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汽車線束是連接汽車各個(gè)電器與電子設(shè)備的重要部件,在電源、開關(guān)、電器和電子設(shè)備之間傳遞電信號(hào),素有汽車神經(jīng)之稱,是對(duì)汽車進(jìn)行電信號(hào)控制的載體。汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體,沒有線束也就不存在汽車電路。
隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和汽車性能的進(jìn)一步提高,汽車上的用電設(shè)備也在
不斷增加,導(dǎo)線線束越來越復(fù)雜,繼電器、連接器、接點(diǎn)及導(dǎo)線帶來的故障已占整車故 障的70% 左右。
汽車線束的設(shè)計(jì)很大程度上依賴于整車電器和電子設(shè)備,根據(jù)電器和電子設(shè)備終端的連接器結(jié)構(gòu)型式、安裝位置和使用環(huán)境選擇線束的電線、護(hù)套、連接器和附件等,根據(jù)整車電路原理圖或總布線圖確定線束的走向布置、分組,根據(jù)汽車車身和儀表板確定線束的安裝和固定方及對(duì)線束的防護(hù)材料,從設(shè)計(jì)上保證線束滿足汽車的環(huán)境性能、電氣性能和機(jī)械性能要求,實(shí)現(xiàn)可靠連接和正確傳遞電信號(hào),確保汽車電器、電子設(shè)備和 開關(guān)的正常工作。
汽車線束可靠性設(shè)計(jì)的原則
1、在線束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免重復(fù)布線,使整車線束在滿足功能條件下,電線根數(shù)最少,每根電線的長度最短。
2、為了保證線束質(zhì)量,盡可能減少焊接點(diǎn)及接頭,這將有利于減少線束生產(chǎn)加工工時(shí),降低成本,并提高可靠性。
3、應(yīng)根據(jù)線束在整車中所處的不同的工作環(huán)境,選擇不同性質(zhì)的電線及不同的防護(hù)措施。還要根據(jù)負(fù)荷的大小,合理地選擇電線的截面。
4、線束的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮整車裝配工藝的合理性,同時(shí)還要考慮線束批量生產(chǎn)加工工藝的合理性,盡可能使線束生產(chǎn)自動(dòng)化。
5、根據(jù)電線的功能,按國標(biāo)規(guī)定選擇電線顏色,這將為整車裝配及維修提供方便條件。
線束設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是整車電路原理圖。因此,在線束設(shè)計(jì)之前,必須將電路原理圖設(shè)計(jì)好。電器組件的安裝位置,決定著線束的路徑走向。連接電器組件的導(dǎo)線采取單線制。將局部的電器組件的連接導(dǎo)線結(jié)合成一組,便形成線束。
線束設(shè)計(jì)過程中除要按上述流程進(jìn)行外,還有很多因素必須考慮:
1、線束的安全性、可靠性要好,具有可修復(fù)性,不可造成熱聚積。
2、電氣性能要好,走向盡可能短,只要滿足機(jī)械強(qiáng)度可使用更細(xì)的導(dǎo)線,以降低線束質(zhì)量。
3、盡量遠(yuǎn)離熱源,要防水、防腐蝕,避免摩擦,易發(fā)生碰撞的線段采用軟保護(hù)。
可生產(chǎn)性要好,比如:加防水膠、套膠管要容易。
4、盡量采用模塊化設(shè)計(jì),比如:一個(gè)子系統(tǒng)盡量要設(shè)計(jì)到一根線束上。
汽車導(dǎo)線的設(shè)計(jì)
1、導(dǎo)線類型選擇
