汽車(chē)線束整體可分為(wéi)低壓線束和高壓線束兩種(zhǒng),傳統燃油汽車主要采用低壓線束,新能源汽車主要使用高壓線束,高壓線束可以根據不同的電壓等級配置(zhì)於電動汽車(chē)內部及外(wài)部線(xiàn)束連接。主要應(yīng)用配電盒內部線束(shù)信號分配,高效優質地(dì)傳輸電能,屏蔽外界信號幹擾等(děng),高壓線束是新能源汽車高壓係(xì)統的神經網絡,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(qì)車高壓線束主要由(yóu)連接器、端子、電線(xiàn)、覆蓋物等零件(jiàn)組成。新能源汽車高壓線束可(kě)以根據不同的電壓(yā)等級配(pèi)置於電動汽車內部及外部線束連(lián)接。主要應用配電盒(hé)內部線束信號分配,高效優質地傳輸電能,屏蔽外界信號幹擾。由於車內高壓線束(shù)具有大電壓/大電流、大線徑(jìng)導線數量多等特點,線束的設計麵臨布線、安全、屏蔽、重量(liàng)和(hé)成本等(děng)挑戰。
序號
材料名(míng)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(jiàn)(密封塞,堵頭)
(Seal,Plug)
7 電測標簽
Label
高壓連接器
高壓連接器(qì)的協會標準
高(gāo)壓連接器(qì)目前都是基於(yú)行業標準;從標準來說有安規、性(xìng)能等要求標(biāo)準,也有測試(shì)標準,目前連接器廠家最(zuì)為主流的設計基本上(shàng)會參照歐洲四大主機(jī)廠:奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合製定的行業標(biāo)準LV係列標(biāo)準(zhǔn);而在北美主要是來自己SAEuscar的相(xiàng)關標(biāo)準,uscar本身不起草標準,我們經常使用的uscar2、 37等相關標準主要是來自克萊斯勒、福特、通(tōng)用(yòng)美國三(sān)大主(zhǔ)機廠聯合的線束連接(jiē)組織EWCAP,這個(gè)組織94年就已經(jīng)成立,08年為了適應(yīng)越來越多的HEV的(de)要求,該(gāi)組織更新了SAE-USCAR 2 ,將(jiāng)電壓等級從原有的20V提升到了我們現在看到的(de)600V。
高壓連接器的種類介紹(shào)
新能源(yuán)汽車(chē)用高壓連接器是機電(diàn)一體化產品(pǐn),主要由接觸件(jiàn)、絕(jué)緣體、殼體及附件四部分構成,其中(zhōng):接觸件是連接器完成光(guāng)、電信號連接的核心部件,通過接觸(chù)件的插合完成車(chē)輛在行(háng)車中所(suǒ)需的光、電信號的連接;絕緣體和外殼主要起固定、絕緣和(hé)機械保護作用。製造過程集電氣性能設計、數控機械加工、衝壓工藝技術、塑壓(yā)工藝技術、精密壓鑄工藝技術、嚴格(gé)的試驗(yàn)手段等多(duō)元技術組合於一(yī)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電氣(qì)、機械、環境等性(xìng)能,進而影響電動車(chē)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,屬於連接器領域中附加價(jià)值較高的中高端產品。我們在整車上往往可以看見各種各樣的高壓連接器,高壓連(lián)接器結構一般包括:接觸對、密封圈、對接鎖止機構,支架,外殼(ké),定位(wèi)機(jī)構,高壓互鎖機構,屏蔽機構,絕緣結構等。一般的端接(jiē)方式有焊接、壓接、過孔連接、螺(luó)釘連接(jiē)等。安裝方式也多種多樣包括麵板式、電纜式、螺母式、穿牆式等這其中根(gēn)據線束連接方式不同,我們主要將其(qí)分為兩個類別的連接:
一種是以螺栓(shuān)直接連接的固定式;一種是插合式連(lián)接。
