汽車(chē)線(xiàn)束整體可分為低壓線束和高壓線束兩種(zhǒng),傳統燃油汽車主(zhǔ)要采用低壓線束,新能源汽車主要使用(yòng)高壓線束,高壓線束(shù)可以根據(jù)不同的電壓(yā)等級配置於電動汽車內部及外部線束連接。主要應用配電盒內部線束信號分配,高效優質地傳輸(shū)電能,屏蔽外界信號幹擾等,高壓線束是新能源汽車高壓係統的神經網絡,非常重要(yào),今天我們一起聊聊(liáo),什麽是新能源汽車高壓線束?
新能源汽車高壓線束(shù)主要由連接器、端子、電線、覆蓋物等(děng)零件組成。新能源(yuán)汽車高壓線(xiàn)束可(kě)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(yào)應用配電盒內部線(xiàn)束信號分配,高效優(yōu)質地(dì)傳輸電能,屏蔽外界信(xìn)號幹擾。由於車內高壓線束具有大電壓(yā)/大電流、大線徑導線數量多等特點,線束的設計麵臨布線、安全(quán)、屏蔽、重量和成(chéng)本等挑戰。
序號
材料名詞
英文簡稱
1
高壓連(lián)接器
Connector
2 端子
Terminal
3 電線(xiàn)
Cable
4 定位紮帶(dài)
Clip
5 覆蓋物(膠帶熱縮管波紋管)
(Tape,HeatTube,CorrugateTube)
6
密(mì)封件(密封塞,堵(dǔ)頭)
(Seal,Plug)
7 電測標簽
Label
高壓連接器
高壓連接器的協(xié)會標(biāo)準
高壓連(lián)接器目前都是基(jī)於行業標準;從標準來說有安規、性能等要求標準,也有測(cè)試標準,目前(qián)連接器廠家最為主流的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;而在北美主要是來自己SAEuscar的相關標準,uscar本身不起草標準,我們經常使用的uscar2、 37等相(xiàng)關標準主要是來自克萊斯勒、福特、通用美國三大主機廠聯合(hé)的線束連接組織(zhī)EWCAP,這個組織94年就已經成立,08年為了適應越來越多的HEV的要求,該組織更新了SAE-USCAR 2 ,將電壓等級(jí)從原(yuán)有的20V提升(shēng)到了我們現在看到的600V。
高壓連接器的種類介紹
新(xīn)能源汽(qì)車用高壓連接(jiē)器是機電一(yī)體化產品,主要由接觸件、絕緣(yuán)體、殼(ké)體及附件四部(bù)分構成,其中:接觸件是(shì)連接器(qì)完成光、電信號連接的核心部件,通過接觸件的插合完成車輛在行車中所需的光、電信號的連(lián)接;絕緣(yuán)體和外殼主要起固(gù)定、絕緣和機械保護作用。製造過程集電氣性能設計(jì)、數控機械加工、衝壓工藝技術、塑壓工藝技術、精密壓鑄工(gōng)藝技術、嚴格的試驗手段等多元技術組合於一體。由於高壓連接器產品的質量和精度(dù)直接影響到連接器的電氣、機械、環境等性能,進而影(yǐng)響電動車輛的行(háng)車安全,因此高壓連接器的質(zhì)量要求和(hé)製造精度(dù)比較高,屬於連接器領域中附(fù)加價值較高的中高端產品。我們在整車(chē)上(shàng)往(wǎng)往可以看見各種各樣的高壓連接器,高壓連接器結構一般(bān)包括:接觸對、密封圈、對接鎖止機構,支架(jià),外殼,定位(wèi)機(jī)構,高壓互鎖機構,屏蔽機構,絕緣結構(gòu)等(děng)。一般的端接方式有焊(hàn)接、壓接、過孔連接、螺釘連接等。安裝方式也多種(zhǒng)多樣包括麵板式、電纜式、螺母式、穿牆(qiáng)式等這其中根據(jù)線束連接方式不同(tóng),我們主要將其分為兩個類別的(de)連接:
一種是以螺栓(shuān)直接連接的固(gù)定式;一種是插合式連接(jiē)。
