電動(dòng)汽車線束布置的研究

黃江波

上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司 上海市 201804

1 引言

汽車線束又被稱為汽車神經(jīng)，是汽車電路的主體，汽車通過(guò)線束把電流導(dǎo)向汽車的各個(gè)用電部品，確保將駕駛員的各項(xiàng)指令傳達(dá)到汽車的各個(gè)組件。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車上使用的用電設(shè)備也不斷增加，這對(duì)汽車電路系統(tǒng)的可靠性提出了嚴(yán)格的要求。為了保障汽車電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須對(duì)汽車線束進(jìn)行合理規(guī)劃和布置，保證汽車線束系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于電動(dòng)汽車而言，由于其主要依靠電能驅(qū)動(dòng)，電氣系統(tǒng)的運(yùn)用顯得更為重要，對(duì)電路設(shè)計(jì)的安全可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求，線束布置特別是高壓線束的設(shè)計(jì)將直接影響電動(dòng)汽車的使用，需要硬氣足夠的重視和關(guān)注。

2 汽車線束布置原則及注意事項(xiàng)

汽車線束布置要結(jié)合車身具體情況，在對(duì)汽車電子電氣系統(tǒng)進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，考慮線束裝配的難易程度、后期線束維護(hù)需要以及電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行需求等因素，對(duì)汽車線纜及相關(guān)部件進(jìn)行合理布置，為汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有效保障。

2.1 易于裝配原則

汽車線束的整體設(shè)計(jì)和固定方式要堅(jiān)持易于裝配的原則，保證安裝簡(jiǎn)易、可操作。一方面充分考慮車輛各個(gè)區(qū)域的功能特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)線束布置，優(yōu)化線束的布置流程，簡(jiǎn)化工序，避免不同線束間的重疊和交叉，提升整體布局的合理性，在對(duì)汽車進(jìn)行線束裝配時(shí)，裝備人員需要提前對(duì)電動(dòng)汽車內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行探析，因?yàn)殡m然電動(dòng)汽車工作原理相同，但是不同電動(dòng)汽車內(nèi)部構(gòu)造卻存在很大差別，另一方便，即使是同一款電動(dòng)汽車，對(duì)汽車內(nèi)不同部件進(jìn)行安裝時(shí)也應(yīng)該遵從根據(jù)不同設(shè)備進(jìn)行線路裝備原則，保證不同功能電氣設(shè)備的獨(dú)立正常運(yùn)行，不斷簡(jiǎn)化線束裝配線路。另一方面要合理設(shè)計(jì)線束的固定方式，線路固定方式直接影響整個(gè)車輛整體線路功能，每一輛電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)都不相同，裝配人員只有尋找最適合電路固定的卡槽才能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)線路的科學(xué)固定，針對(duì)不同位置和不同情況的線束采用相應(yīng)的固定結(jié)構(gòu)，保證不僅固定操作簡(jiǎn)便，而且固定效果和質(zhì)量達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。在線束固定時(shí)注重采用最為簡(jiǎn)潔有效的固定方式節(jié)省固定成本，提高裝配速度[1]。

2.2 易于維護(hù)原則

易于維護(hù)原則是指在汽車線束的布置過(guò)程中要充分考慮后期維修管理的便利性，保證一旦線束出現(xiàn)故障，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)修好，同時(shí)有效的避免維修對(duì)其它部件造成的影響。沒(méi)有永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)故障的電動(dòng)汽車，想要提升電動(dòng)汽車駕駛體驗(yàn)，延長(zhǎng)電動(dòng)汽車使用壽命，就必須保證電動(dòng)汽車出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，保障用戶駕駛安全。由于駕駛不當(dāng)或者是線路自動(dòng)老化原因，汽車的電氣系統(tǒng)故障率較高，特別是對(duì)于電動(dòng)汽車而言，電氣系統(tǒng)故障多發(fā)，故障發(fā)生后便捷的維護(hù)能夠節(jié)約大量的維修時(shí)間和人力財(cái)力。如果故障發(fā)生位置位于電動(dòng)汽車較為隱蔽的內(nèi)部裝置之內(nèi)，對(duì)內(nèi)部裝置進(jìn)行拆卸就需要耗費(fèi)大量人力物力，專門電動(dòng)汽車維修點(diǎn)較少，比較常見的是汽車維修站，由于汽車從工作原理就和電動(dòng)汽車不同，很多網(wǎng)點(diǎn)無(wú)法及時(shí)專業(yè)的對(duì)電動(dòng)汽車故障進(jìn)行排除。有些私人電動(dòng)汽車維修網(wǎng)點(diǎn)并不具備能夠拆卸隱蔽設(shè)備的能力，盲目對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行維修，非常容易造成汽車內(nèi)部零件損壞，在增大維修成本同時(shí)還耽誤車主寶貴的時(shí)間。在線束裝配前就應(yīng)該通過(guò)合理的規(guī)劃來(lái)提高拆卸的便利性，將可拆卸的部位安裝在易于操作的位置。同時(shí)還應(yīng)特別注意電氣線束插接口的安裝位置，將其布置在易于檢修的區(qū)域，且在插接件的末端應(yīng)留一定的操作余量，便于插拔。最后，通過(guò)顏色來(lái)對(duì)不同的線纜和插接口進(jìn)行區(qū)分，便于快速確定故障[2]。

