客车整车高压线束设计规范.docx
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客车整车高压线束设计规范
客车整车高压线束设计规范
编制:
审核:
批准:
文件变更日志
前言
一、范围
二、规范性引用文件
三、术语和定义
四、应满足的功能要求及应达到的性能要求
五、设计输入、输出要求
六、装配要求
七、关键件选用规范要求
八、设计计算
九、安装、试验要求
十、安全使用要求
文档变更日志
版本
日期
编制
变更理由/变更内容
备注
初稿
前言
本设计规范意在规定纯电动客车高压系统的高压线束设计规范。
本规范由上海万象汽车制造有限公司技术中心电气技术部负责起草。
本设计规范适用于上海万象汽车制造有限公司生产的车辆。
一、范围
本规范规定了电动汽车高压线束设计过程中涉及到的符号、代号、术语及其定义,设计准则,布置要求,结构设计要求,材料选用要求,性能设计要求,设计计算方法,安全使用要求等。
本规范适用于上海万象汽车制造有限公司生产的各类新能源客车。
二、规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T电工电子产品基本环境试验规程-盐雾试验
GB4208外壳防护等级(IP代码)
GB/T12528交流额定电压3kV及以下轨道交通车用电缆
GB14315电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管
GB/T14691技术制图字体
GB/T电动汽车安全要求第2部分功能安全和故障防护
GB/T电动汽车安全要求第3部分人员触电防护
GB/T电动车辆传导充电系统一般要求
GB/T电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求
GB/T电动汽车车用电机及其控制器技术条件
GB/T19596电动汽车术语
QC/T413汽车电气设备基本技术条件
Q/TEV100整车产品图样及技术文件编号规则
Q/TEV31306电动汽车线束号编号规则
Q/TEV31307电动汽车动力系统线号编号规则
SAEJ1654高压电缆HighVoltagePrimaryCable
SAEJ1673电动汽车高压电缆总成设计HighVoltageAutomotiveWiringAssemblyDesignSAEJ1742道路车辆车载电线束高压连接-试验方法和一般性能要求ConnectionsforHighVoltageOn-BoardVehicleElectricalWiringHarnesses-TestMethodsandGeneralPerformanceRequirements
三、术语和定义
工作电压
在任何正常工作状态下,电气系统可能产生的交流电压(均方根值rms)或直流电压的最高值(不考虑瞬时电压)。
高压
根据具体的电压等级,电动汽车的电压级别为B级。
直流DC60V
交流(15HZ-150Hz)AC25V
高压系统
所有直接或间接连接于高压电路中,包括线束(电缆和插件)和设备(负载、发电机、储能系统),均称为高压系统。
带电部件
正常使用时被通电的导体或导体部件。
直接接触
人员和带电部件的接触。
外露可导电部件
按照GB4208规定,可以通过IPXXB试指触及的导电部件。
注1:
本概念是针对特定的电路而言,一个电路中的带电部件也许是另一个电路中的外露导体,例如:
电动汽车的车身可能是灯光、刮水电机电路中的带电部件,但对于动力电路来说它是外露导体。
间接接触
人员、基本绝缘故障情况下变为带电的外露可导电部件之间的接触。
爬电距离
连接端子的带电部分(包括任何可导电的连接件)和电底盘之间,或两个电位不同的带电部分之间的沿绝缘材料表面的最短距离。
可导电部件
能够使电流通过的部件,在正常工作状态下不导电,但当基本绝缘故障的情况下,可能成为带电部件。
压接
接触端子和导线一般是压接,对于可选择的,如硬焊接或者软焊接,通过检查环境和需求合理选择。
为了简化起见,在本设计规范里的连接特指压接。
四、应满足的功能要求及应达到的性能要求
功能要求
高压线束的主要功能是在有电压和所需的安装环境下安全传递电流;对于高压电的安全准则需求必须遵守。
性能要求
温度要求
根据整车内的位置,整车温度可分为表1中所示的三档。
环境温度档位
温度范围
位置
第1档
-40,125℃
除发动机舱、排气管外位置
第2档
