。
3）密封性。水和灰塵的侵蝕將導致線束絕緣性能下降，造成高壓擊穿、漏電等安全隱患，要求線束有更高的防護等級。
4）高耐熱。車輛大電流運行時的焦耳效應會產生熱量，導致線束自身和周圍溫度上升，使線束產生更大的溫升[2]，要求線束具有更好的耐熱性能，客車國標規定非熱源附件線束的耐溫為105℃[3]，高壓線束耐熱性一般要達到125℃，甚至更高。
5）抗電磁干擾。
展開 汽車高壓線束制作基本流程
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
交流
15HZ-150Hz AC25V<U（rms）≤AC660V
高壓線束的要求
基于600V高壓架構，新能源車高壓線束相比傳統線束安全性、可靠性要求更高。
1.耐高電壓高電流
2.高防護等級
3.電磁屏蔽
4.絕緣性
5.耐高溫
6.高耐久
高壓線束的優勢
相比于傳統線束零部件多而雜、生產效率和毛利較低的現狀。高壓線束零部件少，復雜性較低、定價高、毛利遠高于低壓線束。
展開 新能源汽車高壓線束安全設計
設計冗余
人生很多時候都在追求對的時間遇上對的人，追求這種“剛剛好”的狀態，但是做產品開發設計是不能僅滿足于“剛剛好”，特別是電動汽車的高壓系統耐久安全設計。
電動汽車相較于傳統然于汽車，擁有
復雜的
高壓零部件
、高壓線束、高壓接插件等大功率高壓用電器。這些大功率高壓用電器在使用過程中由于長時間通過幾十甚至幾百安培的大電流.
根據熱量累計公式：
Q=I2Rt
：
①通過大電流的用電器
電阻R的增大
，高壓用電器的
發熱量也會增大
；
②在超過一定安全閾值的情況下，可能導致
高壓用電器燒蝕和起火
。
基于此風險， 就要求在高壓用電器的設計和選型時，必須考慮實際的
使用需求
和
冗余保護
。
比如：
線束線徑設計是否足夠大
線束內阻是否足夠小
高壓連接接頭和觸點是否足夠牢靠
高壓連接螺栓扭矩是否足夠等等
（高壓接插件接口狀態完好）
（電池主高壓線束狀態完好）
如不滿足以上要求，從實車表現來說，將存在
因虛接打火導致高壓連接點燒蝕變色
甚至發黑
、
高壓線束外皮發熱變形發黑或碳化
等現象。
展開 新能源汽車高壓線束安全設計
設計冗余
人生很多時候都在追求對的時間遇上對的人，追求這種“剛剛好”的狀態，但是做產品開發設計是不能僅滿足于“剛剛好”，特別是電動汽車的高壓系統耐久安全設計。
電動汽車相較于傳統然于汽車，擁有
復雜的
高壓零部件
、高壓線束、高壓接插件等大功率高壓用電器。這些大功率高壓用電器在使用過程中由于長時間通過幾十甚至幾百安培的大電流.
根據熱量累計公式：
Q=I2Rt
：
①通過大電流的用電器
電阻R的增大
，高壓用電器的
發熱量也會增大
；
②在超過一定安全閾值的情況下，可能導致
高壓用電器燒蝕和起火
。
基于此風險， 就要求在高壓用電器的設計和選型時，必須考慮實際的
使用需求
和
冗余保護
。
比如：
線束線徑設計是否足夠大
線束內阻是否足夠小
高壓連接接頭和觸點是否足夠牢靠
高壓連接螺栓扭矩是否足夠等等
（高壓接插件接口狀態完好）
（電池主高壓線束狀態完好）
如不滿足以上要求，從實車表現來說，將存在
因虛接打火導致高壓連接點燒蝕變色
甚至發黑
、
高壓線束外皮發熱變形發黑或碳化
等現象。
展開 
新能源汽車高壓線束布置方案
線束設計方案
目前新能源車輛主要有純電動汽車和混合動力汽車兩種形式，針對于整車線束設計而言， 區別于傳統汽油車整車線束，有高壓線束和低壓線束，不同形式新能源車輛的線束設計采用了不同形式的設計方式和布置方案。
2.1 高壓線束設計方案
高壓線束在新能源車輛上主要提供高壓強電供電作用，因此對于線束的設計及布置尤為重要，主要遵循以下幾個方面的原則：
01
線束走向設計、線徑設計：
高壓線束設計采用雙軌制，由于高壓已經超出人體安全電壓，車身不可作為整車搭鐵點，因此高壓線束系統的設計上，直流高壓電回路必須嚴格執行雙軌制。高壓線束可分為電機高壓線、電池高壓線、充電高壓線等。
02
高壓連接器選型：
高壓連接器主要負責高壓高電流連接和傳輸，并負責高壓回路的人機安全。
展開 新能源汽車高壓線束的十大特點
作為新能源汽車的零部件應該從兩個方面盡可能地優化：一是盡量降低騷擾的強度；二是盡可能地提高抗騷擾的能力。
整車范圍內首先保證零部件的EMC符合標準要求，通過線束將各個控制單元聯系在一起。新能源汽車整車級屏蔽設計的重點應是高壓系統的布局、屏蔽設計以及CAN通信網絡的抗干擾處理。首先盡量要求高壓線束沿著車身布置，優化整車電磁輻射的環路，同時利用車身形成封閉的屏蔽艙。同時屏蔽高壓電纜和連接器也是一種減少不必要的電磁干擾經濟有效的方法，通過一系列標準的實驗顯示了屏蔽電纜和連接器能夠有效減少在100kHz到200MHz頻率范圍內的不必要的干擾。目前國內車型全部采用屏蔽高壓線，日系車也有應用屏蔽網包覆在高壓線外側，插件處處理實現屏蔽連接。為了避免高壓線束傳輸強電電流時產生電磁干擾，導致低壓線束對控制單元供電及信號傳輸受到電磁干擾的風險，一般采用高壓線束與低壓線束分層設計，距離保證在200-300mm內。
