李金宏

摘 要 新能源汽車中高壓線束是高壓集成系統(tǒng)的主要零部件，在高壓集成系統(tǒng)中扮演能量輸送的角色。本文從線束的布置、設(shè)計(jì)選型、線束固定及防護(hù)、EMC 設(shè)計(jì)、HVIL高壓安全等方面作為依據(jù)，闡述新能源汽車高壓線束的測(cè)試規(guī)范。

關(guān)鍵詞 高壓線束;測(cè)試;選型

Abstract For the new energy automobile， high voltage wiring harness is main component of high voltage integrated system. high voltage wiring harness ?plays the role of energy transfer in the high voltage integrated system. This article mainly from the wiring harness layout， design， selection， fixed and protective， HVIL， EMC design as the basis， Describe the ?new energy automobile high voltage wire test specification.

Key words high voltage wire harness; Test; Selection

前言

根據(jù)國家的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》相關(guān)政策，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展將成為主要戰(zhàn)略取向。

在節(jié)能減排成為時(shí)下的熱點(diǎn)的背景下，電動(dòng)汽車作為傳統(tǒng)燃料汽車的替代品，具有節(jié)能、清潔、高效等特點(diǎn)，越來越受到熱捧。新能源汽車產(chǎn)業(yè)也獲得了前所未有的發(fā)展和機(jī)遇。高壓線束作為關(guān)鍵零部件也得以迅速的發(fā)展。高壓線束作為整車不可或缺的關(guān)鍵零部件，為電動(dòng)汽車的可靠運(yùn)行和安全提供了保證。因此高壓線束的產(chǎn)品驗(yàn)證與測(cè)試也成為各大主機(jī)廠的重要工作。目前主流汽車廠的產(chǎn)品測(cè)試還是以零部件級(jí)測(cè)試為基礎(chǔ)，依據(jù)各自的企業(yè)規(guī)范進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

目前主流的測(cè)試規(guī)范一般有三大類：一是歐盟四大主機(jī)廠：奧迪、寶馬、戴姆勒、保時(shí)捷聯(lián)合制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LV系列標(biāo)準(zhǔn);二是北美三大主機(jī)廠：克萊斯勒、福特、通用的EWCAP更新的SAE USCAR系列標(biāo)準(zhǔn);三是國內(nèi)GB系列標(biāo)準(zhǔn)。

本文將依據(jù)高壓線束的空間布局、線纜線徑選型、高壓連接器選型、充電線纜及接口類型及應(yīng)用、線纜固定及防護(hù)設(shè)計(jì)、EMC設(shè)計(jì)、高壓安全（HVIL） 設(shè)計(jì)等，從需求角度闡述目前的線束總成級(jí)別測(cè)試。

1 高壓線束的產(chǎn)品測(cè)試分類

高壓線束的產(chǎn)品測(cè)試可分為一般性測(cè)試和高壓專項(xiàng)測(cè)試。一般性測(cè)試可分為三類：機(jī)械測(cè)試，電性能測(cè)試及環(huán)境測(cè)試。本文章將主要討論線束總成的產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試，不會(huì)對(duì)零部件設(shè)計(jì)測(cè)試進(jìn)行分析。

2 線束的一般性測(cè)試

2.1 線束機(jī)械測(cè)試

2.1.1 端子至線纜的拔出力：該測(cè)試是為了確保線束在車輛裝配過程及后續(xù)使用產(chǎn)生的作用力不會(huì)使線纜脫出端子，從而造成產(chǎn)品失效。該測(cè)試與供應(yīng)商的壓接參數(shù)和線纜接插件匹配度有高度相關(guān)性。具體力學(xué)性能要求見表1。

2.1.2 高壓線束整車的振動(dòng)及沖擊測(cè)試：該測(cè)試是為了確保將線束總成在車輛在實(shí)際使用的環(huán)境中遭受各種振動(dòng)和沖擊下，不造成電氣連接的不連續(xù)以及機(jī)械部件的失效。該項(xiàng)測(cè)試依據(jù)振動(dòng)和機(jī)械沖擊的烈度和頻度進(jìn)行分級(jí)測(cè)試，具體要求可參看GB/T28046.3-2011。特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：高壓線束連接電機(jī)部分因?yàn)榇嬖诔銎胀ǜ邏壕€束的惡劣振動(dòng)條件，需要按照GB/T18488.1-2015的實(shí)際情況選擇對(duì)應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行補(bǔ)充振動(dòng)試驗(yàn).

