汽车高低压电线束设计规范

Q/XXXXXXXXXXX公司Q/XX-J028-2023汽车高低压电线束设计规范编制:日期:校对:日期:审核:日期:批准:日期:2023-06-15发布2023-06-15实施XXXXXXXXX公司发布1．设计技术1.1概述汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。动力系统线束设计分为动力系统低压线束和动力系统高压线束。设计线束时需要考虑其安全性、可靠性和稳定性要求。线束变得越来越复杂，但车身给予线束的空间却越来越小。因此，如何提高电动汽车的动力系统线束的综合性能设计便成为关注的焦点。为使本公司汽车线束部件设计规范化，参考国内外汽车线束设计的技术要求，结合本公司已经开发车型的经验，编制本文。使本公司设计人员对汽车线束设计起到指导操作、提高电器线束设计的效率和合理性的作用。本文对中央控制盒、继电器盒、保险丝盒及线束包扎等作了规范化要求，本文将在本公司所有车型线束开发设计中贯彻，并在实践中进一步提高完善。1.2低压线束设计1.2.1整车低压线束设计电动汽车的供电系统设计是否合理，直接关系到汽车电器件的正常工作与否和全车的安全性，因此线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统基本上由3个部分组成。蓄电池直接供电系统（一般称常电）。这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件，主要目的是在为这些电器件提供电能时尽量少的加以控制，确保在无法启动电动模式情况下，汽车也能短暂正常工作，以方便故障车辆能够及时维修等。如：整车控制器电源、真空制动助力泵电源和转向泵电源等。点火开关控制的供电系统（一般称为IG档）。这部分电器件基本上是在车辆未行驶运转的情况下才使用，取自预充电模块的分支电源，避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如：雨刮器、车灯控制电源、门窗控制电源等。电动模式的供电系统（一般称为start档）。这部分电源是在车辆启动电动模式下，电器件能够正常启动。电源的负载比较大，电源取之于预充电模块，负载的电流消耗量不同，预充电输出地电流量也就随之成正比变化，有效地保证整车的用电量。1.2.2线路保护设计A．熔断器线路保护就是要对导线加以保护，兼顾对回路电器件的保护。目前电动汽车所用保护装置主要有熔断器。它是一种安装在中央控制盒中，保证电路安全运行的电器元件。当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏线路。若线路中正确地安置了保险丝，那么，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护线路安全运行的作用。熔断器按照结构上分为片式熔断器、插入式熔断器和旋紧式熔断器3种类型，这3种熔断器有不同承载电流量的规格。在线路保护采用的熔断器时，需要严格选取相应的规格。目前，我公司生产的电动汽车的动力系统线束都应用了这3种类型的熔断器。一般根据负载的性质和最大连续工作电流来确定熔断器容量，按照经验：如果是电阻性负载，如白炽灯，电阻加热器等等，熔断器额定容量＝（1～1.2）×电路最大工作电流；如果是电感性负载，如转向助力电动机，刹车助力泵等等，熔断器的额定容量=(2～4）×该电器的额定电流；如果是纯电容性负载，则需要在回路中设置预充电电路；如果是复合性负载，则要具体该复合性负载主要是呈现什么性质的特征，数值的大小来确定熔断器的额定容量。B．继电器继电器具有控制系统和被控制系统，通常应用于中央电气盒和自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。常用继电器的设备一般有刮水器、喇叭、前照灯、雾灯、风扇、转向灯（闪光器）等。常用的继电器额定电压为12V。选用继电器要参考的技术要求：①可靠性好；②性能稳定；③质量轻、体积小、寿命长，对周围元器件影响小；④结构简单、工艺性好、成本低。产品符合QC-T695-2002汽车通用继电器标准。C.搭铁分配设计原则DCDC控制器、整车控制器等对整车性能及安全影响大，且易受其他用电设备干扰及整车电位均衡的需要，所以这些高压电器件外壳的搭铁点一定要单设。无线电系统为避免干扰，也要单独搭铁。弱信号传感器的搭铁最好独立，搭铁点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则是就近搭铁，避免搭铁线过长，造成不必要的电压降。蓄电池负极线、预充电模块搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降；为增加安全性，预充电模块负极和车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁；搭铁方式是通过螺柱式接头搭铁，此法一定要在接头的尾部烤上热缩管绝缘。