-40,180℃
发动机舱
第3档
-40,250℃
发动机排气管、打气泵铜管附近
表1环境温度档位
道路车辆的线束其电缆长期允许工作温度不超过125°C。
如果电缆的布置环境温度超过了电缆允许的工作温度,则宜按照本规范第节的规定,采取增大电缆的截面积的方法,使线束满足环境温度的要求。
电压要求
根据电动汽车的电压级别为B级,整车高压的额定电压为:
DC1000V、AC660V;
高压线束的额定电压须略高于整车额定电压,规定高压线束的额定电压为:
AC750V。
耐电压
根据GB/T,彼此无电连接的电路之间介电强度应能耐受(2UAC+1000)的试验电压,即在线束与部件脱开的情况下,线束对车体耐电压:
AC2500V/50HZ/1min,漏电流不超过10mA,不发生闪烁击穿现象。
绝缘电阻
根据SAEJ1742,绝缘电阻测试电压为DC1000V,在线束与所连接部件脱开的情况下,线束对车体绝缘电阻在任何情况下均应大于100MΩ。
盐雾要求
盐雾试验按照GB/T
的规定进行,高压线束在试验箱内应处于正常安装状态。
试验时间16h。
试验结束后,高压线束静止恢复(1-2)h后,通电后应能正常工作,不考核外观。
阻燃要求
线束所用材料要求阻燃等级为UL94V-0。
线束拉脱力要求
电缆压接至连接器后,拉脱力应不小于最小拉脱力。
根据SAEJ1742,最小拉脱力见表2。
电缆导体截面积(㎜²)
最小拉脱力(N)
210
4
265
6
320
16
1400
25
1900
35
2300
50
2800
70
3500
表2最小拉脱力
五、设计输入、输出要求
设计输入要求
电气设计的输入要求及动力系统配置情况。
整车总布置图。
线束敷线图。
高压系统中的各电气部件的安装位置,线束与电气部件的对接形式。
高压系统中的各电气部件的负载特性。
特性包括稳态电流强度、电压要求,瞬态条件和电流强度及电流波形(平稳、脉冲、频率等)。
设计输出要求
线束图的内容
线束图的内容包含主干线、分支线、线长、接插器外形图、插件名称及型号、插件所对应部件的名称、插件孔位号、孔位号所对应的电缆线号、线径、定义;其次还应包含线束接线表,插件视图方向,技术要求等。
电缆应标明线材型号。
线束保护套的颜色
线束的保护套包括波纹管、热缩套管。
波纹管的颜色采用橙色(GB30)。
热缩套管的颜色:
采用不同颜色热缩套管对极性进行区分,正极为红色,负极为蓝色,U相为黄色,V相为绿色,W相为红色。
线束的长度
电缆的长度
根据整车总布置、线束敷线图,测量出电缆所需长度,在所测量的长度基础上,宜增加不超过200mm的裕量。
波纹管的长度
根据电缆的长度,须在电缆长度的基础上减去电缆伸进去部件内的长度,该减去长度的具体值依据具体部件而定。
热缩套管的长度
在波纹管的两端,须烫热缩套管,以确保波纹管与电缆的套接不会晃动。
热缩套管的长度须等于电缆伸进去部件内的长度值。
屏蔽型电缆屏蔽层的长度
当电缆须采用屏蔽型电缆时,如连接控制器与电机的三相高压线束,屏蔽层须剥出,单独采用规格(φ8/的交联聚烯烃热缩管套接,热缩后的屏蔽层长度以大于等于200mm且小于等于250mm为宜。
电线的标号
线束图中应标明每根电缆的线号,线号的编号严格执行企业标准Q/TEV31307。
线束的标号
线束图中应标明该线束图所对应的线束号,线束号的编号严格执行企业标准Q/TEV31306。
线束图中的接插件
线束图中应标明接插件视图方向、型号、孔位布局和编号、孔位对应的电线标号。
电缆型号
线束图中应标明各电缆的型号,电缆型号的选取应符合GB/T12528中的规定。
推荐型号见表3。
电缆截面积(㎜²)
是否屏蔽
型号
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
4
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
6
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
16
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
25
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
35
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
50
