在資源日益緊張的今天，節(jié)能減排勢在必行， 新能源汽車在突破技術(shù)瓶頸的前提下，市場還是很 廣闊的。高壓線束在新能源汽車中屬于高安全件， 所以高壓線束的設(shè)計(jì)及布置至關(guān)重要。

整車高壓線束主要的設(shè)計(jì)方案涉及到線束走向 設(shè)計(jì)、線徑設(shè)計(jì)、高壓連接器選型、充電口的類型 和應(yīng)用、屏蔽設(shè)計(jì)、高壓線束固定卡扣選型、高壓 線槽設(shè)計(jì)、高壓互鎖HVIL設(shè)計(jì)、GROMMET設(shè)計(jì)等。

一、高壓線束走向布置及劃分類型

圖1 混合動(dòng)力高壓部件布局圖

圖1為混合動(dòng)力高壓部件布局圖。高壓系統(tǒng)在 設(shè)計(jì)方面，考慮到電磁干擾的因素，整個(gè)高壓系統(tǒng) 均由屏蔽層全部包覆。目前國內(nèi)車型全部采用屏蔽 高壓線，曰系車也有應(yīng)用屏蔽網(wǎng)包覆在高壓線外 側(cè)，插件處處理實(shí)現(xiàn)屏蔽連接。同時(shí)由于高壓已經(jīng) 超出人體安全電壓，車身不可像低壓系統(tǒng)一樣作為 整車搭鐵點(diǎn)，因此在高壓線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，直流 高壓電回路必須嚴(yán)格執(zhí)行雙軌制。根據(jù)高壓線束的 特性，我們一般以高壓電器為中心對高壓線束進(jìn)行 劃分，可分為電機(jī)高壓線、電池高壓線、充電高壓線等。

電機(jī)高壓線一般是連接控制器和電機(jī)的高壓線； 電池高壓線一般是連接控制器和電池的高壓線；充電高壓線一般是連接充電機(jī)和電池的高壓線。

二、高壓線束特性

高壓線束耐壓與耐溫等級的性能遠(yuǎn)高于低壓線 束等級，國內(nèi)主機(jī)廠通常采用屏蔽高壓線，近年來 日本主機(jī)廠主要采用非屏蔽高壓線外包裹屏蔽網(wǎng)工序。屏蔽高壓線可減少EMI、RFI對整車系統(tǒng)的影 響。整條高壓線束回路均實(shí)現(xiàn)屏蔽連接，電機(jī)、控 制器及電池等接口高壓線束屏蔽層，通過插件等壓 接結(jié)構(gòu)連接到電池電機(jī)控制器殼體，再與車身搭鐵 連接。高壓線的屏蔽對于電纜傳導(dǎo)數(shù)據(jù)不是必須的，但是可減少或避免高壓線的輻射。

耐壓性能：常規(guī)汽車耐高壓額定600V,商用車及大巴士電壓可高達(dá)1000V;

耐電流性能：根據(jù) 高壓系統(tǒng)部件的電流量，可達(dá)250~400A;

耐溫性能：耐高溫等級分為125丈、150丈、200丈不等， 常規(guī)選擇150丈導(dǎo)線；低溫常規(guī)-40丈。

三、線徑設(shè)計(jì)

需要綜合考慮以下幾方面：

①負(fù)載回路的額定電流值；

②電線導(dǎo)體的容許溫度；

③線束工作時(shí)周 圍環(huán)境的溫度；

④導(dǎo)線自身通電時(shí)溫度上升引起的 通電率降低；

⑤成捆線束容許電流的折減系數(shù)。

電線容許電流值 x 環(huán)境溫度引起的通電率降低 x 捆扎引起的折減系數(shù)>額定電流值。

鑒于環(huán)境溫度對通電率降低的影響（駕駛室內(nèi) 40丈、發(fā)動(dòng)機(jī)室80丈），導(dǎo)體阻抗的上升需做考慮。 因此：電線的耐熱溫度>環(huán)境溫度+導(dǎo)體通電時(shí)的 溫度上升。

導(dǎo)線最大穩(wěn)態(tài)溫升應(yīng)不超過額定溫度導(dǎo)線絕緣層、插件材料或其他導(dǎo)線涉及的材料。導(dǎo)線安培容 量很多決定因素變量，如：導(dǎo)體尺寸、絕緣材料、 絕緣層厚度、環(huán)境溫度、導(dǎo)線捆綁尺寸、導(dǎo)體材料。

