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

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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

一十、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

V1.1

20180713

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/T2423.17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/T18384.2电动汽车安全要求第2部分功能安全和故障防护

GB/T18384.3电动汽车安全要求第3部分人员触电防护

GB/T18487.1电动车辆传导充电系统一般要求

GB/T18487.2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/T18488.1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

3.1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）。

 3.2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

3.3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。

3.4带电部件

正常使用时被通电的导体或导体部件。

3.5直接接触

人员和带电部件的接触。

3.6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。

3.7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。

3.8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。

3.9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。

3.10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

4.1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。

4.2性能要求

4.2.1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8.1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。

4.2.2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。

4.2.3耐电压

根据GB/T18488.1,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。

4.2.4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。

4.2.5盐雾要求

盐雾试验按照GB/T2423.17

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。

4.2.6阻燃要求

线束所用材料要求阻燃等级为UL94V-0。

4.2.7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）

2.5

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

5.1设计输入要求

5.1.1电气设计的输入要求及动力系统配置情况。

5.1.2整车总布置图。

5.1.3线束敷线图。

5.1.4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。

5.1.5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）。

5.2设计输出要求

5.2.1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。

5.2.2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。

5.2.3线束的长度

5.2.3.1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。

5.2.3.2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。

5.2.3.3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。

5.2.3.4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（φ8/4.0）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。

5.2.4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。

5.2.5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。

5.2.6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。

5.2.7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

2.5

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/2.5

4

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/4.0

6

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/6.0

16

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/16.0

25

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/25.0

35

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/35.0

50

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/50.0

70

非屏蔽

WDZ-DCY125\\750V/70.0

35

屏蔽

WDZ-DCEVMP-125\\1.8/3KW/35

50

屏蔽

WDZ-DCEVMP-125\\1.8/3KW/50

70

屏蔽

WDZ-DCEVMP-125\\1.8/3KW/70

表3电缆推荐型号

5.2.8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。

5.2.9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。

5.2.10字体

5.2.10.1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）

3.5

3.5

5

5

5

7

字体宽高比

统一推荐采用为0.7

表4文字种类和字体高度

5.2.10.2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:

hzfs.shx）,且在同一张图中,只允许使用一种字体。

5.2.10.3未做规定的均按GB/T14691的规定执行。

六、装配要求

6.1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。

6.2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。

6.3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。

6.4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。

6.5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。

6.6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。

6.7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。

6.8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。

6.9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

7.1高压电缆

应遵循SAEJ1654、SAEJ1673规定的要求。

7.2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。

8、设计计算

8.1电缆的选取

8.1.1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。

8.1.2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。

8.1.3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）。

8.2连接器的选取

8.2.1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。

8.2.2连接器性能

连接器的性能要求应符合SAEJ1742。

8.2.3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]

2.5

0.17

0.35

1.17

2.34

4

0.11

0.22

0.72

1.44

6

0.09

0.18

0.68

1.36

16

0.05

0.1

0.43

0.86

25

0.035

0.07

0.4

0.8

35

0.029

0.059

0.39

0.78

50

0.025

0.05

0.36

0.72

70

0.02

0.03

0.3

0.65

九、安装、试验要求

9.1安装要求

参照本规范第6章执行。

9.2试验要求

参照GB/T12528-2008第7.4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0.2mm²

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/1.5kv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12.5，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12.5，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0.5kg

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3.5kv/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3.5kv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

10.1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。

10.2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。