新能源汽车高压线束的设计特点分析

新能源汽车高压线束的设计特点分析
发布时间：2021-12-31T03:12:37.256Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：鲍林枝[导读] 如图1为混合动力高压部件布局设计示意图，其在高压系统设计方面必须充分考虑到电磁干扰因素，确保整个高压系统建立屏蔽层被全部包覆。

就目前大部分新能源汽车都会采用屏蔽高压线，其高压线外侧插件能够实现屏蔽连接，高压部分已经超出人体安全电压。

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摘要：开发设计线束系统及其附件的主要目的就是保证整车电路系统正常工作运行，同时也要做好电路保护工作，满足新能源汽车应用各方面需求。

本文中首先探讨了新能源汽车高压线束走向布置的基本划分类型与有效特性，并就线束设计及其技术实践应用内容进行全面分析，同时确保车底盘高压线束保护设计到位。

关键词：新能源汽车；高压线束；分类；特性；高压线束保护设计
节能减排属于新能源汽车设计制造的核心技术，它涉及高压线束走向设计、线径设计、高压连接器选型、屏蔽设计等多点技术内容。

特别是要提出整车高压线束设计方案，确保线束走向设计、线径设计到位，明确相关设计特点。

一、新能源汽车高压线束走向的基本布置与类型划分
图1混合动力高压部件布局设计示意图
如图1为混合动力高压部件布局设计示意图，其在高压系统设计方面必须充分考虑到电磁干扰因素，确保整个高压系统建立屏蔽层被全部包覆。

就目前大部分新能源汽车都会采用屏蔽高压线，其高压线外侧插件能够实现屏蔽连接，高压部分已经超出人体安全电压。

就高压线束系统设计方面，需要结合直流高压电回路设计执行双轨制度，确保高压线束特性满足有效划分要求。

在连接控制器与电机高压线分析过程中，需要专门设计高压线，保证电池高压线连接到位[1]。

二、新能源汽车高压线束的设计特点分析
在新能源汽车设计制造过程中，需要分析高压线束耐压与耐温等级，确保其等级性能远高于低压线束等级。

一般来说，国内新能源汽车多采用屏蔽高压线，而国外新能源汽车则多采用非屏蔽高压线，其外包裹屏蔽网工序设计到位，可确保屏蔽高压线有效减少EMI以及RFI 对于整车系统的负面影响。

考虑到整体高压线束回路都能满足屏蔽连接要求，所以在电池接口高压线束屏蔽层设计过程中需要配合插件等压结构建立电池电机控制器壳体，保证高压线束与车身搭铁有效连接。

如此对于有效减少甚至避免高压线辐射问题都有一定帮助，必须合理分析运用。

在新能源汽车高压线束耐压性能分析上，一般来说常规化新能源汽车的耐高压额定值应该为600V，如果是商用大巴车耐高压额定值应该为1000V。

要结合高压系统部件分析其电流量最高达到500A，耐温等级最高为200℃。

通常来说应该选择常规150℃导线，且低温常规控制在-40℃[2]。

在线径设计方面应该综合考量多方面因素，首先要对负载回路额定电流值进行分析，了解电线导体的真实容许温度，并对线束工作过程中的周围环境温度进行分析，确保通电过程中导线温度直线上升而引发通电率降低。

另外就是要对成捆线束容许电流的折减系数展开有效分析。

结合上述论述要点可以了解到新能源汽车的高压线束线径设计应该围绕电线容许电流值展开分析，满足额定电流值设计要求。

考虑到环境温度对于通电率降低影响较大，其导体阻抗上升问题需要予以有效考量，确保电线耐热温度大于环境温度，同时确保导体通电过程中温度有所上升[3]。

三、新能源汽车的屏蔽与EMC干扰设计分析
在新能源汽车设计中，结合充电接口与充电桩满足国际要求，比较快充与慢充两大特征。

考虑到汽车中工作电压能源相对较提及偏小，成本偏低，所以在国际规定下应该对慢充额定交流电压与交流快充电流进行有效对比，确保成本有效降低。

一般情况下，慢充的额定交流电流应该控制在16A和32A。

利用高压线束进行屏蔽，设计EMC干扰过程中每一个接口都采用屏蔽处理机制，其中前后电机接口位置会采用屏蔽卡环与电器盒导轨直接压接，确保控制器与电池箱插件相互连接，形成具有屏蔽功能的结构件[4]。