四、高壓連接器及充電口類型和應(yīng)用

4.1高壓連接器類型和應(yīng)用

高壓連接器按有無屏蔽功能分為非屏蔽型連接

器（圖2)和屏蔽型連接器（圖3)。

圖2 非屏蔽連接器

圖3 屏蔽型連接器

非屏蔽型連接器結(jié)構(gòu)相對簡單，無屏蔽功能， 成本相對低。使用在無需屏蔽的位置，如充電回 路、電池包殼體內(nèi)部及控制器內(nèi)部等由金屬殼體包覆的電器上。

屏蔽型連接器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有屏蔽要求，成本相 對高。適用于必須有屏蔽功能的地方，如電器外部 與高壓線束的連接。

所有高壓連接器都要求防水，根據(jù)使用位置不 同，防水等級也不一樣。目前使用居多的有1P連接 器（圖4)、2P連接器（圖5)及3P連接器，超過3P 的連接器比較少見，通用性太小而且開發(fā)成本高， —般連接器廠家很少開發(fā)。

1P連接器結(jié)構(gòu)相對簡單，成本相對低。滿足高 壓系統(tǒng)的屏蔽、防水等要求，但裝配工序復(fù)雜，維修性差。一般可以應(yīng)用在電池包甩線、電機(jī)甩線 等，也可以使用在高壓電器內(nèi)部電路連接，如高壓 電池包內(nèi)部等。

2P連接器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對高。滿足高壓系 統(tǒng)的屏蔽、防水等要求，維修性好。一般用于直流 電輸入輸出，如高壓電池包上、控制器端、充電機(jī) 直流電輸出端等。

4.2維修開關(guān)類型和應(yīng)用

維修開關(guān)在高壓系統(tǒng)中必不可少，在高壓系統(tǒng) 需要檢查維修時(shí)，必須先斷開高壓電源，主要就是 通過斷開維修開關(guān)來實(shí)現(xiàn)斷開高壓總電源。

1) 帶熔斷絲開關(guān)（圖6)—般安裝在高壓電 池包上，并要布置在方便插拔的位置。特點(diǎn)：帶熔 斷絲，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對高，體積相對大，適用 于大電流的高壓系統(tǒng)上。

圖6 帶熔斷絲開關(guān)

不帶熔斷絲開關(guān)（圖7)結(jié)構(gòu)簡單，成本 低，體積相對小，適用于布置空間緊張的位置。如 果維修開關(guān)內(nèi)部不帶熔斷絲，高壓電氣系統(tǒng)中也應(yīng) 該要有熔斷絲對電路進(jìn)行保護(hù)。

圖7 不帶熔斷絲開關(guān)

4.3充電接口的類型和應(yīng)用

兩種充電接口，一種為車載充電機(jī)提供交流電 能的接口，另一種是為電動(dòng)汽車提供直流電能的接 口，適用于交流額定電壓為220V和直流額定電壓不 超過750 V的電動(dòng)汽 車傳導(dǎo)式充電接口。

1)直流快充充 電口（圖8)滿足國 標(biāo) GBT 20234.3—2011。

圖8 直流快充充電口

車輛插頭和車輛插座分別包含9對觸頭，其電 氣參數(shù)值及功能定義見表1。

車輛插頭和插座的觸頭布置方式如圖9和圖10 所示。

充電口和充電座滿足國標(biāo)要求，直流快充系 統(tǒng)，電流電壓較大，整個(gè)充電口和充電座的要求更 高，體積比慢充充電口和充電座更大，成本較高。 國標(biāo)規(guī)定：快充的額定直流電壓為750V (DC)，額定直流電流為125 A和 250 A (DC)兩 種規(guī)格。

2)交流慢充充 電口（圖11)滿足 國標(biāo) GBT 20234.2— 2011。

車輛插頭和車 輛插座分別包含7對觸頭，其電氣參數(shù)值及功能定 義見表2。

車輛插頭和插座的觸頭布置方式如圖12和圖13 所示。

充電口和充電座滿足國標(biāo)要求，慢充系統(tǒng)與快 充系統(tǒng)相比，工作電壓電流較小，整個(gè)充電口和充 電座要求比快充的低，體積相對較小，成本稍低。 國標(biāo)規(guī)定，慢充額定交流電壓為交流250 V和440 V(AC)，慢充額定交流電流為16A和32A (AC)。

五、屏蔽及EMC干擾設(shè)計(jì)

高壓線束每個(gè)接口均采用屏蔽處理，前后電機(jī) 接口處為屏蔽卡環(huán)與電氣盒導(dǎo)軌壓接，控制器及電 池箱插件采用有屏蔽功能的結(jié)構(gòu)件。

