纯电动客车具有清洁、高效、节能等特点,今年来受到广泛关注。与传统汽车相比,动力电机取代内燃机,机械结构得以简化,但电器系统的运用大幅提升,尤其增加了高压部分,所以安全、可靠地进行电能传输成为纯电动客车设计的重要环节。高压电气系统是电动汽车的核心部件之一。高压线束作为高压电气系统的关键零组件为电动汽车运行的安全提供保证。
不管是混合动力汽车,纯电动汽车还是燃料电动汽车,都离不开高压电气系统。高压电气系统设计到的零部件包括高压线束(高压线缆和高压接口)和动力配电系统。纯电动汽车和插电式混合动力汽车采取超过300V的高电压和几百安倍大电流。高压线束是高压电气系统的关键零组件,为电动汽车运行的可靠运行和安全提供了保证。
纯电动客车的运行特点决定了线束的特殊性,相比低压线束,高压线束具有以下特点:
1. 高电压:车辆动力电池最高电压达到420V,要求线束绝缘材料具有更高的节点强度和规格尺寸;
2. 大电流:动力电池容量为100Ah,输出电流可达300A,线束能够稳定运行,就需要更大的连接器接触面积和导线截面积;
3. 密封性:水和灰尘的侵蚀将导致线束绝缘性能下降,造成高压击穿‘漏电等安全隐患,要求线束有更高的防护等级;
4. 高耐热:车辆大电流运行时焦耳效应会产生热量,导致线束自身和周围温度上升,使线束产生更大的温升,要求线束具有更好的耐热性能,客车国际规定非热源附件线束的耐温为105°C,高压线束耐热性一般要达到125°C,甚至更高;
5. 抗电磁干扰:电动车辆运行时,反复变化的电器负荷与系统中大量采用的变频技术,造成线束电压、电流和频率的剧烈波动,产生较大的电磁干扰,并对车辆本身及周围环境的电气电子设备造成影响,所以线束需要对电磁干扰进行屏蔽,以满足电磁兼容性要求;
6. 耐久性能:线束应具有耐温、耐候、耐介质腐蚀、耐振以及导线破损防护等性能,并具备较大的安全余量和连接寿命,保证车辆长期可靠运行;
7. 成本高:车辆运行条件和使用环境的特殊性,导致高压线束成本昂贵。设计中,应避免结构与规格的过度选配,造成成本上升。
高压线束安装注意事项
1. 高压线缆过锐边或过孔时应设计保护结构,布置时应避开热源或与之保持足够的距离;
2. 高压线缆具有较大的外径,为避免应力集中,线束最小弯曲半径通常要大于线径的3-5倍,同时线缆也具有较大质量。为了合理分布载荷,需要对线束进行支承和固定,通常直线布置的线缆固定点间距小于等于300mm,固定点与接插件间距小于等于120mm,以承受线束的重量和振动载荷。固定装置常采用特殊网状扎带和绝缘材质支架等;
3. 对于部件内部装配的连接件接头,需要选取正确规格的紧固件,以保证接头与电器极板的接触面积和紧固力矩;
4. 电机线束应考虑部件运动与振动的影响,设计合理的线束尺寸,既要有足够的长度分布应力,也要避免过长导致线缆积聚;对于位移幅度较大的线缆,增设缓冲和导向功能的固定结构,线缆运动时与其他零部件保持合理距离;对于运动中产生噪声的部位,应增设海绵、绒布、胶带等部件,避免噪声;
5. 接插件应尽可能放置在驾驶室或电器舱室内部,以避免雨水和灰尘的侵蚀,布置在底盘的线束应设计遮挡结构,插接件尽量避免垂直布置,以避免水和灰尘的累积问题;
6. 线束布置要考虑电磁干扰因素。如布线时,避免九十度的折线,可减少线路高频噪声发射;对于高低压线束,尤其是信号线束,必须分开排布,避免线缆交叉布置造成的相互干扰;
7. 外露的高压线束还应考虑布置的美观性,线束走向应与依附件方向一致,尽量避免斜方向布置;机舱线缆尽量放置在车身结构件或部件的下方及内侧;对于线缆较多的部位,应开发专用线束护板进行遮蔽;
8. 高压线束布置应具有合适的空间进行安装与维修,在同一部位的接插件应选用不用的规格和定位结构,防止错装;接插件连接应尽量保证能够单手操作,接插件末端线束应预留合理长度,以便于接插件拆装。
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