在純電動(dòng)汽車的復(fù)雜系統(tǒng)中，高壓線束主要負(fù)責(zé)連接動(dòng)力電池、高壓盒、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等高壓部件，肩負(fù)著傳輸高電壓、大電流的重任，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)乎整車的安全性、可靠性以及動(dòng)力表現(xiàn)。

1 高壓線束的設(shè)計(jì)要求

純電動(dòng)汽車高壓線束因其工作環(huán)境和傳輸任務(wù)的特殊性，在設(shè)計(jì)上有著一系列且嚴(yán)格的要求，這些要求涵蓋了電氣性能、物理性能、環(huán)境適應(yīng)性等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。

1.1 高電壓與大電流承載設(shè)計(jì)

純電動(dòng)汽車的高壓系統(tǒng)工作電壓范圍通常在幾百伏甚至更高，常見的電壓平臺(tái)有 400V、600V，部分高性能車型甚至達(dá)到 800V 。

如此高的電壓，要求高壓線束的絕緣材料具備出色的電氣絕緣性能，以防止漏電和擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。

在大電流承載方面，高壓線束需要傳輸強(qiáng)大的電流，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作電流往往可達(dá)數(shù)百安培。

為了滿足這一需求，導(dǎo)線材料一般選用高導(dǎo)電性的銅或鋁，并且要根據(jù)電流大小精確計(jì)算并選擇合適的線徑。線徑過細(xì)會(huì)導(dǎo)致電阻增大，從而產(chǎn)生過多的熱量，影響線束的性能和壽命；線徑過粗則會(huì)增加成本和重量。

1.2 耐熱與散熱設(shè)計(jì)

當(dāng)高壓線束傳輸大電流時(shí)，由于導(dǎo)線電阻的存在，不可避免地會(huì)產(chǎn)生熱量。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致線束溫度不斷升高，進(jìn)而使絕緣材料性能下降，甚至引發(fā)安全事故。

為了解決這一問題，

在材料選擇上，會(huì)采用耐熱性能優(yōu)良的絕緣材料，如硅橡膠、聚四氟乙烯等，這些材料能夠在較高溫度下保持穩(wěn)定的性能。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，會(huì)增加線束的散熱面積，例如采用特殊的散熱結(jié)構(gòu)或添加散熱片。一些車型還會(huì)配備主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，通過風(fēng)冷或液冷的方式，強(qiáng)制將線束產(chǎn)生的熱量帶走，確保其工作溫度在安全范圍內(nèi)。

1.3 電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)

高壓線束在傳輸高電壓、大電流的過程中，會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。這是因?yàn)樽兓碾娏鲿?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又會(huì)感應(yīng)出電場(chǎng)，從而形成電磁波向外輻射。這些電磁干擾可能會(huì)影響車內(nèi)其他電子設(shè)備的正常工作，如車載通信系統(tǒng)、傳感器等。

為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容性，高壓線束通常會(huì)采用屏蔽設(shè)計(jì)。

常見的屏蔽方式有導(dǎo)線自帶屏蔽層、在導(dǎo)線外面增加屏蔽套管等。

屏蔽層一般由金屬材料制成，如銅編織網(wǎng)或鋁箔，能夠?qū)㈦姶鸥蓴_限制在屏蔽層內(nèi)部，防止其向外傳播。良好的接地也是實(shí)現(xiàn)電磁兼容性的重要措施，通過將屏蔽層可靠接地，可以將感應(yīng)產(chǎn)生的電荷引入大地，從而有效降低電磁干擾。

1.4 機(jī)械性能設(shè)計(jì)

1.4.1 彎曲半徑與柔韌性設(shè)計(jì)

汽車內(nèi)部空間緊湊，高壓線束需要在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行布線，這就對(duì)其彎曲半徑和柔韌性提出了嚴(yán)格要求。

如果彎曲半徑過小，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，電阻增大，甚至可能造成導(dǎo)線斷裂。

一般來說，高壓線束的最小彎曲半徑應(yīng)大于線束外徑的 5 倍 。

為了滿足這一要求，在導(dǎo)線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，會(huì)采用多股細(xì)銅絲絞合的方式，增加導(dǎo)線的柔韌性。同時(shí)選用柔軟且耐用的絕緣材料和護(hù)套，進(jìn)一步提高線束的彎曲性能。

1.4.2 耐振動(dòng)與沖擊設(shè)計(jì)

在車輛行駛過程中，高壓線束會(huì)受到來自路面的振動(dòng)和沖擊，這些外力可能會(huì)導(dǎo)致線束連接松動(dòng)、導(dǎo)線疲勞斷裂等問題。

為了提高高壓線束的耐振動(dòng)與沖擊性能，會(huì)采用多種設(shè)計(jì)措施。

在固定方式上，會(huì)使用專門設(shè)計(jì)的線束固定夾和支架，將線束牢固地固定在車身上，減少其振動(dòng)幅度。同時(shí)在固定點(diǎn)處增加緩沖材料，如橡膠墊，以吸收振動(dòng)和沖擊能量。

對(duì)于一些關(guān)鍵部位的線束，會(huì)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，如增加導(dǎo)線的強(qiáng)度、采用更堅(jiān)固的連接器等，確保在惡劣的振動(dòng)和沖擊環(huán)境下，高壓線束依然能夠可靠工作。

1.5 密封性與防護(hù)設(shè)計(jì)