考虑到EMC新能源车型面临诸多问题，其中电机、控制器等等高压部件会发出不同频段电磁波，这对整车的倒车影像与变速器传感器会产生一定干扰影响。

就国际相关技术标准而言，需要分析设备与线束等高压零件使用情况，并在其中增加磁环确保整车EMC问题得到较大改善。

而在设计过程中，需要对它的磁环材质、磁环性能进行分别分析[5]：
（一）磁环材质的分析
在分析磁环材质过程中，需要有效抑制干扰频率不同问题，选择不同磁导率背景下的铁氧体材料内容。

如果铁氧体材料磁导率越高，低频背景下的阻抗就越大，而高频背景下的阻抗则会越小。

另外分析磁环性能，要了解磁环在应用过程中所产生的效果与电路阻抗是存在关系的，当电路阻抗越低时，磁环的滤波效果就越好，同时铁氧体材料的阻抗效果也与滤波效果息息相关。

要在电缆两端位置安装电容式滤波连接器，分析阻抗高低变化过程中磁环的明显变化效果。

在确定磁环尺寸过程中，需要对磁环的内外径差进行分析，如果其轴向越长，则阻抗也就越大。

要保证内径紧包导线，如此可获得最大衰减，所以在设计过程中也要尽量使用体积更大的磁环为宜。

再者就是调整电缆上磁环的个数，如此可增加低频阻抗。

不过在高频背景下阻抗会有所减小，这主要是因为寄生电容有所增加[6]。

四、新能源汽车的车底盘高压线束保护设计分析
在新能源汽车的高压线束系统中，需要满足整车总体布置与人机工程要求，合理布置高压线束保护机制，并在底盘部分充分考虑车辆涉水情况，避免出现泥沙飞溅、刮伤等等情况。

一般来说，要在车底盘高压线束保护设计方面采用塑料线槽和金属弯管，充分体现二者设计安装的可装配性，将高压线槽紧紧扣合固定与车底盘上，整体看来其工艺相对繁琐，要结合新能源汽车的线槽结构与金属管结构进行有针对性设计。

而在高压互锁HVIL设计方面，则采用人性化安全设计方式，确保设计内容贯穿于整车高压部件中，主要是配合HCU、BMS执行控制反馈操作，确保高压线束保护设计到位。

比如说可以考虑采用高压线GROMMET方案展开设计，确保设计内容与车体部分配合，满足密封防水要求，例如设计线束直接穿过车身钣金位置，同时充分考虑高压线橡胶件强度问题，确保其设计抗拉伸强度有所保证。

考虑到该设计在结构方面非常复杂，对配件固定强度要求也相对偏高，所以必须做到谨慎设计安装，提高高压线束设计强度与设计质量[7]。

总结
新能源汽车高压线束的设计特点多样，整体看来其设计强度偏大，采用特殊卡扣也非常便于维修，具有防噪、隔热、美观等有益特性。

就汽车中高压线束的设计路径而言，它也基本做到了选择合理，结合固定保护优化布置内容确保高压线束设计满足技术要求，提高了设计精度，丰富了设计细节内容，整体上为新能源汽车未来的广泛市场发展前景奠定了良好基础，也提高了新能源汽车在未来社会中的普及程度。

参考文献
[1]杨文虎[1].简述新能源汽车高压线束的设计[J].科学与信息化,2019,000 (009):57-58.
[2]李金宏.浅谈新能源汽车高压线束的产品测试[J].大众汽车,2019(2):35 -38.
[3]郭春洪.DFMEA在高压线束系统设计中的应用[J].电力工程技术创新,2019,1(2):3.
[4]赵雷雷,秦振海,袁凯,等.新能源商用车高压线束设计与布置[J].汽车电器,2019(4):3.
[5]高峰.新能源汽车充电接口线束防护设计概述[J].科技经济导刊,2020, 714(16):71-71.
[6]卿杰.一种用于某型高压线束流水线生产的防水检测装置设计及应用[J].汽车世界,2019,000(014):P.52-52.
[7]单黎婷,胡立芳,陆敏,等.新能源汽车高压线束高压互锁原理和应用浅析[J].汽车电器,2019,000(002):8-10.。