螺栓連接是(shì)我們在整車上經常看見的一種連接方,這種方式的好處(chù)在於它的連接可靠(kào)性(xìng),螺栓的機械力是可以抵禦汽車級的(de)振動的(de)影響的,其成本也相對低廉,當然它的(de)不便之處螺栓連接是需(xū)要一定的的操作安裝空間(jiān)的,對於區域越(yuè)發平台化,越來越合理的車內空間,是無法留出過多的安裝空間的,而且從批量化作業和售(shòu)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(xiǎn),所以它(tā)也有它的一定的局限性;在早期的日美混動(dòng)車型上我們經(jīng)常看見類似產品,當然現(xiàn)在在一些乘用車的(de)三相電機線以及一些商用車的電池動力輸入輸出線(xiàn)我們依然可以看見很多類似的連接,這類連接一(yī)般都需要借助外在的盒子實現防護等其他功能要求,所以是否使用(yòng)這種方式需要從整車的動力線(xiàn)設計布置的角度出發結合售後等要求。
高壓連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(jù)實際需要的使用情(qíng)況,對高壓連接器準確的選型是設計者要考慮的一項關鍵問題,以下針對新能源汽(qì)車的使用(yòng)場景進行選型
根據整(zhěng)車高壓係統的規劃進行選型
整車(chē)高壓係統(tǒng)包括動力電池、電(diàn)機/電機控製器(qì)、PDU、直流或交流(liú)充電係統、電加熱、電空調、DCDC以(yǐ)及其他電(diàn)動配件係(xì)統等。首先,確定整車高壓的電氣原理,初步明確整車的電壓平台,以及各設備(bèi)的用/配電量,確定載流量的大小。其次根據實際的用電設備的布局,確定所用的連接器采用單芯或者多芯。
根據安裝條件進行選型(xíng)
通常整車上高壓係統(tǒng)的安裝空間比較緊湊,高壓設(shè)備(bèi)結構(gòu)要求精巧與美觀,同時需要(yào)根據整(zhěng)車上高(gāo)壓線束的具體走向(xiàng)明確高壓連接器的形式。
根據適用環境及性能要求(qiú)進行選(xuǎn)型
需要確(què)認高壓連接器的電性能、機械性能及環(huán)境性能是否能(néng)滿足實車工況要求以及係統安全要求等,確定選型產品滿足相關技術指標
壓接端子
新能源線束壓接端(duān)子(zǐ)介紹
接線端子是基礎,沒有可靠的接線端子,就沒(méi)有可靠的係統工程。預防和分(fèn)析是每個(gè)企業所必須的過程,通(tōng)過接(jiē)線端子可(kě)靠性篩選發現各種失效模式和失效(xiào)機理,可分析(xī)出大量(liàng)經驗教訓和排除各種隱(yǐn)患,為改進設計(jì)、工藝、檢驗和使用提供科學依據(jù),是修訂和製訂(dìng)接線(xiàn)端子(zǐ)技術(shù)條(tiáo)件(jiàn)的重要依據,為預防不(bú)必要的損失提(tí)供了技術保障。
接線端子的常見故障和問題
接線(xiàn)端子從使用角度講,應該達到的功能是:接觸部(bù)位該導通的地方必須導通,接觸可靠。絕緣(yuán)部位不該導通(tōng)的(de)地方必須絕緣可靠。接線端子常見的(de)致命故障(zhàng)形式有以下三種:
1.接觸不良(liáng)的(de)問題
接線端子內部的金屬導體(tǐ)是端(duān)子的核心零件,它將來自外部電線或電纜的電壓,電(diàn)流或信號傳遞到與其相配的連接(jiē)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)觸保持力和良好(hǎo)的導電性能。由於接觸件(jiàn)結構設計不合理,材料選用錯誤,模具不穩定,加(jiā)工尺寸超差,表(biǎo)麵粗(cū)糙,熱處理電鍍等(děng)表麵處理工(gōng)藝不合理,組裝不當,貯存使用環境惡劣和操作使用不當(dāng),都會在接觸件的接觸部位和配合部位造成接(jiē)觸不良。
2.絕緣不良的問題