根據(jù)環(huán)境選取導(dǎo)線的類型,汽車線束中的導(dǎo)線通常使用多股絞合銅電線,絕緣皮為PVC 絕緣塑料,汽車上一般都選用這種薄壁絕緣層多股絞合銅導(dǎo)線作為低電壓信號(hào)的傳輸。線束用導(dǎo)線要有耐溫、耐油、耐磨、防水、防腐 蝕、抗氧化、阻燃等特性。汽車線束常用的導(dǎo)線種類有日標(biāo)( AVSS )、國標(biāo)(QVR )、德標(biāo)(FLRY)、美標(biāo)等幾大系列。AVSS 導(dǎo)線的特點(diǎn)是薄皮絕緣,柔韌性較好;QVR 的 特點(diǎn)是絕緣皮厚,比較柔軟,延展性好;德標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮更薄,柔韌性好;美標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮一般為熱塑性或熱固性彈性體,還有經(jīng)過輻照工藝加工的。
線束設(shè)計(jì)時(shí)選用的導(dǎo)線必須考慮其所處環(huán)境及功能,例如:發(fā)動(dòng)機(jī)周圍環(huán)境溫度高,腐蝕性氣體和液體也很多,此時(shí),一定要使用高于 150℃耐高溫導(dǎo)線,行李箱蓋上的導(dǎo)線要在低溫下保持其彈性,要選用冷彈性導(dǎo)線保證其低溫下正常工作。轉(zhuǎn)向柱上使用的導(dǎo) 線一定要耐液壓油,耐高溫,其溫度穩(wěn)定性要好?稍
-55℃~150℃環(huán)境溫度下正常工作。甚至有的還要在導(dǎo)線線心內(nèi)充滿硅材料,防止毛細(xì)現(xiàn)象。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器一定要使用耐200℃高溫導(dǎo)線。ABS 總成線要使用耐150~200℃溫,外保護(hù)絕緣層硬,耐磨。制動(dòng)蹄片線由于處在車輪附近,經(jīng)常遭到泥水,沙石的飛濺,必須使用外部有較厚,耐磨的橡膠材料的導(dǎo)線。還有一些特殊的導(dǎo)線。如:動(dòng)力線即起動(dòng)機(jī)線,交流發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出線,蓄電池線,由于其功能的特殊要求,必須承受大電流,所以要求其絕緣層的散熱性好。
汽車上的電控產(chǎn)品增加,微弱信號(hào)增多,為保證數(shù)據(jù)傳遞的可靠性,一般是采用屏蔽線加以保護(hù)。傳統(tǒng)的屏蔽方法是在導(dǎo)線外加一層編織線,但也只能防止
100MHZ以下頻率的干擾源,F(xiàn)在已有新的防干擾屏蔽線誕生,新型屏蔽導(dǎo)線在銅膠合外層多加了一 層高分子濾波線層,再外層才是編織層。其原理是靠分子相互運(yùn)動(dòng)將高頻干擾波作為能 量吸收,再變成熱量散發(fā)出去。一般的干擾由外層的屏蔽線起作用,高頻段的干擾由濾波線層起作用。要防止電磁干擾對(duì)微弱信號(hào)的影響,在設(shè)計(jì)過程中有2種因素必須加以考慮:一是對(duì)屏蔽線路要做到整體屏蔽,即屏蔽要連續(xù)。二是要對(duì)整個(gè)回路加以屏蔽,即信號(hào)的正、負(fù)端都要屏蔽,而且正、負(fù)信號(hào)線還要作在一個(gè)屏蔽層中,所以一般都采用兩心或更多心線的屏蔽線。目前國外汽車導(dǎo)線的發(fā)展趨勢(shì)是減少主機(jī)廠的供貨廠商,減少采購部門,一些配套廠變成了主機(jī)廠的研究開發(fā)單位,這會(huì)縮短開發(fā)周期,更主要的是對(duì)汽車線束的質(zhì)量具有可控性,從而保證了汽車線束的整體質(zhì)量提高。
2、導(dǎo)線橫截面積的選擇
線束的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為重要工作的;汽車電器的工作可靠性,在很大程度上是靠線 束質(zhì)量來保證。用不同顏色的導(dǎo)線,合理的導(dǎo)線橫截面積,尋找電器之間聯(lián)接的最短的距離,使用最短的導(dǎo)線。并在導(dǎo)線的兩頭裝上連接器。將導(dǎo)線包扎成束,根據(jù)導(dǎo)線走向的位置,用不同的材料作保護(hù)層。同時(shí),充分考慮電器設(shè)備可靠接地。此外,線束應(yīng)具 備裝拆方便,維修方便的特點(diǎn)。線束的設(shè)計(jì)要做到節(jié)省材料、降低成本,又保證導(dǎo)線工 作起來安全可靠,選擇合理的導(dǎo)線橫截面積尤為關(guān)鍵。
選擇的原則:
1、根據(jù)電器件功率的大小計(jì)算流通導(dǎo)線的電流,長時(shí)間工作的電氣設(shè)備可選擇實(shí)際載流量 60﹪-100﹪之間的導(dǎo)線。
