新能源汽车线束布置方案及 EMC 防护
第2761期1 线束设计方案1.1 高压线束设计方案高压线束能够为新能源汽车提供高压强电，其在线束设计中有着极其重要的意义。设计过程中应当遵循以下原则。第一，对于线束的走向和路径设计。高压线束设计应当采用双轨制，此时运行系统能够产生的高压电已经超过人体的承受范围，车身不能被当做整车搭铁点。第二，对于连接器的选型。连接器主要连接高压电流，并且要负责高压回路运行中的人机安全，因此设计人员应当选择耐高压、防水效果好、屏蔽层连接紧密的高压连接器。第三，对于屏蔽设计。设计人员应当选用屏蔽性能较好的高压线，并且要将屏蔽网直接包裹在高压线的内部，在安装连接器时则需要保证屏蔽层的完全连接。此外，设计人员可以从以下方面着手高压线束的设计工作：负载线路的额定值，电线导体的实际温度，线束结束工作后周边空气的温度，导线通电时给通电率带来的影响，成捆线束电流的折减系数。1.2 低压线束设计方案该设计方案主要可以分为以下几个步骤：一是设计线束的走向途径；二是选择线路的固定卡扣；三是进行屏蔽设计；四是选择连接器。基于此设计方案的低压线束，不但具备传统汽车的功能，还能实现电控单元模块的功能。在整体设计过程中，设计人员要着重考虑高压线束对其产生的干扰，遵循给不同信号源配置不同低压导线的原则。高压连接器主要可以分为屏蔽型和非屏蔽型两种。非屏蔽型连接器的内部结构比较简单，节约了屏蔽功能的安装成本，可以应用在不需要屏蔽功能的部位上，如充电回路、控制器内部、具有金属外壳的电器上。屏蔽型连接器则与之相反，适合应用在高压线束连接这种要求具有屏蔽功能的部位上。任意一款连接器都需要具有防水功能，连接的位置不同，选用连接器的防水等级也不同。1.3 高低压线束布置方案这一布置方案主要涉及以下几个环节。发动机舱，其线束布置方案属于全车型，是设计工作的难点和重点，集中了驱动电机、PDU 等设备的连接线束；驾驶室，此环节的设计针对传统车辆的布置结构而言；行李舱，涉及到高压线、电池控制系统、车载系统等结构的线束单元。2 低压线束布置方案中屏蔽导线的选择及案例分析2.1 分层式布线当低压线束处于高频信号时，设计人员要选择双绞线和箔层屏蔽层；当低压线束处于低频信号时，设计人员要选择双绞线和编制层屏蔽层。为了减少高压线束对强电流输送的干扰，规避低压线束对控制单元的电磁干扰风险，现对纯电动车进行高压线束和低压线束的分层式布线设计，并且保证低压线束在高压线束底部的 20cm 左右。经过试车实验，此设计方案能够减缓强电工作干扰。2.2 并列式布线此方案比较适用于混合型新能源汽车，设计人员将高压线束连接到单元布线范围，使其与发动机的线束装置并列，让整体运行系能够避免来自高压线束供电电磁干扰的影响。2.3 案例分析案例一，电机温度感应器的信息汇报错误。原因分析：此时运行系统的高压线呈环状分布，温度感应器的分支线束能够直接通过高压区域，高压环境中产生的电磁干扰将会影响感应器的正常运转，进而显示错误信息。解决方式：改变高压线的走向，在其中应用分层式布线方式，选择编织式屏蔽导线。案例二，电池包导致的高压线磨损。原因分析：电池包在运行系统中的位置固定不变，因此高压线一直位于车身底盘之下，导致行车磨损。解决方式：应用弯管成型方式，将高压线穿至金属导管后的压接插件中，使其在导线通过部位呈现出弯曲结构。3 新能源车辆的 EMC 防护3.1 整车 EMC 防护的电源分配方案无论是纯电动车还是混合型汽车，采用的都是动力电源供电的方式，以此为汽车提供运行能源。如何在整车 EMC防护设计中实现高压线束应用，是众多设计人员面临的一项难题。在整车 EMC 防护设计中可以看出，辐射传导设计是其中的重点研究方向，因此设计人员在方案开始初期，就应当考虑这一因素。整车范围的设计首先需要考虑各个零部件是否符合 EMC标准，随后用线束将汽车运行系统中的各个控制单元连接在一起，再应用固定的防护方式将供电回路与接地点连接在一起，进而完成防护电源的配置工作。3.2 整车 EMC 防护的线束设计方案线束设计需要满足汽车整体布局和人机建设工程的需求，对布置在底盘部分的高压线束，设计人员需要应用特殊的配置方式，充分考虑车辆的涉水深度、底盘的磨损率、泥沙飞溅的情况等因素，并采用塑料线槽或金属弯管的形式提高线束的安全程度，切实考虑线槽设计方式的可实施性，利用分槽设计方式将高压线束固定在车底板处。在线束制造材料选择上，为了避免电磁波的干扰，设计人员应当选择双绞线，并将双绞线的线路回路布置在系统中其他线束的最外侧。整车线束传导和发射的大多数电流都和电源线有关。因此，设计人员在进行 EMC 防护线束设计时，需要遵守以下几点注意事项：处理好电源的开关部分，在结构设计中优先考虑环路控制方式；如果电路系统中涉及敏感信号，需要选择屏蔽线缆进行传输，在其屏蔽层中做好全方位的搭接处理工作；如果信号线缆与高压网路和强干扰信号之间的距离较远，需要对耦合布线进行合理配置；做好滤波器的相关工作，减少系统引线存在的电感；在线缆设计中要保持足够的信地比例，且设计人员需要分析设计过程中可能出现的问题，尽早做出合理安排和配置。设计人员尽快对上述问题进行分析和解答，就能尽早规避后期设计存在的风险。4 结语通过对新能源汽车线束设计方案的配置以及对 EMC防护方式的研究，有效减少了强电线束运行时产生的干扰，并且在搭载台实验和实车实验中，设计人员在不断对线束配置方式进行优化。目前，应用在新能源汽车中的线束设计方式和 EMC 防护措施，已经得到了业界人士的广泛认可。来源：电磁兼容之家
