汽車線束整體可分為低壓線束和高壓線束兩種,傳統燃油汽車主要采用低(dī)壓線束(shù),新能源汽車主(zhǔ)要使用高壓線束,高壓線束可以根據不同的電壓等級配置於電動汽車內部及外部線束連接。主要應(yīng)用配電盒內部線束信號分配,高效優質地傳輸電能,屏(píng)蔽外界信號幹擾等,高壓線束是新能源汽車高壓係統的(de)神經網絡,非常重要,今天我們一起聊聊,什麽是新能源汽車高壓線束?
新能源汽車高壓線束主要由連接器、端子、電(diàn)線、覆蓋物等零件組成。新能源汽車高壓線束可以根據不同的電壓等(děng)級配置於電動汽車內部及外部線束連接。主要應用配電盒內(nèi)部線束信號分配,高(gāo)效優質地傳輸電能,屏蔽外界信號幹擾。由(yóu)於(yú)車內高(gāo)壓線束具有大電(diàn)壓/大電流、大線徑導線數量(liàng)多等特點,線束的設計麵臨布線、安全、屏蔽、重(chóng)量(liàng)和成本等(děng)挑戰。
序號
材料名詞
英文簡稱
1
高壓連接器
Connector
2 端子
Terminal
3 電線(xiàn)
Cable
4 定位紮帶
Clip
5 覆(fù)蓋物(膠帶熱縮管波紋管)
(Tape,HeatTube,CorrugateTube)
6
密封件(密封塞,堵頭)
(Seal,Plug)
7 電測標簽
Label
高壓連接器
高壓連接(jiē)器的協會標準
高壓連接器目前都是基(jī)於行業標準;從(cóng)標準來說有安規、性能等要求標準,也有測試標準,目前連接(jiē)器廠家最為主流的(de)設計基本上會參照歐洲四大主機廠:奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合製定的行業標準LV係列標準;而在北美主(zhǔ)要是(shì)來自己SAEuscar的相(xiàng)關標準,uscar本身不起草標準,我們經常使(shǐ)用的uscar2、 37等相關標(biāo)準主要是來自克萊斯勒、福特(tè)、通用美國三大主機廠聯合的線束連接組織EWCAP,這個組織94年就已經成立,08年為了適應越來越多的HEV的要(yào)求,該(gāi)組織更新(xīn)了SAE-USCAR 2 ,將電壓等級從原有的20V提升到了我們現在看到的600V。
高壓連接器的種類介紹
新能源汽車用高壓連接器是機電一體化產品,主要(yào)由接觸件、絕緣體、殼(ké)體及(jí)附件四部分(fèn)構成,其中:接觸件是連接器完成光、電信(xìn)號連接的核心部件,通過接觸(chù)件的插合完成車輛在行(háng)車中所需的光、電信號的連接;絕緣體和外殼主(zhǔ)要起固定(dìng)、絕緣和機械保護作用。製造過程集電氣性(xìng)能設計、數(shù)控機械加工、衝壓工藝技術、塑(sù)壓工藝技術、精(jīng)密壓鑄工藝技術、嚴格的試驗手段等多(duō)元技術組合於一體。由於高壓連接器產品的質量和精度直接影響到連接器的(de)電(diàn)氣、機械、環(huán)境等性能,進而影響(xiǎng)電動(dòng)車輛的行車安全,因此高壓連接器的質量要求和製造精度比較高,屬(shǔ)於(yú)連接器領域中附加價值較高的中高端產品。我們(men)在整車上往往可(kě)以看見各種各樣的高壓連接器,高壓連接器結構一般包括:接觸(chù)對、密(mì)封圈(quān)、對接鎖止機構,支架,外殼,定位(wèi)機構,高壓(yā)互鎖機構,屏蔽機構,絕(jué)緣結構等。一般的端(duān)接方式(shì)有焊(hàn)接、壓接、過孔連(lián)接、螺釘(dìng)連接等。安裝方式也多種多樣包括麵板式、電(diàn)纜式、螺母式、穿牆式等這其中根據線束連接方式(shì)不同,我們主要(yào)將其分為兩個類別的連接:
一(yī)種(zhǒng)是以螺栓直接連接的固定式;一種是插合式連接。