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
70
非屏蔽
WDZ-DCY125\\750V/
35
屏蔽
WDZ-DCEVMP-125\\3KW/35
50
屏蔽
WDZ-DCEVMP-125\\3KW/50
70
屏蔽
WDZ-DCEVMP-125\\3KW/70
表3电缆推荐型号
线束图的技术要求
线束图中应包含技术要求,规定线束生产的注意事项、技术条件要求等。
图框、图号、图样名称
线束图其图框、图号、图样名称应符合公司标准Q/TEV100的规定。
字体
文字种类、字体高度参见表4。
种类
指引线或尺寸线上的说明文字、字母、数字及符号
标注的文字及数字
视图名称及其下方的比例
装配图中的序号
技术要求的内容及数字
技术要求的标题文字
字体高度(mm²)
5
5
5
7
字体宽高比
统一推荐采用为
表4文字种类和字体高度
绘制图样时,汉字的字体尽量采用CAD默认的长仿宋体(文件名为:
且在同一张图中,只允许使用一种字体。
未做规定的均按GB/T14691的规定执行。
六、装配要求
结构要求
高压线束应在机械和电气安全的情况下,以专业的施工方法将线束和所接部件(如高压配电盒、电机控制器、电机、辅助电源等)匹配。
线束插拔或连接部分应预留出适当的长度,长度推荐值为150mm,便于车辆装配,以及便于对部件进行定期维修。
布线方案
应注意事项:
——布线方案应有助于消除不正确的安装和错误的线束路线。
——走线应避免形成大的电磁环。
——高低压平行走线距离间隔须大于400mm,如果实际境况确实无法达到此要求,高低压需相互垂直走线。
——车辆在发生碰撞情况下,须确保线束不会受到挤压,以防线束破裂造成短路。
线束固定保护件要求
针对高压线束的布置,应尽可能地对线束进行保护,使线束与车体之间的相对运动最小化。
宜采用具备绝缘性能的结构部件,如电缆夹、电缆槽等。
布线装配应刚好放入光滑的电缆夹或电缆槽中。
对用于布线、包装和定位线束用途的所有线束固定保护件(如卡箍、螺栓等)进行充分地保护,宜涂抹凡士林,防止腐蚀。
线束固定保护件之间的距离不得大于400mm。
线束连接器装配空间要求
所有连接器位置宜预留便于操作的不小于200mm的空间,以便连接和断开连接。
连接器与部件之间的连接应适当消除机械应力。
线束电缆弯曲半径要求
避免电缆出现小的弯曲半径。
一般情况下,最小弯曲半径等于电缆外径的5倍。
应避免接头中存在弯曲电线,否则,接头后部密封件中可能出现漏电通路。
线束布置防水要求
对于车辆底部、轮舱溅水区,应特别注意水和道路磨料会损坏线束。
溅水区中的连接器应进行装袋防护。
线束布置防磨要求
需保护所有高压线束,以防振动和磨损。
因车辆的振动,应除去线束上所接触的金属部件边缘的毛刺,对于凸缘、滚制处,使用适当胶圈进行保护,且胶圈须固定牢靠。
用于固定线束的电缆夹应稳固地连接至设备或框架结构以及线束上。
线束布置防热要求
线束应距离热源(如发动机排气管、打气泵铜管路等)大于200mm,如不能满足要求,保护所有线束,以抵抗辐射热源,宜采用阻燃隔热棉对线束进行包扎,或在线束附近增加隔热板处理。
线束与活动件的隔离要求
活动件(如皮带、风扇、传动轴等)附近的线束必须弯曲时,将支撑夹完全紧固于两端位置处。
布线系统必须能够弯曲,而且不会促成线束磨损或对活动件造成干扰。
七、关键件选用规范要求
高压电缆
应遵循SAEJ1654、SAEJ1673规定的要求。
高压连接器
应遵循SAEJ1742规定的要求。
应注意事项:
——防护等级。
除铜接头外,连接器在结合状态时,无论安装于何处,连接器须不小于IP65。
——防腐蚀。
为防止铜接头被腐蚀,铜接头表面的镀锡层不得破损。
——铜接头的型号有SC、T、OT、HUP等。
不同型号的铜接头(如SC50-8、OT50-8),其宽度不同。
针对过线孔较小的情况,应选取宽度与之匹配的铜接头型号。
——铜接头其压接电缆孔的截面积须与所连接电缆导线的截面积匹配。
——铜接头其过螺栓孔的直径须与部件螺栓的直径匹配。
——针对于O形铜接头,其型号有FOT与OT两种。
区别在于:
FOT型号,其压接电缆孔外围有绝缘护套包裹;OT型号,其压接电缆孔外围无绝缘护套包裹。
八、设计计算
电缆的选取
电缆截面积
电缆截面积选取步骤如下:
1)确定高压线束所连接的电气部件的负载特性。
特性包括稳态电流强度、电压要求,瞬态条件和电流强度及电流波形(平稳、脉冲、频率等)。