2.1.3 高壓線束的跌落測(cè)試： 該實(shí)驗(yàn)?zāi)M整車零部件在工廠進(jìn)行裝配或運(yùn)輸過程中發(fā)生掉落的情況下，產(chǎn)品不能出現(xiàn)功能損壞，且滿足基本外觀不破損的要求。

2.1.4 高壓線束的屏蔽層拉脫力：該測(cè)試是因?yàn)楦邏壕€束一般使用屏蔽線纜，其中的屏蔽層需要通過壓接環(huán)壓接后和接插件的金屬屏蔽區(qū)域進(jìn)行有效接觸。為了確保線束裝配和后續(xù)使用中并不會(huì)出現(xiàn)線束的屏蔽脫落，導(dǎo)致汽車電干擾的情況發(fā)生。一般要求拉脫力要大于150牛頓。

2.2 線束電性能測(cè)試

2.2.1 最大電流承載能力：該測(cè)試是為了確定線束在開始發(fā)生過度熱降解和/或具有超額電阻之前能夠承受的最大試驗(yàn)電流。實(shí)驗(yàn)的合格標(biāo)志是在規(guī)定的載流范圍內(nèi)，整個(gè)連接系統(tǒng)內(nèi)任何一點(diǎn)的溫升不可超過55度或不可超出產(chǎn)品的使用極限。

目前不同規(guī)格線束將依據(jù)線纜截面積進(jìn)行載流劃分，具體可參看下表2：

2.2.2 1008H循環(huán)載流測(cè)試：該測(cè)試是為了模擬線束總成在車輛預(yù)期使用年限中的主要功能。通過加速老化試驗(yàn)，確保高壓線束在預(yù)期使用年限內(nèi)能有效安全的保證整車正常功能。該實(shí)驗(yàn)的基本依據(jù)是按照主機(jī)廠要求的額定電流確保產(chǎn)品任何一點(diǎn)的的溫升不可超過55度或不可超出產(chǎn)品的使用極限。

2.2.3 電壓降測(cè)試：該項(xiàng)測(cè)試是為了確定在標(biāo)稱電流狀態(tài)下由于導(dǎo)線壓接和接觸面區(qū)域的電阻而產(chǎn)生的電壓降。可以根據(jù)電壓降計(jì)算出總連接電阻。根據(jù)不同的線束規(guī)格，線束的壓接點(diǎn)的接觸電阻可參看表3：

2.2.4 屏蔽層電性能、電阻測(cè)試：該項(xiàng)測(cè)試是為了確保供應(yīng)商在總成生產(chǎn)時(shí)工藝水平不合格，導(dǎo)致產(chǎn)品的屏蔽層工藝差。一般要求屏蔽層壓接電子小于3m歐姆。對(duì)于電性能測(cè)試，則是模擬整車在產(chǎn)生紊亂電流時(shí)，線束還能安全有效的工作。實(shí)驗(yàn)要求線纜在內(nèi)芯按照額定電流工作時(shí)，給外屏蔽層施加10A一小時(shí)或25A一分鐘的情況下，檢測(cè)產(chǎn)品的內(nèi)部溫升情況。確保產(chǎn)品任何一點(diǎn)的的溫升不可超過55度或溫度不可超出產(chǎn)品的使用極限。

2.3 線束環(huán)境測(cè)試

2.3.1 基本防護(hù)測(cè)試：按照不同使用環(huán)境，線束在特定汽車區(qū)域需要滿足對(duì)應(yīng)的IP防護(hù)等級(jí)。

按照GB4208-2017的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。確保線束總成滿足相應(yīng)的防水，防塵，放指觸，防金屬線及防熱水多角度噴濺要求。

2.3.2 溫濕循環(huán)測(cè)試：該實(shí)驗(yàn)?zāi)M整車在復(fù)雜環(huán)境下的工作耐久可靠性。要求高壓線束在一定的溫度變化和恒定的濕度疊加條件下，經(jīng)過一段時(shí)間的環(huán)境老化后，還能滿足絕緣，耐壓，接觸電阻及氣密要求。一般要求完成下圖1的溫度變化和80-100%相對(duì)濕度的循環(huán)，具體循環(huán)數(shù)量推薦大于40次以上。

2.3.3 高低溫老化測(cè)試： 該實(shí)驗(yàn)?zāi)M整車在惡劣環(huán)境下的工作耐久可靠性。一般純電動(dòng)車要求滿足（-40℃--- 105℃），混合動(dòng)力要求（-40℃--- 125℃）。在對(duì)于的最低溫度工作480小時(shí)，在最高溫度工作1008小時(shí)后。線束產(chǎn)品還能滿足絕緣，耐壓，接觸電阻及氣密要求。

2.3.4 高低溫沖擊含飛濺冷水測(cè)試：該實(shí)驗(yàn)?zāi)M整車在突變環(huán)境下的工作耐久可靠性。一般要求高壓線束能在冷環(huán)境維持30分鐘，熱環(huán)境維持30分鐘，在兩個(gè)環(huán)境之間必須保證在30秒內(nèi)完成變換，且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中噴淋常溫水。實(shí)驗(yàn)需要至少99次循環(huán)以上。完成測(cè)試后，高壓線束需要滿足絕緣，耐壓，接觸電阻及氣密要求。