絕緣體的作用是使接觸件保持正確的(de)位置(zhì)排列,並使接觸件與接觸件之(zhī)間(jiān),接觸件與殼體之間相互絕緣。故絕緣件必須具(jù)備優(yōu)良的電(diàn)氣性能,機械性能和工(gōng)藝成型性能(néng)。特別是隨著高密度,小型化接線端子的廣泛使用,絕緣體的有效壁厚越來越薄。這對絕緣材料,注塑(sù)模(mó)具精度和成型工藝等提(tí)出了更苛嚴的(de)要求。由於絕緣體表麵或內部(bù)存在金屬多餘物,表麵塵埃,焊劑等汙(wū)染受潮,有機材料析(xī)出物及有害氣體吸附膜與表麵水膜融合形(xíng)成(chéng)離子性導電通道,吸潮,長黴,絕緣材料老化等原因,都(dōu)會造成短路,漏電,擊穿,絕緣電阻低等絕緣不良現象(xiàng)。
3.固定不良(liáng)的問題
絕緣體不僅起絕緣作用,通常也為(wéi)伸出的接觸件提供精確的對中和(hé)保護,同時還具有安裝(zhuāng)定位,鎖緊固定在設備上的功能(néng)。固定(dìng)不良(liáng),輕(qīng)者影響接觸可靠造成瞬間斷(duàn)電,嚴重的就是產品解體。解體是指接線(xiàn)端子在插合狀態(tài)下,由於材料,設計,工藝等(děng)原因導致結構不可靠造成的插頭與插座之間,插針與插孔(kǒng)之間的(de)不正常分離,將造成控製係統電能傳輸和信號控製中斷的嚴重(chóng)後(hòu)果。由(yóu)於設計不可靠,選材錯誤,成型工藝選擇不當,熱處理,模具,裝配,熔(róng)接等工藝質量差,裝配不到位等都會(huì)造(zào)成固(gù)定不良。
此外,由於鍍層起(qǐ)皮,腐蝕,碰傷,塑殼飛邊,破裂,接觸件加工粗糙,變形(xíng)等原因造成的外觀不良(liáng),由於定位鎖緊配合尺寸超差,加工質量一致性差,總(zǒng)分離力過大等原因造成的互換不良,也是常見病(bìng),多發病。這幾種故障一般(bān)都能在檢驗及使用(yòng)過程中及時發現剔除。
如何檢測接線端子短路故障(zhàng)
導線及接線(xiàn)端子的故障也可能是由於線束與車身(地線)之(zhī)間(jiān)或(huò)在有關開關內部(bù)短(duǎn)路所造成的。檢查前應首先看在車身的端子固定(dìng)是否牢靠,然後便可按下列步驟進行測試。
1、檢查電線通斷(duàn)
首先拆下控製電腦ECU和傳感器兩側的接(jiē)線端子,再測量端子相應端子間的電阻(zǔ)。如電阻值不大於1歐姆(mǔ),則說(shuō)明電線正常,以便(biàn)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(cè)量的準確性,同時(shí)注意,對大多數導線(xiàn)端子、萬用表表棒應從連接器的後端插入(rù),但是對於裝有防水套的防水型接(jiē)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(de)電阻值檢查
首先拆下控製電腦ECU和傳感器(qì)兩側的導線接線端子,再測量兩側(cè)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)端要(yào)分別在兩側(cè)導線連接器(qì)上進行測量,如果電阻值大於1歐姆則說明該電(diàn)線與車身無短路故障。
3、端子(zǐ)外觀及接觸壓(yā)力檢查
首先應逐一拆下各端子,檢查連接器端子上有無(wú)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損壞,端子固定是否牢靠,在輕輕拉動時(shí)端子應無鬆動現(xiàn)象。反之,如果在哪一個座孔中的插頭端子拔(bá)出時比其它座孔容(róng)易,則該座孔(kǒng)可能在使用中會引起接(jiē)觸不良的故障。
電線
新能源線束的電線介紹
