线束设计与检测

1、1设计技术1.1 概述汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。动力系 统线束设计分为动力系统低压线束和动力系统高压线束。设计线束时需要考虑 其安全性、可靠性和稳定性要求。线束变得越来越复杂，但车身给予线束的空 间却越来越小。因此，如何提高电动汽车的动力系统线束的综合性能设计便成 为关注的焦点。1.2 低压线束设计1.2.1 整车低压线束设计电动汽车的供电系统设计是否合理，直接关系到汽车电器件的正常工作与 否和全车的安全性，因此线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统 基本上由 3 个部分组成。蓄电池直接供电系统（一般称常电） 。这部分的电源所接负载一般都是汽车 的安全件

2、或重要件，主要目的是在为这些电器件提供电能时尽量少的加以控制， 确保在无法启动电动模式情况下，汽车也能短暂正常工作，以方便故障车辆能 够及时维修等。如：整车控制器电源、真空制动助力泵电源和转向泵电源等。点火开关控制的供电系统（一般称为 IG 档）。这部分电器件基本上是在车 辆未行驶运转的情况下才使用，取自预充电模块的分支电源，避免了为蓄电池 充电时争电源的可能性。如：雨刮器、车灯控制电源、门窗控制电源等。电动模式的供电系统（一般称为 start 档）。这部分电源是在车辆启动电动 模式下，电器件能够正常启动。电源的负载比较大，电源取之于预充电模块， 负载的电流消耗量不同，预充电输出地电流量也就随

3、之成正比变化，有效地保 证整车的用电量。1.2.2 线路保护设计A. 熔断器线路保护就是要对导线加以保护，兼顾对回路电器件的保护。目前电动汽 车所用保护装置主要有熔断器。它是一种安装在中央控制盒中，保证电路安全 运行的电器元件。当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高 的电流有可能损坏线路。若线路中正确地安置了保险丝，那么，保险丝就会在 电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护 线路安全运行的作用。熔断器按照结构上分为片式熔断器 、插入式熔断器 和旋紧式熔断器 3 种 类型，这 3 种熔断器有不同承载电流量的规格。在线路保护采用的熔断器时， 需要严格选取

4、相应的规格。 目前，我公司生产的电动汽车的动力系统线束都应 用了这 3 种类型的熔断器。一般根据负载的性质和最大连续工作电流来确定熔断器容量，按照经验：如果是电阻性负载，如白炽灯，电阻加热器等等，熔断器额定容量=（11.2 ）X电路最大工作电流；如果是电感性负载，如转向助力电动机，刹车助力泵等 等，熔断器的额定容量=（24）X该电器的额定电流；如果是纯电容性负载， 则需要在回路中设置预充电电路；如果是复合性负载，则要具体分析该复合性 负载主要是呈现什么性质的特征，数值的大小来确定熔断器的额定容量。B 继电器继电器具有控制系统和被控制系统，通常应用于中央电气盒和自动控制电 路中，它实际上是用较小

5、的电流去控制较大电流的一种“自动开关” 。故在电路 中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。常用继电器的设备一般有刮水器、喇叭、前照灯、雾灯、风扇、转向灯（闪光器）等。常用的继电器额定电压为 12V。选用继电器要参考的技术要求：可靠性好；性能稳定；质量轻、体 积小、寿命长，对周围元器件影响小；结构简单、工艺性好、成本低。我公司采用沪工HG12V系列继电器，符合 QC-T 695-2002汽车通用继电器标准。C.搭铁分配设计原则DCDC空制器、整车控制器等对整车性能及安全影响大，且易受其他用电设 备干扰及整车电位均衡的需要，所以这些高压电器件外壳的搭铁点一定要单设。无线电系统为避免干扰，也要单

6、独搭铁。 弱信号传感器的搭铁最好独立，搭铁点最好是在离传感器较近的位置，以 保证信号的真实传递。其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则是就近搭铁， 避免搭铁线过长，造成不必要的电压降。蓄电池负极线、预充电模块搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好 线长和走向，减小电压降；为增加安全性，预充电模块负极和车身一般要单独 连到蓄电池负极搭铁；搭铁方式是通过螺柱式接头搭铁，此法一定要在接头的尾部烤上热缩管绝 缘。1.2.3 接插件选取插接件是线束的核心部件，插接件的性能直接决定着线束整体的性能，而 且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性的作用。插接件选取要保证与电器件的良好接触，使接触