2、根據(jù)不同的工作環(huán)境和溫度大小適當(dāng)改變導(dǎo)線的截面積。
3、根據(jù)導(dǎo)線的走向、連接器的數(shù)量(即電壓降的大。┻m當(dāng)改變導(dǎo)線的截面積。
導(dǎo)線的橫截面積主要依據(jù)以下幾個(gè)方面:
1導(dǎo)線的許用電流
由于汽車電路的電壓U 是較穩(wěn)定的(常見的 12V 或 24V兩種)
,在計(jì)算許用電流時(shí),設(shè)備的功率 P 是已知。根據(jù)P=IU,通過用電設(shè)備的額定電流I ,但作為主干線或 分支線,應(yīng)該保證導(dǎo)線的電流容許值略大于計(jì)算得到電流I 。
在整個(gè)汽車電器中,電源電路最重要,因此,在選擇電源導(dǎo)線橫截面積時(shí),當(dāng)發(fā)電機(jī)額定輸出總電流大于整車所有用電設(shè)備所需的電流總值時(shí),可把發(fā)電機(jī)額定輸出電流值作為導(dǎo)線的容許值考慮。但當(dāng)整車用電設(shè)備運(yùn)行所需電流總值,大于發(fā)電機(jī)輸出的額定電流時(shí),應(yīng)以最大運(yùn)行電流總值作為允許電流來確定電源電路導(dǎo)線的橫截面積。
2容許壓降
應(yīng)按照加載后產(chǎn)生的電流進(jìn)行選擇。這就要求在小的電壓降和輕的線束質(zhì)量之間
作出最佳選擇。國外一些廠家經(jīng)過大量試驗(yàn)總結(jié)出了各種電路的電壓損失,在線束設(shè)計(jì)時(shí)作為確定導(dǎo)線截面積的參考,甚至是計(jì)算的依據(jù)。通常傳送到零部件的電能應(yīng)該不小于系統(tǒng)提供能量的90﹪(即電壓降損失小于10﹪)。
假設(shè)汽車前照燈近光燈絲的功率為 55W ,系統(tǒng)電壓為 12V ,計(jì)算出電流值為4.6A。 前照燈的供電端到燈絲的距離為5 m ,根據(jù)表2-2給出的線路允許最大電壓損失為0.3V ,計(jì)算出導(dǎo)線截面積為1.4 mm2 。如按表< 給出的端子及線路允許最大電壓損失為0.6V , 計(jì)算出導(dǎo)線截面積為 0.7 mm2 。為了避免溫升對(duì)線路的影響,計(jì)算導(dǎo)線截面積后,還要 根據(jù)該器件所處工作環(huán)境溫度下連續(xù)工作時(shí)的電流密度并經(jīng)校核后,才能最后確定導(dǎo)線的截面積。因?yàn)殡S溫度的升高,導(dǎo)線的載荷能力在下降,下表是不同規(guī)格的銅導(dǎo)線承受 電流的相關(guān)數(shù)據(jù)。
按表的規(guī)定對(duì)計(jì)算出的2 種截面積進(jìn)行校核:其公式為 I =P /A ,截面積為
1.44mm2 的導(dǎo) 線的電流密度為: 3.3A/ mm2 ;截面積為 0.7mm2 的導(dǎo)線的電流密度為:6.6A /mm2 。可見,這種截面積的導(dǎo)線,其電流密度都在允許的范圍內(nèi)。綜合多方因素,并折中考慮將這段導(dǎo)線截 面積圓整為 1.0mm 2。
3線束的保護(hù)及固定
良好的固定達(dá)到了一定的耐老化耐磨作用,如果固定不好汽車時(shí)由于振動(dòng)再加上線束自身的重量,容易使線束老化使電線接頭與用電設(shè)備連接處脫落造成線路斷路或短路 也容易與車體其它的活動(dòng)部件相互干涉提高整車的故障率。
線束固定設(shè)計(jì)是線束布置走向設(shè)計(jì)中很重要的一項(xiàng),其主要形式主要有扎帶、卡扣、支架這幾種。
1 扎帶
扎帶是線束固定防護(hù)材料中使用最多的,以PA66材質(zhì)為主,線束中大部分的固定都是用扎帶來完成的。扎帶的作用是緊固線束,并使其牢固可靠地固定在車身鈑金孔、螺栓、鋼板等部位,防止線束震動(dòng)、移位或與其它部件干涉而損壞線束。
卡圓孔型扎帶多用在鈑金比較平整且布線空間較大線束走線平緩的地方, 如駕駛室內(nèi), 圓孔直徑一般在5~8 mm |
