谈高压线束的设计要点

高压气体系统连接电机、电池、动力电子部件等部件。其中，高压线束是连接电动汽车能源(燃料电池)和动力装置的电气通道，主要起着传递能量的作用。

一、高压导线的选择设计。
根据电动汽车高压电气系统对高压线束的使用要求，设计的电动汽车高压线束应满足以下要求。
1、高电压大电流的可用性要求
2、电磁干扰，防水，振动，耐磨损，阻燃，接触可靠等安全可靠性要求。
普通汽车以汽油发动机为动力。普通汽车电缆的作用是传输控制信号，所受的电流和电压都很小，因此电缆直径较小，结构上也只是导体外加绝缘，非常简单。
高压电缆主要起到传递能量的作用，需要将电池的能量传递给各个子系统。根据电动汽车高压电缆的使用要求，高压线束必须满足高压大电流的传输。
电动车高压电缆承受的电压高(额定电压高600V)，电流大(额定电流高600A)，电磁辐射强，直径明显增大。同时，为了避免电磁辐射对周围电子设备造成强烈的电磁干扰，影响其他电子设备的正常运行，电缆还设计了抗电磁干扰屏蔽结构。
抗电磁干扰屏蔽结构，即采用同轴结构，利用内导体和外导体(屏蔽)的共同作用，将电缆中的磁场分布成同心圆，而电场从内导体向外导体指向，使电缆周围外的电磁场为零，即屏蔽电磁辐射，从而保证电动车的正常运行。
硅橡胶破坏电压高，具有电弧性、漏电痕迹性、臭氧性，同时具有良好的耐高低温性、耐高温性达到200℃、绝缘性好、高温高湿条件下性能稳定、阻燃性。硅橡胶具有物理机械性能好、寿命长、价格低等优点，是电动汽车高压电缆绝缘材料的优先事项。
二、连接端子的选择。
使用温度过高→连接器中的绝缘材料损坏→绝缘性能下降，甚至烧坏故障→接触件加热后弹性下降，或在接触区形成绝缘膜→接触可靠性下降→接触电阻增大→使用温度升高。
这最终导致连接接触失效，必须合理设计电动汽车高压大电流连接器中的大电流接触器。当设计大电流接触器时，选择哪种接触方式直接决定其质量和成本。
一般而言，接触件的接触形式主要有片、片、线三种。高压大电流连接器最好采用大电流片簧接触器。
片状弹簧接触件的插孔为冠状弹簧孔，插孔内有1~2个片状弹簧圈，每个片状弹簧圈由多个片状弹簧片组成，所有片状弹簧片向内拱，形成弹性片状弹簧圈；当插孔与插针匹配时，每个片状弹簧片与插针接触，产生挤压力，保证多点稳定接触；片状弹簧插孔由黄铜车制件和冠状弹簧冲压件组成，产品一致性好，成本低。
同时，为提高接触可靠性和载流能力，满足大电流接触件的其它指标要求，大电流片簧接触件可采用双层片簧插孔。同时，还需要计算大电流接触件的接触电阻、结构设计和样品设计的修正。
三、连接器的耐高压设计。
为满足电动汽车高压连接器的设计要求，高压连接器的各部分必须通过结构设计和材料选择具有足够的介电强度，从而保证其耐高压性能。
电动汽车高压连接器的耐高压性能设计主要包括爬电距离、界面间隙和绝缘材料。爬电距离是指工作电压过高时，瞬时过电压会导致电流沿绝缘间隙向外释放电弧，损坏设备甚至操作人员。这个绝缘间隙是爬电距离，电弧连续的工作电压决定爬电距离。
在设计高压连接器的结构时，应尽可能增加爬电距离。考虑到连接器介质的耐压性超过400伏特，经过仔细计算和检查，连接器的爬电距离应设计在24毫米以上，以完全满足高压连接器600伏特的使用要求。
为了提高连接器的耐高压性能，当连接器插入时，其界面部分应与无空气间隙相匹配。连接器的界面主要包括插头连接器和插座连接器的插入界面、连接器接触器和电线的连接部分。这些部分需要完全填充介质，没有空气，以确保连接器不会被破坏。
为了防止界面间隙的存在，在设计高压连接器时采取了以下措施:
插接界面采用软绝缘材料，保证插接到位时填充空气间隙。
插孔接触件外的绝缘采用成型形式，填充接触件外的间隙。
插头和插座的接合面为锥形结构。
接触件连接电缆后，部分电缆绝缘伸入连接器外壳绝缘。
为提高连接器的耐高压性能，电动汽车的高压连接器选择了绝缘性能好、破坏电压高、绝缘强度高、高温高压下稳定性好、电弧/漏电痕迹/吸湿性低的PPA塑料。
四、高压屏蔽设计。
高压线束的屏蔽性能设计主要包含高压电缆本身、高压电缆与高压连接器的连接处、高压连接器本身和高压连接器连接界面的屏蔽性能设计。
改善高压电缆本身的屏蔽性能:采用屏蔽结构。如果电缆是信号线和电源线的组合，就要多加注意。
提高高压电缆与高压连接器连接处的屏蔽性能:保证两者接触的可靠性(强工作时连接处不松动)。高压电缆与高压连接器内导体连接后，电缆编织与屏蔽层接触，电缆编织与连接器连接处设置单独的屏蔽金属编织网。
谈高压线束的设计要点。
提高高压连接器本身的屏蔽性能:连接器采用金属外壳设计。
改善连接器插入界面的屏蔽性：
A.设计采用屏蔽弹簧结构，确保插头与插座外壳的可靠接触；
B.连接器头部的导体低于外壳界面，防止导体接触手指或其他金属，起到一定的保护作用，提高安全性；
插入后，插座连接器与插头连接器的屏蔽层可靠层接触，使插入面与外部屏蔽。
高压线束性能测试。

为了确定采用高压大电流接触件技术设计的高压线束的结构合理性、接触面积、接触电阻、抗振性是否符合高可靠性、长寿命、高电流性能等要求，在某电动汽车高压线束样品开发完成后，根据相应的设计要求进行了相关性能测试，测试结果如表1所示。
五、简谈高压线束性能检测要点。
显然，电动汽车高压线束的各种性能都符合标准要求，其接触结构、连接结构和整个高压线束的设计都是合理的。从使用要求和测试结果可以看出，开发的高压线束可以满足电动汽车的使用要求。
随着电动汽车工业的发展，高压线束必将进一步发展，它能承受更高的电压、更大的电流，并能应用于各种车型。同时，在功能上也会更完善，如有自己的测试能力，可实时监测线束的电流、温度等变化。例如电子谷新能源汽车连接器系列，基本拥有控温检测，安全断电的措施。