螺栓連接是我們在整車上(shàng)經常看見的一種連接方,這種方式的好處在於它的連接(jiē)可靠(kào)性,螺栓的機械力是可(kě)以抵禦汽車級的振動的影響的,其成(chéng)本也相對(duì)低廉,當然它的不便之(zhī)處螺(luó)栓連接是需要一定的的操作安裝(zhuāng)空間(jiān)的,對於區域越發平台化,越來越合(hé)理的車內空間,是無法留(liú)出過多的安裝(zhuāng)空間的,而且從批量化作業和售後維護的角度來說也不適合,而且螺栓越多越存在人為失誤的風險,所以它(tā)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,當然(rán)現在在一些乘用(yòng)車的三(sān)相電機線以及一些(xiē)商用車的(de)電池動力輸入輸(shū)出線我們依然可以看見很多類似的連接,這類連接(jiē)一般都需要借(jiè)助外在的盒子實現防護等其他功能要求,所以是否使用這種(zhǒng)方式需要從整車的動力(lì)線(xiàn)設計布置的角度(dù)出發結合售後等要求。
高壓連(lián)接器選型介紹及未來市場預期
高壓連接器選型,一般是根據實際需要的(de)使用情況,對高壓連(lián)接器準確的選型是設計者要考慮的一項關鍵問題,以(yǐ)下(xià)針對新能源汽車的使用(yòng)場景進(jìn)行選(xuǎn)型
根據(jù)整車高壓係統的規劃進行選型
整車高壓係統包括動力電池、電機/電機(jī)控製器、PDU、直流或交流充電係統、電加熱、電空調(diào)、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,初步明確整車的電壓(yā)平台,以(yǐ)及各設備的用/配電量,確定載流量的大小。其(qí)次根據實際的(de)用電設備的布局,確定所用的連接器采(cǎi)用單芯或者多芯。
根據安裝條件進行選型
通常整車上高壓係統的安裝空間比較緊(jǐn)湊(còu),高壓設(shè)備結構要求精巧(qiǎo)與美觀,同時需要根據整車上高壓線束的(de)具體走向明確高壓連接(jiē)器的形式。
根據適用環境及性能要求進行選型
需要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工況(kuàng)要求以及係統安全要求等(děng),確定選型產品(pǐn)滿(mǎn)足相關技術指標(biāo)
壓接端(duān)子
新能源線束壓接(jiē)端子介紹
接線(xiàn)端子是基礎,沒有可(kě)靠的接線端子,就沒有可(kě)靠的係(xì)統工程。預防和分析是每個企業所必須的過程,通過接線端子可靠(kào)性篩(shāi)選發現各(gè)種(zhǒng)失效(xiào)模式和(hé)失效機(jī)理,可分析出大量經(jīng)驗教(jiāo)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(duān)子技術條件的重要依據,為預(yù)防不必(bì)要(yào)的損(sǔn)失提供了技術保障。
接線端子的常(cháng)見故障和問題
接線端子從使用角度講,應(yīng)該達到(dào)的(de)功能是:接(jiē)觸(chù)部位該導通的地(dì)方必須導通,接觸可靠。絕緣(yuán)部位不該導通的地方必(bì)須絕緣可靠(kào)。接線端子(zǐ)常見的致(zhì)命故障(zhàng)形式有以下三(sān)種:
1.接觸不良的問題
接線端子內部的金屬導體是端子的核心零件,它將來自外部電線或電纜的電壓,電流或信號傳遞到(dào)與其相配的連接器對應的(de)接觸件上。故接觸件必須具備優(yōu)良的結構,穩定可靠的接觸保持力和良好的導電性能。由於接觸件結構設(shè)計不合理,材料選(xuǎn)用錯誤,模具不穩定(dìng),加工尺寸超差,表麵粗糙,熱處理電鍍等表麵處理工藝不合理,組裝不當,貯存使用環境惡劣和操(cāo)作使用不(bú)當,都(dōu)會在接觸件的接觸部位和(hé)配合部(bù)位造成接觸不良。
2.絕緣不良的(de)問題