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卡腰圓孔型扎帶多用在線束較粗的主干或分支,這種扎帶安裝后不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng), 具有較強(qiáng)的固定穩(wěn)定性,多用在前艙, 孔徑一般為12×6 mm、12×7 mm) |
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卡螺栓型扎帶多用在鈑金較厚或不平線束走向不規(guī)則的地方, 如防火墻處, 孔徑一般為5mm、6 mm |
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卡鋼板型扎帶主要用在鋼板鈑金的邊緣用于卡住鈑金, 使線束平滑過渡, 同時(shí)避免鈑金邊緣劃破線束, 多用在位于駕駛室內(nèi)的線束和后保險(xiǎn)杠處, 鈑金厚度一般為0.8~2.0mm。 |
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2 卡扣
卡扣的功能和扎帶一樣, 都是為了固定保護(hù)線束。材質(zhì)有PP、PA6、PA66、POM等多種。常用的卡扣類型有T型卡扣、L型卡扣、管夾類卡扣、插接件卡扣等。
T型卡扣和L型卡扣 主要用在因安裝外飾而使線束布線空間狹小或線束本身走線處不宜打孔的地方, 如駕駛室頂棚邊緣, 一般為圓孔或腰圓孔 | |
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管夾類卡扣主要用在不適宜打孔或無法打孔的地方, 如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體, 一般為舌型鈑金; |
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插接件卡扣主要是與插接件配合,用于在車體上固定插接件,一般為圓孔、腰圓孔或鑰匙孔,此種卡扣針對(duì)性比較強(qiáng),一般某一種卡扣只針對(duì)相應(yīng)某一系列的插接件才能使用。 |
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3 支架護(hù)板
線束支架護(hù)板通用性差, 不同車型所設(shè)計(jì)的支架護(hù)板都不相同,材質(zhì)有PP、PA6、PA66、POM、ABS 等多種, 一般開發(fā)費(fèi)用較高。
線束支架一般用來固定插接件, 多用在不同線束間對(duì)接的地方; |
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線束護(hù)板一般用來固定保護(hù)線束,多用在位于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的線束上 |
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汽車線束應(yīng)具有耐高低溫性能, 耐溫度、濕度循環(huán)變化性能, 耐振動(dòng)性能, 耐煙霧性能和耐工業(yè)溶劑性能。因此, 線束的外保護(hù)起著至關(guān)重要的作用, 合理的線束外保護(hù)材料和包扎方式不但可以保證線束品質(zhì), 而且可以降低成本, 提高經(jīng)濟(jì)效益。
波紋管在線束包扎中占用的份量較大。主要的特點(diǎn)是耐磨性較好, 在高溫區(qū)耐高溫性、阻燃性、耐熱性都很好, 耐溫一般在-40~150℃間。根據(jù)包扎要求, 一般分為閉口波紋管和開口波紋管兩種。閉口波紋管配合線束管夾可以起到良好的防水效果, 但比較難于裝配。開口波紋管是普通線束中常用的, 比較容易裝配。根據(jù)不同的包扎要求,一般波紋管外采用PVC膠帶全纏和點(diǎn)纏兩種方式。根據(jù)材質(zhì), 汽車線束常用波紋管分為聚丙烯(PP)、尼龍(PA6)、聚丙烯改良(PPmod) 和磷酸三苯酯(TPE)4種。常用內(nèi)徑規(guī)格從4.5~40不等。PP波紋管耐溫達(dá)到100℃, 是線束中用量最多的一種PA6波紋管耐溫達(dá)到120℃, 其在阻燃性和耐磨性方面較突出, 但抗彎曲性低于PP材質(zhì)PPmod為聚丙烯改良型, 耐溫等級(jí)達(dá)到130℃TPE耐溫等級(jí)較高, 達(dá)到175℃。波紋管基本顏色為黑色, 一些阻燃材質(zhì)允許略呈灰黑色, 有特殊要求或警示目的可以用黃色(如安全氣囊線束波紋管)。