螺栓連接是我們在整車(chē)上經常(cháng)看見的一種連接方,這種方式的好處在於它的連接可靠性,螺(luó)栓的機械力是可以(yǐ)抵禦汽車級的振動的影(yǐng)響的,其成(chéng)本也相對低廉,當然它的不(bú)便(biàn)之處螺栓(shuān)連(lián)接是需要一定的的操作安裝空間的(de),對於區域越發平台化,越(yuè)來越合理的車內空間,是無法留出過多的(de)安裝空間的,而且從批量化作業(yè)和售後維護的(de)角度來說也不適合,而且螺栓越多越存在人為失誤的風險,所以它也有它的一定的局限性;在早期的日美混動車型上我們經常看見類似產品(pǐn),當然現在在一些乘用車的三相電機線以(yǐ)及一些商用車的電池動(dòng)力輸入輸出線(xiàn)我們依然可以看見很多類似的連(lián)接,這類連接一般都需要借助外在的盒子實現防護等其他功能(néng)要求,所以是否使用(yòng)這種方式需要從整車的動力線設計布置的角(jiǎo)度出發結(jié)合售後等要求。
高壓連接器選型介紹及(jí)未來市場預期
高壓連接器選型,一般是根據實際需要的使用情況,對高壓連接器準確(què)的(de)選型是(shì)設計者要(yào)考慮的一項關鍵問題,以下針對新(xīn)能(néng)源汽車的使用場景進行選型
根據整車高壓係統的規劃進行選型
整(zhěng)車(chē)高壓係統包括動力電池、電(diàn)機/電機控(kòng)製器、PDU、直流或交流充電係統、電加熱、電(diàn)空(kōng)調、DCDC以及其他電動配件係統等。首先,確定整車高壓的電氣原理,初步(bù)明確整車的電壓平台,以及各設備的用/配電量,確定載流(liú)量的大小。其次根據實際的用電設(shè)備(bèi)的布(bù)局,確定所用的連接(jiē)器采用單芯或者多芯。
根據安裝(zhuāng)條件進行選型
通常整車上高壓係統的安裝空間(jiān)比較緊(jǐn)湊,高(gāo)壓設(shè)備結(jié)構要求精巧與美觀,同時需要根據整車上高壓(yā)線束的具(jù)體走向明確高(gāo)壓連接器的形式。
根據(jù)適用環境及性能要求(qiú)進(jìn)行(háng)選型
需要(yào)確認高壓連接器的電性能、機械性能及環境性能是否能滿足實車(chē)工況要求以及(jí)係統安全要求等,確定選(xuǎn)型產品滿足相關技術指標
壓接端子(zǐ)
新能源線束壓(yā)接端子介紹
接線(xiàn)端子是基礎,沒有(yǒu)可靠的接(jiē)線端子,就沒有可靠的係統工程。預防(fáng)和分析是每(měi)個企業所必須的過程,通過接線端子可靠性篩選(xuǎn)發現各種失效模式和失效機理,可分析出大量經驗教訓和排除各種隱患,為改進設計、工藝、檢驗和使用提供科學依據,是修訂和製訂接線端子技術條件的重(chóng)要依據,為(wéi)預(yù)防不必要的損失提供了技術保障。
接線端子的常見故(gù)障和問題
接線(xiàn)端子從使用(yòng)角度講,應該達到的功能是(shì):接(jiē)觸(chù)部位該導通的地方必須(xū)導通,接觸可(kě)靠。絕緣部(bù)位不該(gāi)導通的地方(fāng)必須絕緣可靠。接線端(duān)子常見的致命故(gù)障形式有以下三種(zhǒng):
1.接(jiē)觸不良的(de)問題
接線(xiàn)端子內部的(de)金屬導體是(shì)端(duān)子的核心零件,它將來自外部電線或電纜的電壓,電流或信號(hào)傳遞到與其相配的連接器對應的接觸件上。故接觸件必須具備優良的結(jié)構,穩定可靠的接(jiē)觸保(bǎo)持(chí)力和(hé)良好(hǎo)的導電性能。由於接觸件結(jié)構設計不合理,材料選用錯誤,模具不穩定,加工尺寸超差,表麵粗糙,熱處理電鍍等表麵處理工(gōng)藝不合理,組裝不當(dāng),貯存(cún)使用環境惡劣和操(cāo)作(zuò)使用(yòng)不當,都會在接觸(chù)件的接觸部位和配合部位造成接觸不良。
2.絕緣不(bú)良的問題
