1 線束設計方案
1.1 高壓線束設計方案
高壓線束能夠為新能源汽車提供高壓強電,其在線束設計中有著極其重要的意義。設計過程中應當遵循以下原則。,對于線束的走向和路徑設計。高壓線束設計應當采用雙軌制,此時運行系統(tǒng)能夠產(chǎn)生的高壓電已經(jīng)超過人體的承受范圍,車身不能被當做整車搭鐵點。第二,對于連接器的選型。連接器主要連接高壓電流,并且要負責高壓回路運行中的人機安全,因此設計人員應當選擇耐高壓、防水效果好、屏蔽層連接緊密的高壓連接器。第三,對于屏蔽設計。設計人員應當選用屏蔽性能較好的高壓線,并且要將屏蔽網(wǎng)直接包裹在高壓線的內(nèi)部,在安裝連接器時則需要保證屏蔽層的完全連接。
此外,設計人員可以從以下方面著手高壓線束的設計工作:負載線路的額定值,電線導體的實際溫度,線束結束工作后周邊空氣的溫度,導線通電時給通電率帶來的影響,成捆線束電流的折減系數(shù)。
1.2 低壓線束設計方案
該設計方案主要可以分為以下幾個步驟:一是設計線束的走向途徑;二是選擇線路的固定卡扣;三是進行屏蔽設計;四是選擇連接器?;诖嗽O計方案的低壓線束,不但具備傳統(tǒng)汽車的功能,還能實現(xiàn)電控單元模塊的功能。在整體設計過程中,設計人員要著重考慮高壓線束對其產(chǎn)生的干擾,遵循給不同信號源配置不同低壓導線的原則。
高壓連接器主要可以分為屏蔽型和非屏蔽型兩種。非屏蔽型連接器的內(nèi)部結構比較簡單,節(jié)約了屏蔽功能的安裝成本,可以應用在不需要屏蔽功能的部位上,如充電回路、控制器內(nèi)部、具有金屬外殼的電器上。屏蔽型連接器則與之相反,適合應用在高壓線束連接這種要求具有屏蔽功能的部位上。任意一款連接器都需要具有防水功能,連接的位置不同,選用連接器的防水等級也不同。
1.3 高低壓線束布置方案
這一布置方案主要涉及以下幾個環(huán)節(jié)。發(fā)動機艙,其線束布置方案屬于全車型,是設計工作的難點和重點,集中了驅動電機、PDU 等設備的連接線束;駕駛室,此環(huán)節(jié)的設計針對傳統(tǒng)車輛的布置結構而言;行李艙,涉及到高壓線、電池控制系統(tǒng)、車載系統(tǒng)等結構的線束單元。
2 低壓線束布置方案中屏蔽導線的選擇及案例分析
2.1 分層式布線
當?shù)蛪壕€束處于高頻信號時,設計人員要選擇雙絞線和箔層屏蔽層;當?shù)蛪壕€束處于低頻信號時,設計人員要選擇雙絞線和編制層屏蔽層。
為了減少高壓線束對強電流輸送的干擾,規(guī)避低壓線束對控制單元的電磁干擾風險,現(xiàn)對純電動車進行高壓線束和低壓線束的分層式布線設計,并且保證低壓線束在高壓線束底部的 20cm 左右。經(jīng)過試車實驗,此設計方案能夠減緩強電工作干擾。
2.2 并列式布線
此方案比較適用于混合型新能源汽車,設計人員將高壓線束連接到單元布線范圍,使其與發(fā)動機的線束裝置并列,讓整體運行系能夠避免來自高壓線束供電電磁干擾的影響。
2.3 案例分析
案例一,電機溫度感應器的信息匯報錯誤。原因分析:此時運行系統(tǒng)的高壓線呈環(huán)狀分布,溫度感應器的分支線束能夠直接通過高壓區(qū)域,高壓環(huán)境中產(chǎn)生的電磁干擾將會影響感應器的正常運轉,進而顯示錯誤信息。解決方式:改變高壓線的走向,在其中應用分層式布線方式,選擇編織式屏蔽導線。
案例二,電池包導致的高壓線磨損。原因分析:電池包在運行系統(tǒng)中的位置固定不變,因此高壓線一直位于車身底盤之下,導致行車磨損。解決方式:應用彎管成型方式,將高壓線穿至金屬導管后的壓接插件中,使其在導線通過部位呈現(xiàn)出彎曲結構。
3 新能源車輛的 EMC 防護
3.1 整車 EMC 防護的電源分配方案
無論是純電動車還是混合型汽車,采用的都是動力電源供電的方式,以此為汽車提供運行能源。如何在整車 EMC防護設計中實現(xiàn)高壓線束應用,是眾多設計人員面臨的一項難題。在整車 EMC 防護設計中可以看出,輻射傳導設計是其中的重點研究方向,因此設計人員在方案開始初期,就應當考慮這一因素。
整車范圍的設計首先需要考慮各個零部件是否符合 EMC標準,隨后用線束將汽車運行系統(tǒng)中的各個控制單元連接在一起,再應用固定的防護方式將供電回路與接地點連接在一起,進而完成防護電源的配置工作。
3.2 整車 EMC 防護的線束設計方案
線束設計需要滿足汽車整體布局和人機建設工程的需求,對布置在底盤部分的高壓線束,設計人員需要應用特殊的配置方式,充分考慮車輛的涉水深度、底盤的磨損率、泥沙飛濺的情況等因素,并采用塑料線槽或金屬彎管的形式提高線束的安全程度,切實考慮線槽設計方式的可實施性,利用分槽設計方式將高壓線束固定在車底板處。
在線束制造材料選擇上,為了避免電磁波的干擾,設計人員應當選擇雙絞線,并將雙絞線的線路回路布置在系統(tǒng)中其他線束的最外側。整車線束傳導和發(fā)射的大多數(shù)電流都和電源線有關。因此,設計人員在進行 EMC 防護線束設計時,需要遵守以下幾點注意事項:處理好電源的開關部分,在結構設計中優(yōu)先考慮環(huán)路控制方式;如果電路系統(tǒng)中涉及敏感信號,需要選擇屏蔽線纜進行傳輸,在其屏蔽層中做好全方位的搭接處理工作;如果信號線纜與高壓網(wǎng)路和強干擾信號之間的距離較遠,需要對耦合布線進行合理配置;做好濾波器的相關工作,減少系統(tǒng)引線存在的電感;在線纜設計中要保持足夠的信地比例,且設計人員需要分析設計過程中可能出現(xiàn)的問題,盡早做出合理安排和配置。設計人員盡快對上述問題進行分析和解答,就能盡早規(guī)避后期設計存在的風險。
4 結語
通過對新能源汽車線束設計方案的配置以及對 EMC防護方式的研究,有效減少了強電線束運行時產(chǎn)生的干擾,并且在搭載臺實驗和實車實驗中,設計人員在不斷對線束配置方式進行優(yōu)化。目前,應用在新能源汽車中的線束設計方式和 EMC 防護措施,已經(jīng)得到了業(yè)界人士的廣泛認可。
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