PVC管其材質(zhì)為軟聚氯乙烯, 內(nèi)徑規(guī)格從3.5~40不等, 管內(nèi)外壁光滑,色澤均勻,能夠起到很好的外觀效果, 常用顏色為黑色, 其功用和波紋管差不多。PVC管柔軟性和抗彎曲變形性較好, 而且PVC管一般為閉口, 所以PVC管主要用于線束拐彎的分支處, 以便使導(dǎo)線圓滑過渡。PVC管的耐熱溫度不高, 一般在80℃以下, 特殊的耐高溫管為105℃。
以玻璃紗為基材, 編織成管后, 用硅樹脂浸漬, 再加以烘干而成, 適用于易產(chǎn)生高溫高壓的電器之間的導(dǎo)線保護(hù), 耐溫達(dá)到200℃以上, 耐壓達(dá)到千伏以上。常用顏色為白色,根據(jù)客戶的不同要求, 可以染成其它顏色(如紅色、黑色等), 直徑規(guī)格從2~20不等。一般線束中的易熔線用到此管。
膠帶在線束中起到捆扎、耐磨、耐溫、絕緣、阻燃、降噪、作標(biāo)記等作用, 是線束包扎材料中應(yīng)用最多的一類, 線束常用膠帶一般分PVC膠帶、絨布膠帶、布基膠和海綿膠帶4種。PVC膠帶是一種以絕緣的聚氯乙烯薄膜為基材, 單面均勻涂布?jí)好裟z粘劑制成的卷狀膠粘帶,具有良好的粘接性、耐久性和電絕緣性能。膠帶解卷后膜面平整, 色澤均勻, 兩側(cè)面平整, 耐溫在80℃左右。在線束中主要起到捆扎的作用。常用絨布膠帶以聚酯無紡布為基材, 涂布高剝離強(qiáng)度無溶劑橡膠型壓敏膠制成,無溶劑殘留,耐腐蝕,具有降噪性能, 手可撕, 操作方便, 耐溫105℃。由于其材質(zhì)柔軟并耐腐蝕, 非常適用于汽車內(nèi)部降噪部位線束使用, 如儀表盤線束等。高品質(zhì)的丙烯酸型絨布膠帶可以提供良好的耐溫、耐油性能及耐老化性能。高品質(zhì)聚酰胺絨布構(gòu)成, 高粘度、無危險(xiǎn)物質(zhì)、耐腐蝕、均衡的解卷力、外觀穩(wěn)定(不冒卷)。纖維布基膠帶用于汽車線束的耐高溫纏繞, 通過重疊搭接及螺旋的纏繞可以得到光滑而耐久的具有柔韌性的汽車線束。高品質(zhì)的棉纖維布與強(qiáng)力橡膠型壓敏膠構(gòu)成, 高粘度、無危險(xiǎn)物質(zhì)、可手撕、良好的柔韌性、適合機(jī)用和手工使用。滌綸布基膠帶是為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域線束的耐高溫纏繞而特殊設(shè)計(jì)的。由于基材具有較高的強(qiáng)度及耐油和耐溫性能, 是用于發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域的理想產(chǎn)品, 具有高耐油性的高品質(zhì)聚酯布基與強(qiáng)力的丙烯酸型壓敏膠構(gòu)成。海綿膠帶以低密度PE泡棉為基材, 單面或者雙面涂布高性能壓敏膠, 復(fù)合硅離型材料復(fù)合而成。有各種厚度、密度和顏色選擇, 可以成卷或沖型模切成各種形狀, 膠帶具有優(yōu)異的耐候性能、服帖性、緩沖性、密封性和優(yōu)越的粘接性, 應(yīng)用極其廣泛。絨布海綿膠帶是一種性能良好的線束保護(hù)材料, 其基層是一層絨布復(fù)合一層海綿, 涂以專門配方的壓敏膠制成。它起到降噪、減震、耐磨保護(hù)的作用, 廣泛應(yīng)用于日系、韓系汽車的儀表線束、頂棚線束、車門線束上。其性能優(yōu)于普通絨布膠帶和海綿膠帶, 但價(jià)格也比較昂貴。

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新能源汽車用高壓線束設(shè)計(jì)
新能源汽車用高壓電纜一般由高壓電纜、連接器、防護(hù)材料(保溫管、編制管)安裝支架(或軋帶)、密封膠圈、膠帶、熱縮管、標(biāo)簽等組織成,下圖為典型的高壓線束總成。
高壓電纜
1.導(dǎo)體
由退火軟銅導(dǎo)線或鍍錫銅導(dǎo)線構(gòu)成,軟銅線、硬銅線、鍍錫銅線的區(qū)別如下。
硬銅線:經(jīng)伸線冷加工而成,具有較高的抗張強(qiáng)度,適用于架空輸電線、配電線及建筑線之導(dǎo)體;
軟銅線:硬銅線加熱去除冷加工所產(chǎn)生之殘余應(yīng)力而成,富柔軟性及彎曲性,并具有較高之導(dǎo)電率,用以制造通信及電力線纜之導(dǎo)體、電氣機(jī)械及各種家用電器之導(dǎo)線;