D继电器盒与保险丝盒的选用原则1.本着满足功能要求盒可靠性的前提，选用现有成熟产品；2.大小不要超过总布置给出的空间，尺寸在满足安装条件下追求小型化；3.发动机舱的继电器盒要求把发动机舱要用到的继电器数量包含：如电喷继电器、压缩机继电器、大灯继电器、雾灯继电器、喇叭继电器、电子风扇高速/低速继电器等；4.仪板保险盒要求把除发动机舱以外的继电器包含：如小灯继电器、后除霜继电器、空调继电器、刮水继电器、燃油泵继电器、超车继电器、鼓风机继电器等。E继电器盒与保险丝盒的设计1.继电器盒要预留1-2个继电器位置和3-5个保险的位置；2.保险丝盒要预留1-2个继电器位置和3-5个保险的位置，为客户在整车的批量生产后增加某种电气功能提供方便；3.根据各种规格保险丝与各种规格导线的特性曲线，我们归纳出保险丝与其所保护的导线之间有如下的对应关系：表保险丝与导线线径的对应关系（QBV导线）（AVS导线）导线线径（mm2）保险丝（A）30℃时保险丝（A）50℃时导线线径（mm2）保险丝（A）30℃时0.5107.50.5100.7515100.85151.015101.25201.520152.0252.530203.0304.040304.0406.050305.05010.070506.06016.09060注:在此需要特别指出的是,对于某些特殊系统,导线线径的选择应予以谨慎对待.如大灯系统,由于灯光的光强与电压有如下的关系：表电压光强100%95%90%100%83%67%1.2.3接插件选取插接件是线束的核心部件，插接件的性能直接决定着线束整体的性能，而且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性的作用。插接件选取要保证与电器件的良好接触，使接触电阻降为最低，提高可靠性，优先选用双弹簧式压紧结构的插接件。目前，我公司采用接插件为AMP公司、Delphi公司和南通友星线束生产的接插件，符合相应的国家标准。根据导线的截面积和通过电流的大小合理选择插接件。发动机舱内对接的护套，由于舱内温度、湿度偏大，因此一定要选择防水性护套。在同一条线束中若用同一种护套，其护套种类和颜色一定要有区别。基于汽车外观的整体协调性，在发动机舱中应选用黑色护套。为减少线束对接用护套的种类和数量，优先选用混合型件，使装配固定方便。对于要求性能较高的整车控制器、核心部件ECU等用的端子插接件，应优先选用镀金件以保证安全可靠性。蓄电池接头（电瓶夹）内部为锥体，锥度为1:9；电瓶夹的材料为镀锡铜、镀锌铜或铅锑合金。1.2.4导线选取汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线，绝缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。汽车线束常用的导线种类有日标（AVSS等）、国标（QVR）、德标（FLRY）、美标等几大系列。AVSS（AVS）导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好；QVR的特点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。可根据用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。我公司设计的动力系统线束所用的汽车导线为徳标AVS、AVSS、QBV-1系列导线。根据电器件功率的大小计算流通导线的电流；长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线；根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积；根据导线的走向、插接件的数量（即电压降的大小）适当改变导线的截面积。导线颜色的选用1.依据（QC/T414-1999《汽车用低压电线的颜色》），选用导线颜色；表颜色代码表颜色代码颜色Br棕R红O橙Y黄G绿L蓝Pu紫Gr灰W白B黑2.优先选用单色线，电源线优先选用红色或主色为红色的双色导线；3.接地线用黑色导线，或黑色为主色的双色导线；4.一个插接件内尽量不要出现线径颜色都相同的现象5.分系统标出主色线，即一个系统尽量选用以一个单色为主色的双色导线，如雨刮系统选用成棕红、棕白、棕黄、棕黑等，这样在装车或维修时又很大的方便性。线束接地的设计1.根据实际装车情况，合理的选择接地处；2.各个ECU就近接地，防止干扰；3.仪表内的信号地应该单独接地；4.接地处一般采用孔式接头方式，在车身上打孔，配焊接螺母，孔式接头的大小取决于通过该处的电流大小，一般用M6、M8或M10的孔式接头，材料厚度在0.5-2.0MM之间，计算通过该处的电流选用多大孔径的接头；5.