絕緣體的作用是使接(jiē)觸件保持正確的位置排列,並使接觸件與接觸件之間,接觸件與(yǔ)殼體之間(jiān)相互絕緣(yuán)。故絕緣件必(bì)須具備優良的電氣性能(néng),機械性能和(hé)工藝成型性能。特別是隨著高密(mì)度,小型(xíng)化接線端子的廣泛使用,絕緣體的有效(xiào)壁厚越來越薄。這(zhè)對絕緣材料,注塑模具精度和(hé)成型工藝等提出(chū)了更苛嚴的要求。由於絕緣體表麵或內部(bù)存在金屬多餘物,表麵塵埃(āi),焊劑等汙(wū)染受潮,有機材料析出物及有害氣體吸附膜(mó)與表麵(miàn)水膜融合形成離子性導電(diàn)通道,吸潮,長黴,絕緣材料老化等原因,都會造成短路,漏電,擊穿,絕緣電阻低等絕緣不良現象。
3.固(gù)定不良的問題
絕緣(yuán)體(tǐ)不僅起絕緣作用(yòng),通常也(yě)為伸出的(de)接觸件提供(gòng)精確的對中(zhōng)和(hé)保護,同時(shí)還具有安裝定位,鎖緊固定(dìng)在設備上的功能。固定不良,輕者影響接觸可靠造成瞬間斷電,嚴重的就是產品(pǐn)解體(tǐ)。解體是指接線端子在(zài)插合(hé)狀態下,由於材料,設計,工藝(yì)等原因導致結(jié)構不可靠造成(chéng)的插頭與插座之間,插(chā)針(zhēn)與插孔之間的不正常(cháng)分離,將造成控製係統電能傳輸和信號控製中斷(duàn)的嚴重(chóng)後果。由於設(shè)計(jì)不可靠,選材錯誤,成型工藝選擇不當,熱處理,模(mó)具,裝配,熔(róng)接等工藝質量差,裝配不到(dào)位等都會造(zào)成固定不良。
此外(wài),由於鍍(dù)層起皮,腐蝕,碰傷,塑殼飛邊,破裂,接觸件加工粗糙,變形等原因造成的外觀不良,由(yóu)於定位鎖緊配合尺寸超差,加工質量一致性差,總分離力過大等原因造成的互換不良,也是常見病,多發病。這幾(jǐ)種故障一般都能在檢驗及(jí)使用(yòng)過程中及時發現剔除(chú)。
如何檢測(cè)接線端子(zǐ)短路(lù)故障(zhàng)
導線及接(jiē)線端子的故障也可能是由於線束與車身(地線)之間(jiān)或在有關(guān)開(kāi)關內部短路所造成(chéng)的。檢查前應首(shǒu)先看在車身的端子固定是否牢靠,然後便可(kě)按(àn)下列步驟進行測試。
1、檢查電線通斷
首先拆下控製電腦(nǎo)ECU和傳感器兩側的接線端子,再測(cè)量端子相應(yīng)端子(zǐ)間的電阻。如電(diàn)阻值不大於1歐姆,則說明電線正常,以便進行下一步檢查。在測量導線電阻時,最好在垂直和(hé)水平兩個方向輕輕搖動導線以提高測量(liàng)的準確性,同時注意,對大(dà)多數導線端子、萬用表表棒應從連接器的後端插入,但是對於(yú)裝有防水套(tào)的防(fáng)水型接(jiē)線端子表棒就(jiù)不能從後端插入,因(yīn)為在插入時稍不(bú)小心便會使端子變形。
2、短路的電阻值檢查(chá)
首先拆下控(kòng)製電腦ECU和傳感器(qì)兩側的導線接線端子,再測(cè)量兩側連接器各端子排與車身間的電阻值。測量時,表棒一端搭鐵接車身,另一(yī)端(duān)要分別在兩側導線連接器上進行測量,如果電阻值大於1歐姆則說明該電線與車(chē)身無短路故障。
3、端(duān)子外觀及接觸壓力檢查
首先應(yīng)逐一拆下(xià)各端子,檢(jiǎn)查連接器端子上有無鏽觸(chù)和髒汙,對鏽蝕和髒(zāng)汙應清理。然後檢查端子片是否鬆動或損壞,端子固定是否(fǒu)牢靠,在輕輕拉動時端子應無鬆動現象。反之,如(rú)果在哪一(yī)個(gè)座孔中的插頭端子拔出時(shí)比其它座孔容易,則該座孔可能(néng)在使用(yòng)中會引起接觸(chù)不良的故障。
電線
新能源線束的電線介紹
汽車線束⽤線纜類型受線束所處的環境(jìng)和功能的影響。例如:發動機、動⼒電池等周圍環境(jìng)溫度⾼,腐蝕性⽓體和液體也(yě)很多(duō)。因此(cǐ),⼀定要使⽤耐⾼溫、耐油、耐振(zhèn)動、耐摩擦導線(xiàn);⾏李廂蓋(gài)上(shàng)的導線要(yào)在低溫下保持其彈性,所以要選⽤冷彈性導線保證其正常⼯作;⾃動變速器上的導線(xiàn)⼀定要耐⾼溫、耐液壓油,其溫度穩定性要好(hǎo);弱信號傳感器要⽤屏蔽導線,例如(rú)爆震傳感器和曲軸(zhóu)位置傳感器、ABS輪(lún)速傳感器等;門內線耐彎(wān)曲性要求⾼等。汽車線束常(cháng)⽤的導線通常使(shǐ)⽤多股絞介銅導線,絕緣⽪為(wéi)PVC絕緣材料。線束⽤導線要有耐