汽車線束⽤線纜類型受(shòu)線束(shù)所處的環境和功能的影響。例如(rú):發動機、動⼒電池等周圍環境溫度(dù)⾼,腐蝕性⽓體和液體也很多。因此,⼀定要使⽤耐⾼溫、耐油、耐振動、耐摩擦導線;⾏李廂蓋上的導線要在低溫下保持(chí)其彈性,所(suǒ)以要選⽤冷彈(dàn)性導線保證其正常⼯作;⾃動變速器上的導(dǎo)線⼀定要耐⾼溫、耐液壓油,其溫度穩定性要好;弱信號(hào)傳感器要⽤屏蔽導線,例如爆(bào)震傳感器(qì)和曲軸位置傳感器、ABS輪速(sù)傳感器(qì)等;門(mén)內(nèi)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,絕緣⽪為PVC絕緣材料。線束⽤導線要有耐
溫(wēn)、耐油、耐磨、防⽔、防腐蝕、抗氧化、阻燃(rán)等特性。⽬前⾃主汽(qì)車品牌使⽤導線種(zhǒng)類主要包括⽇標導線和(hé)德標導線。⽇標導線使⽤的種類主(zhǔ)要包
括:AV、AVSS、AVSSX、AVX、AEX;德標導線(xiàn)使⽤的種類主要包括:FLRY-B、FLR9Y-B。傳統汽車是以汽油發動機為動⼒,傳統汽車導線作⽤是傳輸控製信號,承受的電流(liú)和電壓都很⼩,故電線直徑較(jiào)⼩,結構上也僅是導體外加絕緣,很簡單。但根據電動汽車⾼壓電纜(lǎn)的使⽤要求,⾼壓電線主要起傳輸能(néng)量的(de)作⽤,需把電池的能量傳輸到各個⼦係統,因此(cǐ)所設計(jì)的電動汽車⾼壓線(xiàn)束必須滿(mǎn)⾜⾼壓⼤電流傳輸。電動汽車⾼壓(yā)電纜承受的電壓較(jiào)⾼(額(é)定電壓最⾼600 V),電流較(jiào)⼤(額定(dìng)電(diàn)流最⾼600 A),電磁輻射較(jiào)強,故電纜的(de)直徑(jìng)明顯(xiǎn)增⼤,同時為了避免電磁輻射對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(le)抗電磁⼲擾(rǎo)屏蔽結構,即(jí)采⽤同軸結構,利⽤內導體和(hé)外導體(屏蔽)共同作⽤,電纜內的(de)磁場成同⼼圓分布,⽽電場從內導體指向並⽌於外導體,使電纜周圍外部的電磁場為零,亦即
屏(píng)蔽了電磁輻(fú)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,近些年來逐(zhú)漸被(bèi)LSZH(低煙⽆鹵材料)TPE(熱塑性彈(dàn)性體)、XLPE(交聯聚⼄烯)、矽橡膠等材料替代。由於電動(dòng)汽車⾼壓電纜在滿⾜⾼壓⼤電流、抗電磁⼲擾的同時還要滿⾜耐磨和(hé)阻燃等要求(qiú),對比這些材料,矽橡膠的擊穿電壓⾼,具有(yǒu)耐電弧性、耐漏電痕跡性、耐臭(chòu)氧性,其同時具有良好的(de)耐⾼低溫,絕(jué)緣性能良好,在⾼溫⾼濕條(tiáo)件下性能穩定、阻燃等,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了目前電動乘⽤車⾼壓電纜絕緣材料的⾸選;
目前總體而言,⾼壓線纜主要選⽤交聯聚(jù)⼄烯絕緣(yuán)電纜XLPE或矽橡膠電纜。國內⼚商生(shēng)產的主要材料是XLPE為主,由於XLPE⼯藝較成熟,⽣產⼚商可以添加交聯(lián)母粒⼦直接⽣產,成本及⼯期都(dōu)較低,⽽矽橡(xiàng)膠線纜⾼度的耐⾼溫性(-50℃-180℃)與(yǔ)柔軟性,⾮常有助於車內布線,矽膠線纜由於會(huì)涉及矽橡膠材料的合成⽐例(lì)及⼯藝的優化,⽬前國內矽膠線(xiàn)做的好的並(bìng)不多見,以下是目前高壓線纜的分類大(dà)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:熱塑性絕緣和熱(rè)固性絕緣(yuán);
4、按屏蔽型式:屏蔽型和非屏蔽電纜;
5、按絕緣芯(xīn)數:多芯和單芯電纜;
6、電(diàn)纜平方數:1.25、2、2.5、3、4、5、10、16、25、35、50、70、95、120等(děng)。
覆蓋(gài)物(wù)
覆蓋物的介紹
波紋管,一般的材料(liào)為PA/PP,耐(nài)溫在-40°C-125°C,主要是有效的保護線纜的作用。
熱縮管,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,焊點,電感(gǎn)的絕緣保護。