2.3 安全穩(wěn)定原則

保障電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，確保汽車電氣設(shè)備的正常使用，是汽車線束布置的最終目的。首先，為避免電纜受損，在需要過(guò)孔的線纜要進(jìn)行特殊防護(hù)，通過(guò)加防護(hù)套或包裹膠帶等方式來(lái)避免磨損。在這里安裝人員要尤為注意，對(duì)線路外加的保護(hù)套或者是外部包裹層不能影響線路散熱，處于安全問(wèn)題考慮可以對(duì)保護(hù)套進(jìn)行適當(dāng)加厚，但是，保護(hù)套本身要應(yīng)用散熱程度很好的材料，另外，保護(hù)套的選用還必須符合國(guó)家對(duì)線路安裝標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，防止線路由于保護(hù)套安裝出現(xiàn)散熱問(wèn)題導(dǎo)致線路起火等狀況。其次，要慎重選擇線束的固定位置，一般盡量將線纜固定在不易觸碰到的區(qū)域如沿邊、沿槽等，避免外力對(duì)線束造成的傷害。此外要避免線纜彎曲，當(dāng)必須彎曲時(shí)要預(yù)留足夠的空間，且必須對(duì)彎曲地帶進(jìn)行特殊固定，并特別注意不要出現(xiàn)折損[5]。如果電動(dòng)汽車實(shí)在沒(méi)有適合設(shè)備線路固定的凹槽，線路安裝人員為了維護(hù)線路穩(wěn)定可以在不影響電動(dòng)汽車外部美觀前提之下另行設(shè)置線路安裝凹槽。

3 電動(dòng)汽車高壓線束布置

高壓電氣系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，是其不可或缺的組成部分。電動(dòng)汽車的高壓電氣系統(tǒng)主要包括高壓線束和動(dòng)力配電系統(tǒng)，其中高壓線束又是保障電動(dòng)汽車運(yùn)行安全和可靠性的關(guān)鍵。

3.1 高壓線束工作特點(diǎn)

電動(dòng)汽車的特殊性決定了其線束與普通燃油汽車的不同，相對(duì)低壓線束而言，高壓線束的特點(diǎn)包括：（1）電壓高，電動(dòng)汽車電池最高電壓可高達(dá)420V，這就對(duì)高壓線束的絕緣材料提出了較高的要求；（2）電流大。經(jīng)測(cè)算高壓線束的輸出電流可達(dá)300A，要求導(dǎo)線截面積和連接器解除面積較大；（3）耐熱性高，高壓線束大電流工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，導(dǎo)致線束溫度較高，這就要求高壓線束具有較高的耐熱性；（4）抗電磁干擾，由于電動(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)，電器負(fù)荷會(huì)發(fā)生變化，給線束的電壓、電流和頻率造成一定的波動(dòng)，進(jìn)而對(duì)車內(nèi)電氣電子設(shè)備造成電磁干擾，因此高壓線束應(yīng)具有較強(qiáng)的電磁干擾屏蔽能力；（5）使用壽命長(zhǎng)，傳統(tǒng)線束運(yùn)行壓力過(guò)大時(shí)，非常容易發(fā)熱，如果線束外面有為了維持線束穩(wěn)定安裝的外保護(hù)套，就不能及時(shí)散發(fā)熱量，熱量過(guò)高，就面臨起火危險(xiǎn)。高壓線束是在傳統(tǒng)線束上進(jìn)行優(yōu)化的一種能承受較高壓力的線束，具有傳統(tǒng)線束不及的優(yōu)良特性和較高的防護(hù)等級(jí)，決定了其具有較長(zhǎng)的使用壽命，能夠保證車輛長(zhǎng)期使[4]。

