新能源汽車線束布置方案及EMC防護

特普生科技特普生科技 2022-06-21 12 1227

為了響應國家節能減排的號召，各大汽車生產廠家分別推出了不同類型的新能源汽車，并應用了先進的制造技術，將汽車的動力來源由傳統燃料轉變為電能。整車高壓線束的設計和應用方案主要涉及線束的走向問題、路徑的選擇方式、高壓連接器的種類、充電口的選擇、屏蔽設計、線槽設計等。

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。第一，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，此時運行系統能夠產生的高壓電已經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，并且要將屏蔽網直接包裹在高壓線的內部，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。

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。基于此設計方案的低壓線束，不但具備傳統汽車的功能，還能實現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部結構比較簡單，節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節。發動機艙，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，此環節的設計針對傳統車輛的布置結構而言；行李艙，涉及到高壓線、電池控制系統、車載系統等結構的線束單元。

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

當低壓線束處于高頻信號時，設計人員要選擇雙絞線和箔層屏蔽層；當低壓線束處于低頻信號時，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，規避低壓線束對控制單元的電磁干擾風險，現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：此時運行系統的高壓線呈環狀分布，溫度感應器的分支線束能夠直接通過高壓區域，高壓環境中產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中其他線束的最外側。整車線束傳導和發射的大多數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，在結構設計中優先考慮環路控制方式；如果電路系統中涉及敏感信號，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，已經得到了業界人士的廣泛認可。

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