鍍錫銅線:銅線表面鍍錫以增加焊接性及保護(hù)銅導(dǎo)體于 PVC 或橡膠絕緣押出時(shí)不受侵蝕,并防止橡膠絕緣之老化,一般耐溫等級(jí)150℃及以上的高壓電纜選用鍍錫銅線。
目前新能源汽車行業(yè)導(dǎo)體多采用無氧銅線,即含氧量 0.001%以下、純度特高之
銅線,銅之含量在 99.99%以上,不會(huì)受氧脆化。
高壓電纜的柔韌性,大多是由導(dǎo)體的設(shè)計(jì)所決定。這就是為什么高壓電纜使用具有大量非常小的直徑的單絲的特殊導(dǎo)體。導(dǎo)體由一定數(shù)量的單絲先進(jìn)行束絞,然后再同心的復(fù)絞,形成高壓電纜需要的軟導(dǎo)體,多的根數(shù)另外一個(gè)好處是更好的耐彎曲。絞線節(jié)距縮短,還可以提高高壓電纜的彎曲壽命。

振動(dòng)源高壓線束使用的高壓電纜導(dǎo)體絞線節(jié)距及導(dǎo)體直徑對(duì)其耐彎曲性能有直接的影響,一般情況下單根導(dǎo)體直徑越小,節(jié)距縮短,可以提高高壓電纜的彎曲壽命,具體參數(shù)設(shè)置需要依據(jù)使用工況臺(tái)架進(jìn)行驗(yàn)證。
高壓電纜的導(dǎo)體規(guī)格以截面積進(jìn)行劃分,目前新能源行業(yè)常用規(guī)格從1.5平方~120平方,單絲或單根導(dǎo)體以直徑劃分,銅導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)尺寸和電阻見下表。
(注:高壓電纜的導(dǎo)體截面積=單絲截面積×導(dǎo)體的根數(shù))
標(biāo)稱截面積是指導(dǎo)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)的代號(hào),電纜的電氣性能截面積應(yīng)以導(dǎo)體電阻為準(zhǔn),即可理解為導(dǎo)體電阻在標(biāo)稱截面積的范圍內(nèi),但導(dǎo)體截面積有所誤差也可認(rèn)為標(biāo)稱規(guī)格電纜;
由于導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體截面積為范圍值,且導(dǎo)體外徑可根據(jù)供需雙方溝通確認(rèn),故導(dǎo)體根數(shù)也不相同。
2. 絕緣及護(hù)套材料
目前行業(yè)應(yīng)用較常見的材料有低煙無鹵交聯(lián)聚烯烴、硅橡膠材料、氟塑材料等。
熱塑性材料:
此材料加熱時(shí)可以迅速軟化或液化,成型后再加熱也可再度軟化成型,如 PVC, TPE 等。
熱固性塑料:
此材料固化成型后,再加熱無法軟化成型,如XLTPE、XLTO。
目前車內(nèi)高壓電纜絕緣和護(hù)套層設(shè)計(jì)方案,其優(yōu)缺點(diǎn)如下 :

交聯(lián)是將高分子聚合物從鏈狀結(jié)構(gòu)的熱塑性材料轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的熱固性材料。熱塑性材料受熱會(huì)熔融流動(dòng),線纜絕緣或護(hù)套的加工正是利用了這一特性;熱固性材料&127;(交聯(lián)型高分子)高溫下也不會(huì)熔融變形,無法擠塑加工,但卻具有熱塑性材料所不具備的優(yōu)點(diǎn):分子鏈段交叉連接,即不但擰成了一股繩,而且抱成了一個(gè)團(tuán),因此機(jī)械性能優(yōu)異;長期耐熱特性好,制品尺寸穩(wěn)定;耐化學(xué)腐蝕。
線纜行業(yè)采用的交聯(lián)方法有三種:過氧化物交聯(lián)法(CV法);硅烷交聯(lián)法(SV法)和電子束交聯(lián)法(或稱輻照交聯(lián))
交聯(lián)聚乙烯見百度鏈接https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%A4%E8%81%94%E8%81%9A%E4%B9%99%E7%83%AF/5424788?fr=aladdin
高分子材料介紹:
https://wenku.baidu.com/view/428891972379168884868762caaedd3383c4b5b1.html?from=search