EMC是新能源車型面臨的一大問題，電機(jī)、控 制器等高壓部件發(fā)出不同頻段的電磁波對整車音響 倒車影像及變速器傳感器等產(chǎn)生干擾，目前國標(biāo)沒 有詳細(xì)關(guān)于此方面的標(biāo)準(zhǔn)。有些主機(jī)廠采用在相關(guān) 高壓零件（包括設(shè)備和線束）均增加磁環(huán)（圖14)， 整車EMC問題得到大大的改善。

圖14 磁環(huán)

5.1磁環(huán)材質(zhì)

根據(jù)要抑制干擾的頻率不同，選擇不同磁導(dǎo)率 的鐵氧體材料，鐵氧體材料的磁導(dǎo)率越高，低頻的阻抗越大，高頻的阻抗越小。

5.2磁環(huán)性能

[1]磁環(huán)的效果與電路阻抗有關(guān)電路的阻抗 越低，則磁環(huán)的濾波效果越好。鐵氧體材料的阻抗 越大，濾波效果也越好。電纜兩端安裝了電容式濾 波連接器時(shí)，其阻抗很低，磁環(huán)的效果更明顯。

[2]磁環(huán)的安裝位置 _般盡量靠近干擾源。 對于高壓系統(tǒng)的高壓線，磁環(huán)盡量靠近電機(jī)、控制 器高壓線的進(jìn)出口。

[3]磁環(huán)尺寸的確定磁環(huán)的內(nèi)外徑差越大， 軸向越長，阻抗越大。內(nèi)徑_定要包緊導(dǎo)線，因 此，要獲得大的衰減，在磁環(huán)內(nèi)徑包緊導(dǎo)線的前提 下，盡量使用體積較大的磁環(huán)。

[4]電纜上磁環(huán)的個(gè)數(shù)增加電纜上磁環(huán)的個(gè) 數(shù)，可以增加低頻的阻抗，但高頻的阻抗會(huì)減小， 這是因?yàn)榧纳娙菰黾拥木壒省?/span>

六、車底板高壓線束保護(hù)設(shè)計(jì)

高壓線束系統(tǒng)必須滿足整車總體布置及人機(jī)工 程的要求，對于布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙及底盤部分的高壓 線束應(yīng)特別注意線束的保護(hù)方式。布置在底盤部分 的高壓線束應(yīng)充分考慮車輛涉水、刮底盤等情況， 在布置設(shè)計(jì)高壓線束的時(shí)候充分考慮防水、防泥沙 飛濺、防刮傷等因素，可以采用塑料線槽、金屬彎 管設(shè)計(jì)來保護(hù)高壓線束。線槽考慮可裝配性，分槽 蓋導(dǎo)槽將高壓線束扣合后固定在車底板上，金屬管 為彎折機(jī)器加工成型，工藝相對繁瑣。本田思域?yàn)?線槽結(jié)構(gòu)，豐田普瑞斯為金屬管結(jié)構(gòu)。

七、高壓互鎖HVIL設(shè)計(jì)

高壓部件帶有高壓互鎖人性化安全設(shè)計(jì)，貫穿 整車所有高壓部件，拆卸前必須先斷開高壓互鎖結(jié) 構(gòu)才可執(zhí)行拆卸操作。由BMS、HCU執(zhí)行控制反饋。

八、高壓線GROMMET方案設(shè)計(jì)

橡膠圈是固定在線束上的橡膠類部品，和車體 相應(yīng)部分相配合，起密封、防水等效果，多用于線 束穿過車身鈑金的地方。

高壓線橡膠件考慮強(qiáng)度問題，采用橡膠與塑料 組合件，對鈑金固定匹配、抗拉伸強(qiáng)度都有保證。 高壓線束一般較粗，彎曲應(yīng)力相對很大，高壓連接器體積較大，在橡膠圈設(shè)計(jì)上體積會(huì)大很多，同時(shí)固定強(qiáng)度要求也會(huì)很高，結(jié)構(gòu)方面相對較復(fù)雜，材料選擇方面要求會(huì)更高。

九、高壓線束固定卡扣選型和包覆物

高壓線束由于強(qiáng)度大，選擇推拉式螺柱固定卡 扣，便于裝配維修。包覆物的作用主要有防磨、降噪、隔熱、美觀等，特性如表3所示。

十、總結(jié)

高壓線束線徑的合理選擇，固定保護(hù)的優(yōu)化布 置，成本控制都成為高壓線束設(shè)計(jì)的要?jiǎng)?wù)，新能源 汽車有著廣泛的市場前景。

來源：純電動(dòng)汽車電氣設(shè)計(jì)