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新能源汽车线束布置方案及EMC防护

特普生科技 特普生科技 2022-06-21 12 733

为了响应国家节能减排的号召，各大汽车生产厂家分别推出了不同类型的新能源汽车，并应用了先进的制造技术，将汽车的动力来源由传统燃料转变为电能。整车高压线束的 设计和应用方案主要涉及线束的走向问题、路径的选择方式、 高压连接器的种类、充电口的选择、屏蔽设计、线槽设计等。

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。

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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。

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