根据流经此处的电流，合理的计算该接地处线径的大小，如电流太大，则考虑用插接器的方式转接；表搭铁线线径与用电负荷容量的对应关系（QBV导线）（AVS导线）搭铁线线径（mm2）用电负荷（A）搭铁线线径（mm2）用电负荷（A）0.5100.5100.75150.85151.0151.25201.5202.0252.5303.0304.0404.0406.0505.05010.0706.06016.0901.2.5线束包扎和固定设计A．线束包扎线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美化外观的作用，一般根据工作环境和空间大小制定以下包扎设计。发动机舱线束（一般称为前舱线束）工作环境恶劣，因此全用高阻燃性、防水、机械强度高的波纹管包扎。仪表线工作空间较小，环境相对较好，可用胶带全缠或花缠。底盘线因与车体接触部位较多，因此用波纹管包扎防止线束磨损。B.固定方式中央电器盒一般用电器盒本身设计的固定结构直接安装在车身上。各条线束一般用特殊网状扎带等固定在车身螺栓内。车身螺栓尺寸大多为直径为5mm、6mm。如有相同走向的整车线束，将动力系统线束用常规扎带并行固定在一起。1.3高压线束设计1.3.1线路保护设计在动力系统线束设计中只采用高压熔断器的保护措施，在电气系统中担负串接通电和安全保护的双重功能，关系着车辆与人身的整体安危，因此，对电动汽车实施保护的熔断器，必须是直流型的能够超快速开断的产品，否则当短路电流出现的瞬间不能迅速安全断开电路通道，短路故障电流直接冲击蓄电池或击高压输入模块，其后果很严重。由于熔断器的动作原理简单，制造成本低，限制开断故障电流的安全可靠性强，是过电流特别是短路保护最有效的电器元件。2001年国家质检局和标准委在GB/T18384.2-2001《电动汽车安全要求》的第2部分：功能安全和故障防护的第5.5条“过电流切断装置”一节中明确规定：当电流过大时，应使用一个电路保护器、切断装置或熔断器断开车载电源（例如动力蓄电池）的至少一个电极。或是GB/T18384.1第7章规定的动力蓄电池的过电流断开器。每次电源切断后，在故障明确的情况下，应允许仅通过正常的电源接通程序来重新给驱动系统供电。由此可见，用熔断器保护电动汽车动力电池，不仅是熔断器自身具有诸多优势条件，也是国际通行公认的有效措施，更是国家标准明确规定不可或缺的必要手段。1.3.2高压电缆选取电动汽车装配有高压电气设备，对于高压电气设备所用的电缆应需要承受高压特性的特种高压汽车电缆，安全等级比低压导线要高。A．电缆结构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。高压多芯电缆从结构上主要有多芯线和护套组成。多芯电缆芯数可为：2—60芯，优先芯数为2、3、4、5、6、7、12、18、27、36、48和60芯；缆芯的中心不允许放绝缘线芯，单5芯及以上电缆的第一层中心可放一根合适材料制成的填充物；3芯及以上的缆芯应有一根黄绿色的绝缘线，用于高压绝缘接地保护线；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。B.电缆材料导体：绕线式镀锡退火铜；绝缘体：120--200摄氏度级别，耐热，无卤素XLPE；屏蔽物：镀锡退火铜绕线编织而成；外壳：耐热105--180摄氏度，无PbPVC（或HF-XLPO、TPE-E、PP-FR、ETFE：可选）。C．电缆线色高压电缆采用颜色识别，电缆中的接地线或类似保护目的的线芯都必须采用黄绿色的识别标志，黄绿色在线芯表面上应占有30%--70%，余下部分的另一种颜色并在整个长度的线芯上应保持一致，在有黄绿色的缆芯中，应尽量避免采用黄色或绿色作为其他线芯的识别颜色。多芯电缆的缆芯线色识别采用低压导线的线色识别方法，线芯的绝缘或最外层护套的颜色应采用橙色。D.电缆标志高压电缆用文字、字母、符号、颜色等标出电缆的制造厂、产品商标、型号、规格、性能等。标志颜色应能确认符合或接近GB699.5-86《电线电缆识别标志第二部分：标准颜色》规定的某一种颜色；标志颜色应易于识别或易于辨认；标记应耐擦，擦拭后的颜色基本保持不变，汽油或其他合适溶剂清洗后，标志颜色保持不变。E．电气特性a．完全适用于额定电压450~~~~750V及以下的高压与电流条件；b．出众的EMI、EMC抗电磁干扰能力，采用360度网状铜织带包裹；c.通过耐交流电压试验项目（3.5KV交流电压，5分钟不击穿）。1.3.2高压线束包扎和固定方式A．高压线束保护措施高压线束有1根或者几根高压电缆组成，在汽车车身上有锐边和与运动件摩擦的可能性，因此，高压线束需要在其电缆外套橙色波纹管进行有效保护，线束两端并用橙色胶布进行密封，防止油、水倒入，影响设备接口的防水性能。高压线束不能位于底盘最低位或最外侧，可能导致高压线束磨损，引起高压短路，常用为：底盘部位装有高压线束保护板。B．固定方式高压线束一般用特殊网状扎带等固定在车身螺栓内。车身螺栓尺寸大多为直径为5mm、6mm。