絕緣體的作用是(shì)使接觸件保持正確的位置排列,並使接觸件與接觸(chù)件之(zhī)間,接觸件與殼體之間相互絕緣。故絕緣件必須具備優良的電氣性(xìng)能,機械性能和工藝成型性能(néng)。特別是隨著高密度,小(xiǎo)型化接線端子的廣泛使用,絕緣體的有(yǒu)效壁厚越來越薄。這對絕緣(yuán)材料,注塑模具精度(dù)和成型工藝等提出了(le)更苛嚴的要求。由於絕緣體(tǐ)表麵或內部存在金屬多餘物,表麵塵埃,焊劑等汙染受潮,有機材料析出物及有害氣體吸附膜與表麵水膜融合形成(chéng)離子性導電通道,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(dī)等絕緣不良現象(xiàng)。
3.固定不良的問題
絕緣體不僅(jǐn)起(qǐ)絕緣作用,通常也為伸出的接觸(chù)件提供(gòng)精確的對中和保護,同時還具有安裝定位,鎖緊固定在(zài)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(yán)重的就是產品解體。解(jiě)體是指接(jiē)線端子在插合狀態下(xià),由於材料,設計(jì),工(gōng)藝等原因(yīn)導致結構不可靠造成的插頭與插座之間,插針與插孔之間(jiān)的不正常分離,將造(zào)成控製係統電能傳輸和信號控製中斷的嚴重後果。由於設(shè)計不可靠,選材錯誤,成型工藝(yì)選擇不當,熱處理,模具(jù),裝配,熔接等工藝質量差,裝配不到位等都會造成固定不良。
此外,由於(yú)鍍層起皮,腐蝕,碰傷,塑(sù)殼飛(fēi)邊,破裂,接觸件加工粗糙,變形(xíng)等原因造成的外觀不良,由於(yú)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(de)互(hù)換不良,也是常見病,多發病。這(zhè)幾種故障一般都能在檢(jiǎn)驗及使用過(guò)程中及時發現剔除。
如(rú)何檢測接(jiē)線端(duān)子短路故障
導線及接線端子的故障也可能是由於(yú)線束與車身(地線(xiàn))之間(jiān)或在有關開關內部短(duǎn)路所造成的。檢查前應首先看在車身的端子固定是否牢靠,然後便可按下列步驟進行測試。
1、檢查電線通斷
首先拆下控(kòng)製電腦ECU和傳感器兩側的接線端子,再測量端子相應(yīng)端子間的電阻。如電阻值不大(dà)於1歐姆(mǔ),則(zé)說(shuō)明電線正常,以便進行下一步檢查。在測量導線電阻時,最好在垂直和水平兩個方向輕輕搖動導線以提高測量的(de)準確性,同時注意,對大(dà)多數導線端(duān)子、萬用(yòng)表表棒應從連接器(qì)的後(hòu)端插入,但是對於裝有防(fáng)水套的防水型接線端子表棒就不能從後端插入,因(yīn)為在插入時稍不小心便會使端子變形。
2、短路的電阻值檢查
首先拆下(xià)控製電腦ECU和傳感器兩(liǎng)側的導線接線端子,再測量兩(liǎng)側(cè)連接器各端子排與車(chē)身間的電阻值。測量時,表棒一端搭鐵接車身,另一端要分別在兩側導線連接器上進行(háng)測(cè)量,如果電阻值大(dà)於1歐(ōu)姆則說明該電線與車身無短(duǎn)路故障。
3、端子外觀及(jí)接觸壓力檢查
首先應逐一拆下各端子,檢查連接器端子上有無鏽觸和髒汙,對鏽蝕和髒汙應清理。然後檢查端子片是否鬆動或(huò)損壞,端子固定是否(fǒu)牢靠,在輕輕拉(lā)動時(shí)端(duān)子應無鬆動現象。反之,如果在哪一個座孔中的插頭端子(zǐ)拔出時比其它座孔容(róng)易,則該座孔可能在使用中會引起接觸不良(liáng)的故障。
電線