溫、耐油、耐磨、防⽔、防腐(fǔ)蝕、抗氧化(huà)、阻(zǔ)燃等特性。⽬前⾃主汽車品牌使⽤導線種類(lèi)主要包(bāo)括⽇標導線和德標導線。⽇標導線(xiàn)使⽤的種類主要包
括:AV、AVSS、AVSSX、AVX、AEX;德標(biāo)導線使⽤的種類主(zhǔ)要包括(kuò):FLRY-B、FLR9Y-B。傳統汽(qì)車(chē)是(shì)以汽油發動(dòng)機為動⼒,傳統汽車(chē)導線作⽤是傳輸控(kòng)製信號,承受的電(diàn)流和電壓(yā)都(dōu)很⼩,故電線直徑較⼩,結構上也僅是導體外(wài)加絕緣,很(hěn)簡單。但根據電動汽車⾼壓電纜的使⽤要求,⾼壓電(diàn)線主要起(qǐ)傳(chuán)輸能量的作⽤,需把電池的能量傳輸到各個⼦係統,因此所設計(jì)的電動汽(qì)車⾼壓線束必須滿⾜⾼壓(yā)⼤電流傳輸。電動汽車⾼壓電纜承受的(de)電壓(yā)較(jiào)⾼(額定電壓最⾼600 V),電流較⼤(額定電流最⾼600 A),電磁輻射較強,故(gù)電纜的直徑明顯增⼤,同時為(wéi)了避免電磁輻射(shè)對周圍電⼦設備產⽣強烈電磁⼲擾,影響其(qí)他電⼦設備正(zhèng)常運(yùn)⾏,電纜還設計了(le)抗電磁⼲擾屏蔽結(jié)構(gòu),即采⽤同(tóng)軸結構,利⽤內導體(tǐ)和外導體(屏(píng)蔽)共同作⽤,電纜內的磁場成同⼼圓分布,⽽電場從內導體指向並(bìng)⽌於外導體,使電纜周圍外部(bù)的電磁場為零,亦即
屏蔽了(le)電磁輻射,從⽽確保電動車正常運⾏。早期汽車線纜⽤絕緣材料主要是PVC(聚氯⼄烯(xī)),但PVC中含有鉛,對⼈體有害,近些(xiē)年來逐(zhú)漸被LSZH(低(dī)煙⽆鹵材料)TPE(熱塑性彈性體)、XLPE(交聯聚⼄烯)、矽橡膠等材料替代。由於電動汽車⾼壓電(diàn)纜在滿⾜⾼壓⼤電流、抗電磁⼲擾的同時(shí)還要滿⾜耐磨和(hé)阻(zǔ)燃等要求,對比這些材料,矽橡膠(jiāo)的擊穿電壓⾼,具有耐(nài)電弧性、耐漏電痕跡性、耐臭氧性(xìng),其同時具有良好的耐⾼低溫,絕(jué)緣性能良(liáng)好,在⾼溫⾼濕條(tiáo)件下性能穩定(dìng)、阻燃等(děng),矽橡綜合具有物理機械性能良好、使⽤壽命長、價格低廉等優點⽽成為(wéi)了目前電動乘⽤車⾼壓電纜絕緣材料的(de)⾸選;
目前總體而言,⾼壓線纜主要選⽤交聯聚⼄烯絕緣電纜XLPE或(huò)矽橡膠電纜。國內⼚商生產的主要材料是XLPE為主,由於XLPE⼯藝較成熟,⽣產⼚商可以添加(jiā)交聯母(mǔ)粒⼦直接⽣產,成本及⼯期都較(jiào)低,⽽矽橡膠線纜(lǎn)⾼度的耐⾼溫(wēn)性(-50℃-180℃)與柔軟性,⾮常有(yǒu)助於車內布線,矽膠(jiāo)線纜由於會涉及矽橡膠材料的合成⽐例及(jí)⼯藝的優化,⽬前國內矽膠線做的(de)好(hǎo)的並不多見,以下是目(mù)前高壓線纜(lǎn)的分類大綱。
1、按電壓等級:600V,1000V,1500V,3000V;
2、按溫度等級(jí):125℃、150℃、180℃、200℃;
3、按絕緣屬性:熱塑性絕緣和熱固(gù)性絕緣;
4、按屏蔽型式:屏蔽型和非屏(píng)蔽電纜;
5、按絕緣芯數:多芯和單芯電纜;
6、電纜平方數:1.25、2、2.5、3、4、5、10、16、25、35、50、70、95、120等。
覆蓋物
覆蓋物的介紹(shào)
波紋管,一般的材(cái)料為PA/PP,耐溫在-40°C-125°C,主要是有效(xiào)的保護線纜的作用。
熱(rè)縮管,一般的材料為聚丙烯,耐溫在-40°C-125°C,具有柔軟有彈性,應用於各種線束,焊(hàn)點,電感的絕緣保護。