高壓線束的密封性至關(guān)重要，一旦水分、灰塵或腐蝕性物質(zhì)侵入，會(huì)導(dǎo)致絕緣性能下降，引發(fā)短路、漏電等安全事故。

為了實(shí)現(xiàn)良好的密封性，采用密封材料對(duì)連接器和線束接頭進(jìn)行密封處理，如使用橡膠密封圈、密封膠等。

在防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，會(huì)對(duì)線束進(jìn)行整體防護(hù)，例如采用防護(hù)套管、波紋管等，將線束包裹起來，防止外界物質(zhì)的侵蝕。

對(duì)于一些暴露在車外或惡劣環(huán)境中的線束，還會(huì)進(jìn)行特殊的防護(hù)處理，如增加防腐涂層，提高其防水、防塵、防腐蝕能力，確保高壓線束在各種復(fù)雜環(huán)境下都能穩(wěn)定運(yùn)行。

1.6 高壓線束布置要求

高壓線束的三維布置是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的過程，需要綜合考慮多個(gè)因素。除了要遵循基本的布置原則外，有如下注意事項(xiàng)：

• 應(yīng)盡量避免 HV 線束從乘客艙走線，如因設(shè)計(jì)需要，HV 線束需連接前艙和行李箱的情況時(shí)，可以將 HV 線束通過車身鈑金過孔，從車輛底盤下走線，這樣同時(shí)能有利于 HV 線束 EMC 設(shè)計(jì)；

• 應(yīng)避開和低壓線束一同走線，防止干擾低壓線束，高低壓線束應(yīng)盡量避開交叉走線，高低壓線束平行布線相距 100mm，（除非不影響 EMC）；

• 高壓線束走向順暢、無(wú)扭曲，高壓線束連接器盡量避免水滴區(qū)，接地線束端子要有防旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)。

• 高壓線束同燃油管相隔至少 100mm；

• 高壓線束同靜止部件間隙至少15 mm（＜15 mm時(shí)加保護(hù)套或分離管夾）；

• 運(yùn)動(dòng)高壓線束與非運(yùn)動(dòng)件最小靜態(tài)間隙≥25mm（＜25 mm時(shí)加保護(hù)套或分離管），運(yùn)動(dòng)高壓線束與運(yùn)動(dòng)件最小靜態(tài)間隙≥35 mm（＜35 mm時(shí)加保護(hù)套或分離管夾）；

• 高壓接插件出線端到第一個(gè)固定點(diǎn)的距離不大于 100mm，相鄰固定點(diǎn)之間的距離一般不超過 150～200mm；

• 線束應(yīng)距離熱源（如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管、打氣泵銅管路等）大于 200mm，如不能滿足要求，應(yīng)采用阻燃隔熱棉對(duì)線束進(jìn)行包扎，或在線束附近增加隔熱板處理。

• 應(yīng)盡量避開車身碰撞后變形較大區(qū)域，以防止車輛出現(xiàn)意外碰撞后高壓線被鈑金割裂或絕緣層被破壞導(dǎo)致車身帶有高壓形成電擊傷害，比如盡量不在前后防撞梁、側(cè)圍鈑金和車門內(nèi)走線。

• 車輛在發(fā)生碰撞情況下，須確保高壓線束不會(huì)受到擠壓，以防線束破裂造成短路。

• 線束走線彎曲半徑不宜過小，過小宜造成接插件密封件失效、導(dǎo)線絕緣皮損壞。導(dǎo)線合適的彎曲半徑如下表。 動(dòng)態(tài)線束轉(zhuǎn)彎半徑≥8D。

注：外徑指最外層絕緣皮直徑；有部分廠家的高壓大平方導(dǎo)線彎曲半徑可小于上述表格要求的，需同供應(yīng)商確定其彎曲半徑和測(cè)試要求及其方法。

2 高壓線束設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

為了確保高壓線束的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全性，國(guó)內(nèi)外都制定了一系列嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

國(guó)內(nèi)標(biāo)注，如GB/T 37133 - 2018《電動(dòng)汽車高壓大電流線束和連接器技術(shù)要求》，規(guī)定了由電動(dòng)汽車用高壓大電流線束和連接器組成的高壓連接系統(tǒng)的一般要求、電氣性能、物理性能、環(huán)境適應(yīng)性、電磁屏蔽效能、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則 。

國(guó)際上，美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）制定的 SAE J1654《高壓電纜》、SAE J1673《電動(dòng)汽車高壓電纜總成設(shè)計(jì)》、SAE J1742《道路測(cè)量車載電線束高壓連接 - 試驗(yàn)方法和一般性能要求》等標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用。

3 總結(jié)與展望

純電動(dòng)汽車高壓線束的設(shè)計(jì)要求是一個(gè)涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的復(fù)雜體系，涵蓋了電氣性能、物理性能、環(huán)境適應(yīng)性等多個(gè)關(guān)鍵方面。從高電壓與大電流承載設(shè)計(jì)，到耐熱與散熱設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、機(jī)械性能設(shè)計(jì)以及密封性與防護(hù)設(shè)計(jì)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都緊密相扣，缺一不可，共同保障著高壓線束在純電動(dòng)汽車中的可靠運(yùn)行 。

隨著新能源汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，未來純電動(dòng)汽車高壓線束的設(shè)計(jì)也將朝著更加高性能、輕量化、智能化的方向邁進(jìn)。在材料創(chuàng)新方面，新型絕緣材料、屏蔽材料和導(dǎo)線材料的研發(fā)和應(yīng)用將不斷提升高壓線束的性能和可靠性；在設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新方面，與整車的深度融合以及對(duì)未來汽車發(fā)展趨勢(shì)的前瞻性思考，將為高壓線束設(shè)計(jì)帶來全新的思路和方法 。