3.2 高壓線束的選配設(shè)計(jì)

高壓線束主要包括線纜、插接件和防護(hù)結(jié)構(gòu)等幾個(gè)部分。線纜是高壓線束的主體，線纜的選配應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注導(dǎo)線的截面積和絕緣層的材質(zhì)，并充分考慮載流量特性、熱阻、道題電阻等參數(shù)，確保電機(jī)載流量能夠滿足車輛長(zhǎng)期運(yùn)行條件，同時(shí)為了保證布線的美觀和安全，還要求線纜具有良好的柔軟性和耐磨性。線束插接件用于連接線纜與用電設(shè)備，插接件直接影響連接的可靠性和拆卸的便捷性。高壓插接件對(duì)其電性能、通載能力、機(jī)械性能和電磁屏蔽功能有一定的要求。高壓線束高電壓、大電流的使用特性，要求插接件具有較大的接觸面積和交底的接觸阻抗，同時(shí)插接件還應(yīng)該具有耐腐蝕、阻燃、耐高溫以及可多次插拔等特性，以保證連接的穩(wěn)定和使用壽命。防護(hù)結(jié)構(gòu)也是高壓線束的重要組成部分，它能有效的用于防止線束間的摩擦，以及隔離尖銳、高溫物體，達(dá)到有效保護(hù)線纜的目的。常見的防護(hù)結(jié)構(gòu)包括波紋管、護(hù)管、膠帶、防護(hù)接頭等[6]。

3.3 高壓線束安裝控制

為保證高壓線束的運(yùn)行安全，應(yīng)充分重視高壓線束的安裝控制，重點(diǎn)注意一下幾點(diǎn)：（1）不同高壓部件進(jìn)行隔離，分別設(shè)立供電控制系統(tǒng)，杜絕不工作部件仍然帶電的現(xiàn)象發(fā)生；（2）高壓線纜布置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，經(jīng)過(guò)銳邊或需要穿孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)在線纜表面加裹保護(hù)結(jié)構(gòu)，防止線纜遭到破壞；（3）線纜布置應(yīng)按要求加裝支撐和固定裝置，直線線纜兩個(gè)固定點(diǎn)間的距離應(yīng)當(dāng)小于300mm，距離插接件120mm以內(nèi)的距離內(nèi)必須有固定點(diǎn)[3]；（4）注意插接件的位置，為避免雨水和灰層對(duì)插接件的侵蝕，插接件應(yīng)盡可能安排放置在駕駛室內(nèi)，并且應(yīng)當(dāng)避免垂直布置；（5）線束長(zhǎng)度控制要合理，既要留有一定的富裕，以抵消部件運(yùn)動(dòng)拖拽帶來(lái)的應(yīng)力，又要避免過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致線纜堆積影響美觀；（6）充分考慮電磁干擾因素，高壓線束與低壓線束分開排布，與信號(hào)線束隔離，避免線纜間的互相干擾；（7）線束布置時(shí)應(yīng)充分考慮美觀和維修等因素，保證不僅布置美觀，而且維修起來(lái)也非常方便。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車線束的布置對(duì)于汽車電子電器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。在汽車線束布置中應(yīng)當(dāng)遵循易于裝配、易于維護(hù)和安全穩(wěn)定的原則，結(jié)合汽車自身的特點(diǎn)，合理規(guī)劃線束布置，不斷提高其科學(xué)性和合理性。電動(dòng)汽車作為時(shí)下國(guó)家大力推廣的環(huán)保項(xiàng)目，由于其高壓線束的特殊性，其線束布置技術(shù)難度更大、要求更高。在電動(dòng)汽車的線束布置時(shí)應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合其高壓線束的工作特點(diǎn)，選好包括線纜、插接件和防護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)的所有組件，注意高壓線束安裝過(guò)程中的細(xì)節(jié)，做好科學(xué)布局，合理裝配，保證線束布置的安全性和穩(wěn)定性，為電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)力支持。