7、电阻降为最低，提高可靠性，优先选用双弹簧式压紧结构的插接件。目前，我公司采用接插件为AMP公司、 Delphi 公司和南通友星线束有限公司生产的接插件， 符合相应的国家标准。根据导线的截面积和通过电流的大小合理选择插接件。 发动机舱内对接的护套，由于舱内温度、湿度偏大，因此一定要选择防水 性护套。在同一条线束中若用同一种护套，其护套种类和颜色一定要有区别基于汽车外观的整体协调性，在发动机舱中应选用黑色护套。为减少线束对接用护套的种类和数量，优先选用混合型件，使装配固定方 便。对于要求性能较高的整车控制器、核心部件 ECU等用的端子插接件，应优 先选用镀金件以保证安全可靠性。蓄电池接头（电瓶夹）

8、内部为锥体，锥度为 1:9 ；电瓶夹的材料为镀锡铜、 镀锌铜或铅锑合金。1.2.4 导线选取汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线，绝缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。汽车线束常用的导线种类有日标（AVSS等）、国标（QVR、德标（FLRY、 美标等几大系列。AVSS（AVS导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好； QVR的特 点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标 导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。可根据 用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。我公司设计的动力系统线 束所用的汽

9、车导线为徳标 AVS AVSS QBV-1系列导线。根据电器件功率的大小计算流通导线的电流；长时间工作的电气设备可选 择实际载流量 60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线；根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积；根据导 线的走向、插接件的数量（即电压降的大小、适当改变导线的截面积。1.2.5 线束包扎和固定设计A 线束包扎线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美化外观的 作用，一般根据工作环境和空间大小制定以下包扎设计方案。发动机舱线束（一般称为前舱线束、工作环境恶劣，因此全用高阻燃性、防水、机械强度高的波纹管包扎仪表线工作空间较

10、小，环境相对较好，可用胶带全缠或花缠。底盘线因与车体接触部位较多，因此用波纹管包扎防止线束磨损。B. 固定方式 中央电器盒一般用电器盒本身设计的固定结构直接安装在车身上。 各条线束一般用特殊网状扎带等固定在车身螺栓内。车身螺栓尺寸大多为 直径为5mm 6mm如有相同走向的整车线束，将动力系统线束用常规扎带并行 固定在一起。1.3 高压线束设计1.3.1 线路保护设计在动力系统线束设计中只采用高压熔断器的保护措施，在电气系统中担负 串接通电和安全保护的双重功能，关系着车辆与人身的整体安危，因此，对电 动汽车实施保护的熔断器，必须是直流型的能够超快速开断的产品，否则当短 路电流出现的瞬间不能迅速安

11、全断开电路通道，短路故障电流直接冲击蓄电池 或击高压输入模块，其后果很严重。由于熔断器的动作原理简单，制造成本低，限制开断故障电流的安全可靠 性强，是过电流特别是短路保护最有效的电器元件。2001 年国家质检局和标准委在 GB/T 18384.2-2001 电动汽车安全要求 的第 2 部分：功能安全和故障防护的第 5.5 条“过电流切断装置”一节中明 确规定：当电流过大时，应使用一个电路保护器、切断装置或熔断器断开车载 电源（例如动力蓄电池）的至少一个电极。或是 GB/T 18384.1 第 7 章规定 的动力蓄电池的过电流断开器。每次电源切断后，在故障明确的情况下，应允 许仅通过正常的电源接

12、通程序来重新给驱动系统供电。由此可见，用熔断器保 护电动汽车动力电池，不仅是熔断器自身具有诸多优势条件，也是国际通行公 认的有效措施，更是国家标准明确规定不可或缺的必要手段。目前，我公司采用高压熔断器型号为Bussman 公司生产的 FWH200A、FWH175A FWH150三种规格。均符合德国 DIN系列的标准要求。1.3.2 高压电缆选取电动汽车装配有高压电气设备，对于高压电气设备所用的电缆应需要承受 高压特性的特种高压汽车电缆，安全等级比低压导线要高。我公司采用莱尼高 压电缆、LS电缆和上海特种电缆有限公司生产的电缆A 电缆结构高压电缆从类型上分为单芯电缆和多芯电缆，高压电缆的截面应为

13、圆形。 其护套颜色为橙色（颜色 GB 30）。多芯电缆有多个单芯线组成，其中单芯线也 同时满足单芯电缆中相关导体的结构尺寸参数。高压单芯电缆从结构上主要由导体和护套组成，主要结构尺寸参数有单根铜线直径、根数、导体直径、绝缘直径、内护层直径和护套外径等。高压多芯电缆从结构上主要有多芯线和护套组成。多芯电缆芯数可为： 260 芯，优先芯数为 2、 3、 4、 5、 6、 7、 12、 18、 27、 36、 48和 60芯；缆芯 的中心不允许放绝缘线芯，单 5 芯及以上电缆的第一层中心可放一根合适材料 制成的填充物； 3芯及以上的缆芯应有一根黄绿色的绝缘线， 用于高压绝缘接地 保护线；带屏蔽层的高

