立讯新能源：新能源汽车线束布置方案

“储能热管理研究院”的研究员撰写并发布了这篇《新能源汽车线束布置方案》全套文章

无论是纯电动车还是混合型汽车，每辆车内都有长达几公里的电缆线。高压用电器遍布车身各处，与之连接的高、低压线束贯穿车身，形成了类似于人体血管网络的复杂结构，线束走向不同、粗细不同、工作状态也不同。每一根线束出现问题都有可能像“血管”出现问题一样导致心脏受损，从而引发不适，严重甚至可能会危及生命。整车范围的线束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。

彼此的连接必须确保“0”故障且足够坚固，以保证电动汽车内外装置供电以及运行的稳定，例如充电、启动、车灯、传感器数据读取等等。如何在整车EMC 防护设计中实现高压线束应用，是设计的难题。

整车线束设计方案

线束设计需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。

高压线束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。采用双轨制，此时运行系统产生的高压电已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，负责高压回路运行中的人机安全，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。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。

同时，在电缆线设计布置时需要考虑：热管理、接触电阻、连接器尺寸、机械应力载荷、产品寿命和降低成本等问题。这是通过Wire Compacting（线束焊接整形）工艺可以得到解决。

什么是Wire Compacting？

Wire Compacting就是对松散的多股线束压实并焊接成所需的形状，以更好更方便连接到其它组件。除了EV高压线束焊接应用外，线束焊接还应用于安全带传感器、温度传感器连接、安全气囊启动器以及电池管理系统的生产上。

Resistance wire compacting可用于绞线和实心线的连接。一个装有钨电极的焊头用来传递电流，在垂直方向上施加压力压紧线束通电加热成形，两侧陶瓷夹具帮助控制最终的形状。

Wire Compacting的作用

降低接触电阻电气系统的寿命与其累积的热量成正比。随着接触电阻增加，电流减少，会在接触表面上产生热量，长时间下高温会削弱电缆寿命。通过Wire Compacting工艺的接头接触电阻会降低，有助于降低电气系统产生的热量，延长使用寿命。减小连接尺寸绞线电缆通常有散乱磨损的末端，在连接终端之前需要整理在一起。Wire Compacting工艺让电缆末端规整，不需要增加套管，安装尺寸也更小，减少了整体重量。延长产品使用寿命焊缝上的局部加热和冷却循环会导致材料微小的膨胀和收缩。材料在冷却过程中发生松弛后，无法恢复到原有状态，从而缩短零件寿命。Wire Compacting可让接触电阻降低，工作温度降低，并且减少热循环，从而延长产品使用寿命。降低成本通过Wire Compacting减少了复杂组装工序，例如整理散乱的线缆末端或者增加末端套管，节约时间和费用。

连接更牢固通过Wire Compacting工艺获得更加健壮的连接，减少因机械应力负载造成的问题。

蔚来ES8高压线束设计拆车解析

结构布局合理

主要看高压电池包的高压对接口、高压功率分配单元和其他高压零部件。这几个关键部位并没有任何进水、腐蚀或者摩擦变形的迹象。

（高压电池包接插件口无异常刮蹭、变形情况）

（高压功率分配单元内部干净整洁，无水迹/霉变现象）从蔚来ES8的整车结构布局可发现，高压电池和电驱动系统均布置在碰撞和挤压安全核心区域，受力防撞结构相对规整，受力传递路径可靠。

设计冗余

电动汽车相较于传统然于汽车，拥有复杂的高压零部件、高压线束、高压接插件等大功率高压用电器。这些大功率高压用电器在使用过程中由于长时间通过几十甚至几百安培的大电流。

热量累计公式 Q=I²Rt ：（①通过大电流的用电器电阻R的增大，高压用电器的发热量也会增大；②在超过一定安全阈值的情况下，可能导致高压用电器烧蚀和起火。）基于此风险， 要求在高压用电器的设计和选型时，必须考虑实际的使用需求和冗余保护。如：线束线径设计是否足够大、内阻是否足够小、高压连接接头和触点是否足够牢靠、高压连接螺栓扭矩是否足够等。

（高压接插件接口状态完好）

（电池主高压线束状态完好）如不满足以上要求，从实车表现来说，将存在因虚接打火导致高压连接点烧蚀变色甚至发黑、高压线束外皮发热变形发黑或碳化等现象。蔚来ES8的拆解结果来看，即便开10万公里，所有高压线束的外观状态完好：高压接插件的接口位置光洁、高压铜排的螺栓连接点完好、未发现任何烧蚀或者变黑的痕迹。

（高压铜排螺栓连接点状态完好）可见，蔚来ES8在高压系统耐久安全方面做了很多冗余设计。*注：冗余设计，指产品设计过程中在满足实际需求的情况下留出余量。合理的冗余设计可极大的提高产品的可靠性，唯一的缺点就是成本更高。 如实际最大使用电流为100A，但选用能耐150A的线束。

线束固定可靠

电气火灾和自燃与线束固定可靠性有很大的关系。若高、低压线束固定不可靠，在使用过程中可能发生磨损、干涉等，存在短路、漏电、发热起火等安全隐患。可见，在电动汽车的高压系统耐久安全设计中，线束固定可靠性极为关键。电动汽车在研发期会进行一系列的测试，如模拟高速、颠簸、沙石等特殊路况，从而验证高、低压线束的固定可靠性。

拆解蔚来ES8后可看到：· 高、低压线束平均每200mm就有一个可靠的固定点或固定卡扣，有效避免在车辆使用过程中出现线束震荡或撞击导致受损的情况。· 高压线束均采用多层绝缘防护设计，在某些易磨损位置采用了波纹管、毛毡布等防割、防磨损结构设计。· 低压线束在固定点位置采用加强绝缘防割材料缠绕包覆，很大程度上降低固定点的磨损风险。

从拆解结果看，ES8的高低压线束状态完好，未出现破皮、干涉的情况，线束固定的可靠性值得肯定。