2.3.5 耐化學(xué)試劑測(cè)試： 該實(shí)驗(yàn)是為了模擬整車在化學(xué)泄露的工況下，線束總成仍然能滿足基本的使用和可靠性。一般要求由主機(jī)廠按照實(shí)際汽車使用的各類溶劑（變速箱油，冷凝劑，潤(rùn)滑油，機(jī)油，汽油，清洗劑，制動(dòng)液等）對(duì)線束產(chǎn)品進(jìn)行浸沒實(shí)驗(yàn)。要求線束產(chǎn)品在允許一定形變率的情況下，滿足絕緣，耐壓，及氣密要求。

3 高壓線束專項(xiàng)測(cè)試

3.1 EMC測(cè)試：該測(cè)試主要基于高壓線束的大電流和大電壓，確保高壓線束總成在高壓裝置的衰減必須>70dB@ 10kHz to 5MHz， >65dB@ 5MHz to 500MHz.高壓線束的屏蔽與高壓插座外殼之間的屏蔽重疊必須是 360o.

3.2 中性鹽霧測(cè)試： 高壓線束在裝配時(shí)，將附帶較多高壓附件如（螺接銅端子、線束金屬支架、金屬外殼接插件等）。需要確保線束在前艙和底盤滿足長(zhǎng)時(shí)間（240小時(shí)到360小時(shí)）的鹽霧，確保無發(fā)生鹽霧腐蝕和電偶腐蝕。

3.3 ELV強(qiáng)檢測(cè)試： 響應(yīng)國家號(hào)召，滿足汽車零部件的回收利用和報(bào)廢法規(guī)。同時(shí)排除禁用物質(zhì)滿足GB/T 30512-2014。

3.4 高壓基本性能參數(shù)：滿足高壓線束特定的絕緣、耐壓、爬電間隙等要求。

3.5 高壓互鎖測(cè)試：該項(xiàng)測(cè)試要求當(dāng)移除高壓電源連接時(shí)，HVIL 系統(tǒng)必須保證導(dǎo)體環(huán)路安全分離。互鎖系統(tǒng)必須在高壓接插件分離前將高壓電源切斷。

4 測(cè)試分組及交叉驗(yàn)證

以上測(cè)試僅為高壓線束各項(xiàng)基本性能的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?；诟鱾€(gè)主機(jī)廠的特點(diǎn)：測(cè)試分組及交叉性驗(yàn)證反而成為了各個(gè)企業(yè)產(chǎn)品差異的分水嶺。部分企業(yè)為節(jié)約成本，往往在驗(yàn)證樣品數(shù)量、實(shí)驗(yàn)分組邏輯性上模棱兩可，偷工減料。關(guān)于測(cè)試分組，個(gè)人應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)要求：

機(jī)械性能和電性能類測(cè)試，不光需要滿足設(shè)計(jì)初期參數(shù)，還需要按照供應(yīng)商推薦的循環(huán)插拔次數(shù)后再次驗(yàn)證，以免出現(xiàn)部分產(chǎn)品在插拔后發(fā)生性能下降;

環(huán)境類測(cè)試需要將高壓線束關(guān)鍵指標(biāo)（絕緣、耐壓、氣密、溫升）作為環(huán)境老化后的關(guān)鍵考核項(xiàng)，務(wù)必確保環(huán)境測(cè)試后高壓線束關(guān)鍵指標(biāo)依然滿足要求。

測(cè)試樣品數(shù)需要根據(jù)高壓線束零部件在設(shè)計(jì)驗(yàn)證時(shí)的樣品數(shù)量保持一致。一般要求測(cè)試樣品數(shù)在3-10組，這樣才能確保測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。

測(cè)試分組標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該要求高壓線束以同一標(biāo)準(zhǔn)為參考（如USCAR2&37或LV214&215或國標(biāo)企標(biāo)），避免供應(yīng)商在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件切換，逃避關(guān)鍵指標(biāo)或降低實(shí)驗(yàn)要求或驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

高壓線束作為新能源汽車的新型產(chǎn)物。在借助傳統(tǒng)汽車低壓線束在制定產(chǎn)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，需要切實(shí)結(jié)合高壓線束的特點(diǎn)，因地制宜，充分考慮高壓線束的安全，可靠性要求。目前中國的新能源產(chǎn)業(yè)處在一個(gè)高速發(fā)展的階段。很多企業(yè)投入到這個(gè)新興行業(yè)，導(dǎo)致線束及其零部件的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。我們要正視市場(chǎng)上的質(zhì)量問題和重大風(fēng)險(xiǎn)問題，在產(chǎn)品的研發(fā)和后期的驗(yàn)證中本著嚴(yán)肅、嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的態(tài)度做到嚴(yán)格把關(guān)，充分驗(yàn)證。堅(jiān)決不允許不合格的產(chǎn)品流入終端市場(chǎng)?？偠灾?，質(zhì)量是企業(yè)的生命，我們要為質(zhì)量負(fù)責(zé)到底。

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