下列是常見幾種電纜對EMC方案介紹。
實驗結果表明：鋁管和編織網分段組合在0-1GHZ頻率范圍內的的屏蔽效果最佳。
6 耐久性
新能源汽車上的電源和各種電氣零件通過線束來實現電路物理連接，線束分布遍布全車。如果把動力系統比作汽車心臟的話，那么線束就是汽車的神經網絡系統它負責整車各個電器零件之間的信息傳遞工作。隨著人們對舒適性、經濟性、安全性要求的不斷提高，汽車上的電子產品種類也在不斷增加，汽車線束越來越復雜線束的故障率也相應增加。這就要求提高線束的可靠性和耐久性等性能。端子和連接器是決定系統可靠性的重要內容，也是整個線束的重要組成部分。由于部分端子和連接器的工作環境惡劣，端子和連接件中容易發生各種各樣的故障，如腐蝕、老化以及在振動的作用下松動等問題。
展開 新能源汽車高壓線束技術規范
GB/T 2423.17 電工電子產品基本環境試驗規程-鹽霧試驗
GB 4208 外殼防護等級（IP代碼）
GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kv及以下軌道交通車用電纜
GB 14315 電力電纜導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管
GB/T 14691 技術制圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽車 安全要求 第2部分功能安全和故障防護
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要求 第3部分 人員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導充電系統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電系統電動車輛與交流直流電源的連接要求
GB/T 18488.1 電動汽車車用電機及其控制器技術條件
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備基本技術條件
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編號規則
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規則
Q/TEV 31307 電動汽車動力系統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測量車載電線束高壓連接-試驗方法和一般性能要求
三、術語和定義
（1）.工作電壓：在任何正常工作狀態下，電氣系統可能產生的交流電壓（均方根值rms）或直流電壓的最高值（不考慮瞬時電壓）。
（2）.高壓：根據具體的電壓等級，電動汽車的電壓級別為B級。
直流：DC60V<U≤DC1000V.
交流：（15HZ-150Hz）AC25V<U（rms）≤AC660V.
展開 新能源汽車高壓線束技術規范
GB/T 2423.17 電工電子產品基本環境試驗規程-鹽霧試驗
GB 4208 外殼防護等級（IP代碼）
GB/T 12528-2008 交流額定電壓3kv及以下軌道交通車用電纜
GB 14315 電力電纜導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管
GB/T 14691 技術制圖 字體
GB/T 18384.2 電動汽車 安全要求 第2部分功能安全和故障防護
GB/T 18384.3 電動汽車 安全要求 第3部分 人員觸電防護
GB/T 18487.1 電動車輛傳導充電系統 一般要求
GB/T 18487.2 電動車輛傳導充電系統電動車輛與交流直流電源的連接要求
GB/T 18488.1 電動汽車車用電機及其控制器技術條件
GB/T 19596 電動汽車術語
QC/T 413 汽車電氣設備基本技術條件
Q/TEV 100 整車產品圖樣及技術文件編號規則
Q/TEV 31306 電動汽車線束號編號規則
Q/TEV 31307 電動汽車動力系統線號編號規則
SAE J1654 高壓電纜
SAE J1673 電動汽車高壓電纜總成設計
SAE J1742 道路測量車載電線束高壓連接-試驗方法和一般性能要求
三、術語和定義
（1）.工作電壓：在任何正常工作狀態下，電氣系統可能產生的交流電壓（均方根值rms）或直流電壓的最高值（不考慮瞬時電壓）。
（2）.高壓：根據具體的電壓等級，電動汽車的電壓級別為B級。
直流：DC60V<U≤DC1000V.
交流：（15HZ-150Hz）AC25V<U（rms）≤AC660V.
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