2)根据稳态电流强度,确定电缆的截面积。
在125℃下,常见铜芯电缆线径截面积与载流量的匹配参见表5。
表5铜芯导体截面积与载流量
序号
Imax(A)
Tmax(℃)
导体截面积(mm²)
第1档
40
125
6
第2档
150
125
35
第3档
250
125
50
第4档
350
125
70
如果电缆的布置环境超过了电缆允许的工作温度,则必须选择较大截面积的电缆。
对于Tmax为180°C时,导体截面积升一档使用,Tmax为250°C时,导体截面积升两档使用。
例如,当最大电流为150A时,125°C情况下选用35mm2线束,180°C情况下选用50mm2线束,250°C选用70mm2线束。
电缆结构
高压电缆结构示意图见图1。
高压电缆从类型上分为单芯电缆和多芯电缆,高压电缆的截面应为圆形。
其护套颜色为橙色(颜色GB30)。
多芯电缆有多个单芯线组成,其中单芯线也同时满足单芯电缆中相关导体的结构尺寸参数。
高压单芯电缆从结构上主要由导体和护套组成,主要结构尺寸参数有单根铜线直径、根数、导体直径、绝缘直径、内护层直径和护套外径等。
带屏蔽层的高压电缆采用裸铜或镀铜线编织在内护套层上;在屏蔽和外护套之间可以有一层附加的包带;电缆的外护套应紧密挤包,但不粘连屏蔽层。
电缆材料
导体:
绕线式镀锡退火铜.绝缘层:
120°C~200°C级别,耐热,无卤素XLP。
屏蔽层:
镀锡退火铜绕线编织而成。
护套:
耐热105°C~180°C,无PbPVC(或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE可选)。
连接器的选取
连接器结构特征
连接器除线环、铜接头外,连接器应具有主动锁定特征。
应与所连接设备的插座进行匹配。
连接器性能
连接器的性能要求应符合SAEJ1742。
连接器爬电电阻、接触电阻要求
连接器的下列电阻不能超过表6的要求。
表6连接器爬电电阻、接触电阻最大值
导体截面积(mm²)
爬电电阻(全新)[mΩ]
爬电电阻(老化)[mΩ]
接触电阻(总电阻包括爬电电阻)全新[mΩ]
接触电阻(总电阻包括爬电电阻)老化[mΩ]
4
6
16
25
35
50
70
九、安装、试验要求
安装要求
参照本规范第6章执行。
试验要求
参照GB/T12528-2008第节,对电缆进行型式试验。
具体试验项目见表7。
表7电缆型式试验项目
序号
检查项目
检查方法
1
导体直流电阻(20℃)
在任意温度测量1m长的电阻,按公式进行修正
2
热延伸试验
(20±3)℃试验负载时间12min机械应力²
3
老化试验
随机取10%或5根的导体
4
老化试验
(158±2)℃/168h
5
耐酸碱性试验
(23±2)℃/168h草酸溶液
浸后做电压试验50Hz/工频交流电1min无击穿
(23±2)℃/168h氢氧化钠溶液
6
护套层的吸水试验
(70±2)℃/168h
7
标志连续性
两个相同标志之间的距离不超过500mm
8
标志耐久性
用浸水的棉花或布条擦拭样10次不脱落
9
电缆燃烧的烟密度
在规定条件下透光率不得低于80%
10
耐臭氧试验
时间3个小时,表面无裂纹,做浸水电压试验,不发生击穿
11
耐寒性试验(-40℃)
低温卷曲试验
电缆直径小于,试验后无裂纹,并作浸水电压无击穿
低温拉伸试验
电缆直径小于,断裂伸长率不得小于20%
低温冲击试验
验后无裂纹,并作浸水电压无击穿
12
刮磨试验
护套加载
13
电压试验
将试样浸入水中,端部路出150mm水温保持在(20±5)℃/24h水和导电线芯之间施加50Hz正弦交流电
14
击穿电压试验
将试样浸入(20±5)℃/1h水中在水和导电线芯施加的电压以100的速率升高电压直到其破坏放电为止不得低于6kv。
15
单根垂直燃烧试验
上支架下缘与碳化部分起始点之间的距离大于50mm燃烧向下延伸至距离支架下缘小于540mm
十、安全使用要求
操作
严禁非专业人员对高压线束进行操作;专业人员对高压线束进行操作前,需用数字万用表测量高压正负线束端子之间直流电压值,测量U相、V相、W相两两之间的交流电压值,在测量值为0V的情况下才能进行操作。
保养
高压线束需定里程进行保养,依据《保养手册》,每12000km检查保养项目如下:
——检查高压线束其电缆与连接器插件之间是否松动;
——检查高压线束过线孔过线护套等防护是否完好,线束是否出现磨损;
——检查发动机舱等通过高温区域线高压线束隔热材料是否脱落。