14、压电缆采用裸铜或镀铜线编织在内护套层上；在屏蔽和外护 套之间可以有一层附加的包带；电缆的外护套应紧密挤包，但不粘连屏蔽层。B. 电缆材料导体：绕线式镀锡退火铜；绝缘体： 120-200 摄氏度级别，耐热，无卤素 XLPE； 屏蔽物：镀锡退火铜绕线编织而成；外壳：耐热 105-180 摄氏度，无 Pb PVC（或 HF-XLPO TPE-E、PP-FRETFE可选）。C. 电缆线色高压电缆采用颜色识别，电缆中的接地线或类似保护目的的线芯都必须采 用黄绿色的识别标志，黄绿色在线芯表面上应占有 30%-70%，余下部分的另一 种颜色 并在整个长度的线芯上应保持一致，在有黄绿色的缆芯中，应尽量避免 采

15、用黄色或绿色作为其他线芯的识别颜色。多芯电缆的缆芯线色识别采用低压导线的线色识别方法，线芯的绝缘或最 外层护套的颜色应采用橙色。D. 电缆标志 高压电缆用文字、字母、符号、颜色等标出电缆的制造厂、产品商标、型号、规格、性能等。标志颜色应能确认符合或接近 GB699.5-86 电线电缆识别标志 第二部分： 标准颜色规定的某一种颜色；标志颜色应易于识别或易于辨认；标记应耐擦， 擦拭后的颜色基本保持不变，汽油或其他合适溶剂清洗后，标志颜色保持不变。D.电气特性a .完全适用于额定电压450-750V及以下的高压与电流条件；b.出众的EMI、EMC抗电磁干扰能力，采用360度网状铜织带包裹；c.通过耐

16、交流电压试验项目（3.5KV交流电压，5分钟不击穿）。1.3.2 高压线束包扎和固定方式A. 咼压线束保护措施高压线束有 1 根或者几根高压电缆组成，在汽车车身上有锐边和与运动件 摩擦的可能性，因此，高压线束需要在其电缆外套橙色波纹管进行有效保护， 线束两端并用橙色胶布进行密封，防止油、水倒入，影响设备接口的防水性能。高压线束不能位于底盘最低位或最外侧，可能导致高压线束磨损，引起高 压短路，常用办法为：底盘部位装有高压线束保护板。B. 固定方式高压线束一般用特殊网状扎带等固定在车身螺栓内。车身螺栓尺寸大多为 直径为5mm 6mrp2.规范2.1低压线束标准规范表1.1低压线束标准规范标准代码标

17、准名称QC/T 29106-2004汽车低压电线束技术条件QC/T 413-2002汽车电气设备基本技术条件QC/T 695-2002汽车通用继电器QC/T 29013-91汽车用蓄电池电线接头型式、尺寸和技术要求QC/T 29009-91汽车用电线接头技术条件QC/T 707-2004车用中央电气接线盒技术条件QC/T 438-1999汽车点火系高压塑料件技术条件QC/T 420-2004汽车用熔断器QC/T 419-1999喇叭继电器技术条件QC/T 417.3-2001单线片式插接件的尺寸和特殊要求QC/T 417. 4-2001多线片式插接件的尺寸和特殊要求QC/T 417. 5-20

18、01用于单线和多线插接器的圆柱式插接件尺寸和特殊要求QC/T 414-1999汽车用低压电线的颜色GB 15934-1996电线组件GB 14050-1993系统接地的型式及安全技术要求GB 14315-1993电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管GB 17478-1998低压直流电源设备的特性和安全要求GB/T 17619-1998机动车电子电器组件的电磁辐射2.2高压线束标准规范表1.2高压线束标准规范标准代码标准名称GB 5013.3-1997额定电压450 750V及以下橡皮绝缘电缆第3部分：耐热硅橡胶绝缘电缆GB 5023-1997额定电压450 750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆

19、GB 4203-93外壳防护等级GB/T 18384-2001电动汽车安全要求GB/T 19596-2004电动汽车术语QC/T 742-2006电动汽车车用铅酸电池GB/T 18488.1-2001电动汽车车用点击及其控制器技术条件GB/T 4092.2-2005电动汽车操纵件、指示器及其信号装置的标志GB 2094-1996安全标志GB/T 18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求GB/T 18487.2-2001电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求3.制作工艺动力系统线束是我公司委托线束厂生产，我公司只负责线束成品验收，在 这里不作讲解。4 .试验检验表1.3

