新能源汽車高壓線束設(shè)計(jì)方案

引言

為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，各大汽車生產(chǎn)廠家分別推出了不同類型的新能源汽車，并應(yīng)用了先進(jìn)的制造技術(shù)，將汽車的動(dòng)力來(lái)源由傳統(tǒng)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。整?a target="_blank">高壓線束的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方案主要涉及線束的走向問(wèn)題、路徑的選擇方式、 高壓連接器的種類、充電口的選擇、屏蔽設(shè)計(jì)、線槽設(shè)計(jì)等。

1線束設(shè)計(jì)方案

1.1高壓線束設(shè)計(jì)方案

高壓線束能夠?yàn)樾履茉雌囂峁└邏簭?qiáng)電，其在線束設(shè)計(jì)中有著極其重要的意義。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循以下原則。第一，對(duì)于線束的走向和路徑設(shè)計(jì)。高壓線束設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用雙軌制，此時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)能夠產(chǎn)生的高壓電已經(jīng)超過(guò)人體的承受范圍，車身不能被當(dāng)做整車搭鐵點(diǎn)。第二，對(duì)于連接器的選型。連接器主要連接高壓電流，并且要負(fù)責(zé)高壓回路運(yùn)行中的人機(jī)安全，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)選擇耐高壓、防水效果好、屏蔽層連接緊密的高壓連接器。第三， 對(duì)于屏蔽設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)選用屏蔽性能較好的高壓線，并且要將屏蔽網(wǎng)直接包裹在高壓線的內(nèi)部，在安裝連接器 時(shí)則需要保證屏蔽層的完全連接。

此外，設(shè)計(jì)人員可以從以下方面著手高壓線束的設(shè)計(jì)工作：負(fù)載線路的額定值，電線導(dǎo)體的實(shí)際溫度，線束結(jié)束工作后周邊空氣的溫度，導(dǎo)線通電時(shí)給通電率帶來(lái)的影響，成捆線束電流的折減系數(shù)。

1.2低壓線束設(shè)計(jì)方案

該設(shè)計(jì)方案主要可以分為以下幾個(gè)步驟：一是設(shè)計(jì)線束的走向途徑；二是選擇線路的固定卡扣；三是進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)；四是選擇連接器?；诖嗽O(shè)計(jì)方案的低壓線束，不但具備傳統(tǒng)汽車的功能，還能實(shí)現(xiàn)電控單元模塊的功能。在整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要著重考慮高壓線束對(duì)其產(chǎn)生的干擾，遵循給不同信號(hào)源配置不同低壓導(dǎo)線的原則。

高壓連接器主要可以分為屏蔽型和非屏蔽型兩種。非屏蔽型連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，節(jié)約了屏蔽功能的安裝成本，可以應(yīng)用在不需要屏蔽功能的部位上，如充電回路、控制器內(nèi)部、具有金屬外殼的電器上。屏蔽型連接器則與之相反，適合應(yīng)用在高壓線束連接這種要求具有屏蔽功能的部位上。任意一款連接器都需要具有防水功能，連接的位置不同，選用連接器的防水等級(jí)也不同。

1.3高低壓線束布置方案

這一布置方案主要涉及以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)艙，其線束布置方案屬于全車型，是設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)和重點(diǎn)，集中了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、PDU 等設(shè)備的連接線束；駕駛室，此環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)針對(duì)傳統(tǒng)車輛的布置結(jié)構(gòu)而言；行李艙，涉及到高壓線、電池控制系統(tǒng)、車載系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)的線束單元。

2低壓線束布置方案中屏蔽導(dǎo)線的選擇及案例分析

2.1分層式布線

當(dāng)?shù)蛪壕€束處于高頻信號(hào)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要選擇雙絞線和箔層屏蔽層；當(dāng)?shù)蛪壕€束處于低頻信號(hào)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要選擇雙絞線和編制層屏蔽層。

為了減少高壓線束對(duì)強(qiáng)電流輸送的干擾，規(guī)避低壓線束對(duì)控制單元的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)對(duì)純電動(dòng)車進(jìn)行高壓線束和低壓線束的分層式布線設(shè)計(jì)，并且保證低壓線束在高壓線束底部的 20cm 左右。經(jīng)過(guò)試車實(shí)驗(yàn)，此設(shè)計(jì)方案能夠減緩強(qiáng)電工作干擾。

2.2并列式布線

此方案比較適用于混合型新能源汽車，設(shè)計(jì)人員將高壓線束連接到單元布線范圍，使其與發(fā)動(dòng)機(jī)的線束裝置并列，讓整體運(yùn)行系能夠避免來(lái)自高壓線束供電電磁干擾的影響。

