设计新能源汽车混合动力系统整车高压线束

来源：汽车电器作者：佚名 2013-07-10 08:08:41

摘要：通过对线束系统及其附件的开发设计，使其保证整车电路系统正常工作，并加以必要的电路保护，同时满足耐久和其他各方面的要求。

在资源日益紧张的今天，节能减排势在必行，新能源汽车在突破技术瓶颈的前提下，市场还是很广阔的。高压线束在新能源汽车中属于高安全件，所以高压线束的设计及布置至关重要。
整车高压线束主要的设计方案涉及到线束走向设计、线径设计、高压连接器选型、充电口的类型和应用、屏蔽设计、高压线束固定卡扣选型、高压线槽设计、高压互锁HVIL设计、GROMMET设计等。

1高压线束走向布置及划分类型
图1为混合动力高压部件布局图。高压系统在设计方面，考虑到电磁干扰的因素，整个高压系统均由屏蔽层全部包覆。目前国内车型全部采用屏蔽高压线，日系车也有应用屏蔽网包覆在高压线外侧，插件处处理实现屏蔽连接。同时由于高压已经超出人体安全电压，车身不可像低压系统一样作为整车搭铁点，因此在高压线束系统的设计上，直流高压电回路必须严格执行双轨制。根据高压线束的特性，我们一般以高压电器为中心对高压线束进行划分，可分为电机高压线、电池高压线、充电高压线等。

电机高压线一般是连接控制器和电机的高压线；电池高压线一般是连接控制器和电池的高压线；充电高压线一般是连接充电机和电池的高压线。

2．高压线束特性
高压线束耐压与耐温等级的性能远高于低压线束等级，国内主机厂通常采用屏蔽高压线，近年来日本主机厂主要采用非屏蔽高压线外包裹屏蔽网工序。屏蔽高压线可减少EMI, RFI对整车系统的影响。整条高压线束回路均实现屏蔽连接，电机、控制器及电池等接口高压线束屏蔽层，通过插件等压接结构连接到电池电机控制器壳体，再与车身搭铁连接。高压线的屏蔽对于电缆传导数据不是必须的，但是可减少或避免高压线的辐射。

耐压性能：常规汽车耐高压额定600 V，商用车及大巴士电压可高达1000 V；耐电流性能：根据高压系统部件的电流量，可达250400 A；耐温性能：耐高温等级分为125 ℃ , 150 ℃, 200℃不等，常规选择150℃导线；低温常规－40 ℃。

3线径设计
需要综合考虑以下几方面：①负载回路的额定电流值；②电线导体的容许温度；③线束工作时周围环境的温度；④导线自身通电时温度上升引起的通电率降低；⑤成捆线束容许电流的折减系数。

电线容许电流值x环境温度引起的通电率降低x捆扎引起的折减系数＞额定电流值。
鉴于环境温度对通电率降低的影响（驾驶室内40℃、发动机室80 ℃ ），导体阻抗的上升需做考虑。因此：电线的耐热温度＞环境温度＋导体通电时的温度上升。

导线最大稳态温升应不超过额定温度导线绝缘层、插件材料或其他导线涉及的材料。导线安培容量很多决定因素变量，如：导体尺寸、绝缘材料、绝缘层厚度、环境温度、导线捆绑尺寸、导体材料。

4高压连接器及充电口类型和应用
4.1高压连接器类型和应用
高压连接器按有无屏蔽功能分为非屏蔽型连接器（图2）和屏蔽型连接器（图3）。

    非屏蔽型连接器结构相对简单，无屏蔽功能，成本相对低。使用在无需屏蔽的位置，如充电回路、电池包壳体内部及控制器内部等由金属壳体包覆的电器上。
    屏蔽型连接器结构复杂，有屏蔽要求，成本相对高。适用于必须有屏蔽功能的地方，如电器外部与高压线束的连接。
    所有高压连接器都要求防水，根据使用位置不同，防水等级也不一样。目前使用居多的有1P连接器（图4）, 2P连接器（图5）及3P连接器，超过3P的连接器比较少见，通用性太小而且开发成本高，一般连接器厂家很少开发。

    1P连接器结构相对简单，成本相对低。满足高压系统的屏蔽、防水等要求，但装配工序复杂，维修性差。一般可以应用在电池包甩线、电机甩线等，也可以使用在高压电器内部电路连接，如高压电池包内部等。
    2P连接器结构复杂，成本相对高。满足高压系统的屏蔽、防水等要求，维修性好。一般用于直流电输入输出，如高压电池包上、控制器端、充电机直流电输出端等。

4.2维修开关类型和应用
    维修开关在高压系统中必不可少，在高压系统需要检查维修时，必须先断开高压电源，主要就是通过断开维修开关来实现断开高压总电源。
    1）带熔断丝开关（图6）一般安装在高压电池包上，并要布置在方便插拔的位置。特点：带熔断丝，结构复杂，成本相对高，体积相对大，适用于大电流的高压系统上。

    2）不带熔断丝开关（图7）结构简单，成本低，体积相对小，适用于布置空间紧张的位置。如果维修开关内部不带熔断丝，高压电气系统中也应该要有熔断丝对电路进行保护。