20、试验检验标准规范标准代码标准名称QC/T 695-2002汽车通用继电器QC/T 413-2002汽车电气设备基本技术条件QC/T 29106-2004汽车低压电线束技术条件QC/T 29009-91汽车用电线接头技术条件QC/T 707-2004车用中央电气接线盒技术条件QC/T 438-1999汽车点火系高压塑料件技术条件Q/T 420-2004汽车用熔断器QC/T 417.2-2001车用电线束插接器第 2部分试验方法和一般性能要求QC/T 419-1999喇叭继电器技术条件GB17478-1998低压直流电源设备的特性和安全要求GB 14315-1993电力电缆导体用压接型铜、铝接线端

21、子和连接管GB 12666.1-1990电线电缆燃烧试验方法GB 5013.2-1997额定电压450 : 750V及以下橡皮绝缘电缆第2部分：试验方法GB 5023.2-1997额定电压450 750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第2部分：试验方法GB 1309-1987电气绝缘漆布试验方法GB 4203-93外壳防护等级GB/T 18384-2001电动汽车安全要求GB/T 18385-2005电动汽车动力性能试验方法GB/T 18488.1-2001电动汽车用电机及其控制器技术条件QC/T 742-2006电动汽车用铅酸畜电池5. 低压线束检测技术5.1 外观检测5.1.1 检测控制1、金属卡

22、子表面应有防护处理，不允许有毛刺、锈蚀、斑痕等缺陷。2、端子与电线连接应采用压接方法，端子应分别压紧在导体和绝缘层上，导体 不应压断。 电线束应采用绝缘物包扎，包扎时应紧密、均匀、不松散；采用保 护套管时，应无移位和影响电线弯曲现象。3、无特殊要求时，胶带保护层应用薄聚氯乙烯胶带半折叠式包紧，其吞接不少 于 4 mm ，其表面不得有粗大的接头及间隙4、波纹管均应用胶粘带固定包扎在电线束上；5、点表面绝缘应良好，导体不应压断；6、线束电线与端子在连接处的绝缘套管应紧套在连接部位上，无脱开、移位现 象；7、线束中电线及零部件应正确装配，不应有错位现象，端子在护套中应到位， 不应脱出；8、标识齐全：

23、包括安全件标识、分供方检验专用标记、电线束的编号及其执行 标准号、认证标志。9. 线束导通率为 100%。5.1.2 尺寸检测1、干线和保护套管长度应不小于 100 mm,并为10的倍数，如：100 mm 110 mm， 120 mm 等；2、支线长度应不小于 50 mm；3、 接点之间距离、接点与分支点之间距离应不小于20 mm； 4、电线与端子连接处的绝缘套管长为 20 mm5 mm；5.2信号导通检测技术521线束失效模式线束故障产生原因有以下几个方面：1. 自然损坏：线束使用超过了使用日期，从而引起电线之间的短路、断路等， 造成电线束烧坏；2. 由于电气设备的故障造成电线束的损坏；3.

24、 人为故障：金属重物将电线束绝缘层破坏；装配或检修汽车时，线束位置摆放不当。用两个端子五根线束的模型举例说明线束的故障的集中失效模式。(A )正常状态(B )短路状态(C)开路状态(D )错接状态5.2.2线束检测的工作原理Y14测点控制电路K,；输諾输出控制电路I图1：线束检测的工作原理线束检测的工作原理如图1所示，其中K1、K2、K3 K4为开关。控制对开 关和信号的输入可以实现线束的检测，分以下集中情况讨论。1. 导线检测。对于导线只需进行单向检测。被检导线为通路。以左端控制电路输出信号为例。左端控制电路发出高电平， 同时打开K1、K4,闭合K2、K3,因此导线为通路，所以右端控制电路得到 高电平输入。被检导线为断路。与上述检测方法相同，因为导线断路高电平无法通过，在 下拉电阻的作用下，右端控制电路输入为低电平。2. 二极管检测。根据二极管正想导通，反向截止的特性，需要对二极管两端都 发出并接受控制信号。以图1中二极管方向为例，首先，由左端控制电路发 出高电平，同时打开K1、K4,闭合K2、K3,由于对此信号是经过二极管争 向，可以通过，从而右端控制电路得到高电平输入；然后右端控制电路发出 高电平，同时打开K2、k3,闭合K1、K4。由于此信号是经过二极管反向，信