2.3案例分析

案例一，電機(jī)溫度感應(yīng)器的信息匯報(bào)錯(cuò)誤。原因分析：此時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)的高壓線呈環(huán)狀分布，溫度感應(yīng)器的分支線束能夠直接通過(guò)高壓區(qū)域，高壓環(huán)境中產(chǎn)生的電磁干擾將 會(huì)影響感應(yīng)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而顯示錯(cuò)誤信息。解決方式：改變高壓線的走向，在其中應(yīng)用分層式布線方式，選擇編織式屏蔽導(dǎo)線。

案例二，電池包導(dǎo)致的高壓線磨損。原因分析：電池 包在運(yùn)行系統(tǒng)中的位置固定不變，因此高壓線一直位于車身底盤之下，導(dǎo)致行車磨損。解決方式：應(yīng)用彎管成型方式，將高壓線穿至金屬導(dǎo)管后的壓接插件中，使其在導(dǎo)線通過(guò) 部位呈現(xiàn)出彎曲結(jié)構(gòu)。

3新能源車輛的 EMC 防護(hù)

3.1整車 EMC 防護(hù)的電源分配方案

無(wú)論是純電動(dòng)車還是混合型汽車，采用的都是動(dòng)力電源供電的方式，以此為汽車提供運(yùn)行能源。如何在整車 EMC 防護(hù)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)高壓線束應(yīng)用，是眾多設(shè)計(jì)人員面臨的一 項(xiàng)難題。在整車 EMC 防護(hù)設(shè)計(jì)中可以看出，輻射傳導(dǎo)設(shè)計(jì)是其中的重點(diǎn)研究方向，因此設(shè)計(jì)人員在方案開始初期，就應(yīng)當(dāng)考慮這一因素。

整車范圍的設(shè)計(jì)首先需要考慮各個(gè)零部件是否符合 EMC 標(biāo)準(zhǔn)，隨后用線束將汽車運(yùn)行系統(tǒng)中的各個(gè)控制單元連接在一起，再應(yīng)用固定的防護(hù)方式將供電回路與接地點(diǎn)連接在一起，進(jìn)而完成防護(hù)電源的配置工作。

3.2整車 EMC 防護(hù)的線束設(shè)計(jì)方案

線束設(shè)計(jì)需要滿足汽車整體布局和人機(jī)建設(shè)工程的需求，對(duì)布置在底盤部分的高壓線束，設(shè)計(jì)人員需要應(yīng)用特殊的配置方式，充分考慮車輛的涉水深度、底盤的磨損率、 泥沙飛濺的情況等因素，并采用塑料線槽或金屬?gòu)澒艿男?式提高線束的安全程度，切實(shí)考慮線槽設(shè)計(jì)方式的可實(shí)施性，利用分槽設(shè)計(jì)方式將高壓線束固定在車底板處。

在線束制造材料選擇上，為了避免電磁波的干擾，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)選擇雙絞線，并將雙絞線的線路回路布置在系統(tǒng)中其他線束的最外側(cè)。整車線束傳導(dǎo)和發(fā)射的大多數(shù)電流都和 電源線有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行 EMC 防護(hù)線束設(shè)計(jì)時(shí)， 需要遵守以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：處理好電源的開關(guān)部分，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮環(huán)路控制方式；如果電路系統(tǒng)中涉及敏感信號(hào)，需要選擇屏蔽線纜進(jìn)行傳輸，在其屏蔽層中做好全方位的搭接處理工作；如果信號(hào)線纜與高壓網(wǎng)路和強(qiáng)干擾信號(hào) 之間的距離較遠(yuǎn)，需要對(duì)耦合布線進(jìn)行合理配置；做好濾波 器的相關(guān)工作，減少系統(tǒng)引線存在的電感；在線纜設(shè)計(jì)中要保持足夠的信地比例，且設(shè)計(jì)人員需要分析設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，盡早做出合理安排和配置。設(shè)計(jì)人員盡快對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行分析和解答，就能盡早規(guī)避后期設(shè)計(jì)存在的風(fēng)險(xiǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新能源汽車線束設(shè)計(jì)方案的配置以及對(duì) EMC防護(hù)方式的研究，有效減少了強(qiáng)電線束運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的干擾，并且在搭載臺(tái)實(shí)驗(yàn)和實(shí)車實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)人員在不斷對(duì)線束配置方式進(jìn)行優(yōu)化。目前，應(yīng)用在新能源汽車中的線束設(shè)計(jì)方式和 EMC 防護(hù)措施，已經(jīng)得到了業(yè)界人士的廣泛認(rèn)可。

審核編輯 ：李倩