護(hù)套材料根據(jù)熱和機(jī)械性的要求選擇:
溫度等級(jí)定義如下,目前一般使用125℃電纜,驅(qū)動(dòng)電機(jī)高壓電纜使用150℃電纜,硅膠一般為180℃。
機(jī)械性能 如硬度、耐磨、折彎性能等對(duì)護(hù)套材質(zhì)要求有差異。
電氣性能:
機(jī)械性能:
耐環(huán)境性能
1. 低溫卷繞
2. 低溫沖擊試驗(yàn)
以下為從左到右依次為XLPE、EPDM、TPE低溫沖擊試驗(yàn)后的形態(tài)。
熱老化(需要進(jìn)行卷繞實(shí)驗(yàn))
短期熱老化(240小時(shí),額定溫度+25℃)
長期熱老化(3000小時(shí),額定工作溫度)
熱過載(6小時(shí),額定溫度+50℃)
熱收縮(150攝氏度烘箱15min,再放置23攝氏度,100mm收縮2mm)
溫濕交變
以下為耐柴油實(shí)驗(yàn)后的形態(tài)特征。

載流能力
線纜選型的主要參數(shù)有:載流量特性、導(dǎo)體電阻、熱阻、耐溫等,可以根據(jù)廠商資料中的線纜溫升和載流量曲線,或者按照經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。
電機(jī)負(fù)載運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)短時(shí)過載現(xiàn)象,所以電纜選配時(shí)應(yīng)考慮載流量是否滿足車輛長期運(yùn)行條件,線纜過流持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短,熱量向外擴(kuò)散較少,因此,可不考慮。
以下是科洛普180℃硅膠電纜的載流特性曲線。

以下是網(wǎng)上找到的某動(dòng)力電池設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的高壓電纜的載流量。

對(duì)照電纜的載流特性曲線及設(shè)計(jì)規(guī)范的載流量,我們發(fā)現(xiàn)高壓電纜在設(shè)計(jì)選型過程相對(duì)保守,而且應(yīng)用整車工況(除充電過程),高壓電纜工作電流大部分在額定電流以下,在應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)高壓線束的載流薄弱點(diǎn)在端子壓接部位,如下圖在測(cè)試過程中熱成像的結(jié)果,故高壓線束的選型應(yīng)綜合考慮端子及連接器,通電循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證其載流能力,溫升小于55K。

一些事情會(huì)發(fā)生,既通過所謂的氧化過程材料開始老化。隨著時(shí)間的推移,所有材料都會(huì)氧化降解。電纜的絕緣層會(huì)因?yàn)槔匣罱K變脆,將不再提供足夠的絕緣能力,并最終將短路。并且隨著溫度的增加此老化過程被加速。
高壓電纜需要采用在很高的溫度下也能延緩老化過程的絕緣材料。XLE產(chǎn)品和一般電纜相比較壽命提高 100--‐1000 倍。
不同于一般的電池電纜,混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車幾乎所有的時(shí)間傳導(dǎo)電流。電流由于導(dǎo)體電阻產(chǎn)生熱量。由電流產(chǎn)生的熱量從內(nèi)到外加熱電纜。如果電纜被從暴露的外部進(jìn)行加熱,也會(huì)和電纜在內(nèi)部加熱一樣快速的老化。
下面的圖表中使用的阿倫尼烏斯曲線的形式實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)幾年的壽命。在車輛典型的環(huán)境或?qū)w溫度能達(dá)到110℃或更高。一般電纜將持續(xù) 1 年以內(nèi),其中作為XLE 高壓電纜將持續(xù)近 20 年。
(另有說法根據(jù)范特霍夫法則,溫度每上升10℃,壽命減半,溫度每下降10℃,壽命增加一倍)
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