新(xīn)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和功能的影響(xiǎng)。例如:發動機、動(dòng)⼒電池等周圍環境溫度⾼,腐蝕性⽓體和液體也很多。因此,⼀定(dìng)要使⽤耐⾼溫、耐油、耐振動、耐摩擦導線;⾏李廂蓋上的(de)導線要在低溫下保持其彈性,所以要選⽤冷彈(dàn)性導線(xiàn)保證其正常⼯作;⾃動變速器上的導線⼀定(dìng)要耐⾼溫、耐液壓油,其溫度穩(wěn)定性要好;弱信號傳感器要⽤屏蔽導線,例如爆震傳感器和曲軸位置傳感器、ABS輪速傳感器等;門內線耐彎曲性要求⾼等。汽車線束常⽤的導線通常使⽤多股絞介銅導線,絕(jué)緣⽪為(wéi)PVC絕緣材料。線束⽤導線要有耐
溫(wēn)、耐油(yóu)、耐磨、防⽔、防腐蝕、抗氧化、阻燃等特性(xìng)。⽬前⾃主汽車品牌使⽤導線(xiàn)種類主要包(bāo)括⽇標(biāo)導線和德標導線(xiàn)。⽇標導線使⽤的種類主(zhǔ)要包(bāo)
括:AV、AVSS、AVSSX、AVX、AEX;德標導線使⽤的種類主要包括:FLRY-B、FLR9Y-B。傳統汽車是以汽油發動(dòng)機為動⼒,傳統汽車導(dǎo)線(xiàn)作⽤是傳輸控製信號,承受的電流和(hé)電壓都很⼩,故電線直徑較⼩,結構上也僅是導體外加絕緣,很簡單。但根據(jù)電動汽車⾼壓電纜的使⽤要求,⾼壓電線主要起傳輸能量的作⽤,需把電池的能量傳輸到各個⼦係統,因此所設計的電動汽車⾼壓線束必(bì)須滿⾜⾼壓⼤電流傳輸。電動汽車⾼壓(yā)電纜承受的電壓較⾼(額定電壓最⾼600 V),電流較⼤(額定電流最⾼600 A),電磁(cí)輻射較強,故電纜的直徑明顯增⼤,同時(shí)為了避免電磁輻射對(duì)周圍電⼦設備產⽣強烈電磁⼲擾,影響其他電⼦設備正常運⾏,電纜還設計了抗電磁⼲擾屏蔽結構,即采⽤同軸結構,利⽤內導體(tǐ)和(hé)外(wài)導體(屏蔽)共同作⽤,電(diàn)纜內的磁場成(chéng)同⼼圓分布(bù),⽽電場從內導體指向並(bìng)⽌於外導體,使電纜周圍外部的電磁場為零,亦即
屏蔽了電磁輻射,從(cóng)⽽確保電動車正常運⾏。早(zǎo)期汽車線纜⽤絕緣材料主要是PVC(聚氯⼄烯(xī)),但(dàn)PVC中含有鉛,對(duì)⼈體有害,近(jìn)些(xiē)年來逐漸被LSZH(低煙⽆鹵(lǔ)材料(liào))TPE(熱(rè)塑性彈性體)、XLPE(交聯聚⼄烯)、矽橡膠等材料替代。由(yóu)於電動汽車⾼壓電纜在滿⾜⾼壓⼤電流、抗電磁⼲擾的同(tóng)時還要(yào)滿⾜耐磨和阻燃等要求(qiú),對比這些(xiē)材料,矽橡膠的擊穿電壓⾼,具有耐電弧性、耐漏電(diàn)痕(hén)跡性、耐臭(chòu)氧性,其同時具(jù)有良好的耐⾼低溫,絕緣性能良好,在⾼溫⾼濕條件下性能穩定、阻燃等,矽橡綜合具有物理(lǐ)機械性能良好、使(shǐ)⽤壽命長、價格低廉等優點⽽成為了目前電動乘⽤車(chē)⾼壓電纜絕緣材(cái)料(liào)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或矽橡膠電纜。國內(nèi)⼚商生產的主要材料(liào)是XLPE為主,由於XLPE⼯藝較成熟,⽣產⼚商可以(yǐ)添加交(jiāo)聯母粒⼦直接⽣產,成本及⼯期都較低,⽽矽橡膠線纜(lǎn)⾼度的耐⾼溫(wēn)性(-50℃-180℃)與(yǔ)柔軟(ruǎn)性,⾮常有助於車內布線(xiàn),矽膠線纜由於會涉及矽橡膠材料的合成⽐例及⼯藝的優化,⽬前國內矽膠線做的(de)好的並不多見,以下是目前高壓線纜的分(fèn)類大綱。
1、按電壓等級:600V,1000V,1500V,3000V;
2、按溫度等級:125℃、150℃、180℃、200℃;
3、按絕緣屬性:熱塑性(xìng)絕緣和熱固性絕(jué)緣;
4、按屏蔽型式:屏蔽型和(hé)非屏蔽電纜;
5、按絕緣芯數:多芯和單芯電纜;
6、電纜平(píng)方數:1.25、2、2.5、3、4、5、10、16、25、35、50、70、95、120等。
覆蓋物
覆蓋(gài)物的介紹
波紋管,一般的材料為PA/PP,耐溫在-40°C-125°C,主要是(shì)有效的保護線纜的作(zuò)用。
熱縮管,一般的材料為聚丙烯,耐溫在-40°C-125°C,具有(yǒu)柔軟有彈性,應用於各種線束,焊點,電感的絕(jué)緣(yuán)保護。