淺析重卡新能源高壓線束加工工藝

王小龍，寸瑜鑫，孔文楷

（陜西萬方天運汽車電器有限公司，陜西 西安 710201）

前言

高壓線束作為新能源電動汽車連接動力電池、驅動電機、高壓控制系統這三大核心部件的紐帶，是高壓電源傳輸的媒介，是車輛的電力和信號傳輸分配的高速公路，其品質的好壞直接影響到電力或者信號的傳輸效果乃至整車高壓系統的穩定。因此，越來越得到高壓線束制造商及零部件供應商的重視。

區別于低壓線束系統，高壓線束系統使用時均帶有高壓電，且車內應用環境惡劣，對安全性要求極高。因此在生產加工中，加工工藝的要求決定著高壓線束的使用性能。生產工藝在編制中主要考慮以下四個方面：①原材料選型；②屏蔽層處理；③質量控制；④產品應用問題。本文根據以上四個方面的問題對加工工藝進行分析并提出解決方案。

1 原材料選型

高壓線束上使用的原材料包括高壓連接器、接線端子、高壓導線、波紋管、熱縮管、屏蔽環、導電膠帶等等，其中電線的規格種類繁多，比如相同規格又因為電壓、溫度、折彎半徑等因素存在較大差異，因此選擇合適原材料對于產品加工至關重要。

（1）導線選型

常用汽車高壓電線均使用橙色導線，線纜外絕緣皮上打印相應規格和使用條件，以及警示標志，如“（注意高壓危險）”。根據電壓等級可分為AC600V/DC900，AC1000V/DC1500V[1]；常用電線耐溫等級選擇125℃[2]，也可根據使用條件選用不同耐溫等級如150℃、180℃、200℃等不同溫度等級；對于安裝空間受限的區域可以選用折彎半徑D較小的導線，比如硅膠線；按使用功能可分為屏蔽型和非屏蔽電纜，對于連接器不同，可以采用單芯電纜也可采用多芯電纜。選擇電線一般遵循以下兩個原則：

第一，當使用條件明確時，根據高壓連接器的最匹配的外徑范圍選擇電線，大部分高壓連接器防水性能要求≥IPX7，連接器與電線裝配后，通過擠壓橡膠圈的方式達到防水要求，擰緊力矩5-8N·m。因此當電線外徑超出連接器線經適配范圍時會造成加工困難或者防水效果達不到要求。以安費諾PL28X-301-70連接器為例（圖1），最優導線外徑為19.2-19.8之間，在此區間防水效果是最優。

圖1 電線規格及壓接的參考規范

第二，當連接器明確時，根據連接器內部結構選擇電線，不同結構的連接器的防水方式不一樣，對于單線密封形式連接器在選型時選用單芯電纜線，對于整體防水的連接器選用多芯電纜，主要以中航光電C10514N1-02-1-2G025為例（圖2）進行說明，該連接器為2孔插頭，因結構為整體防水，所以電纜選用雙芯電纜。

圖2 連接器組件示意圖及穿線方向

（2）波紋管選型

常用高壓導線的包裹材料為波橙色紋管（圖3）可以起到保護線纜防止磨損，常用材質多為PP或者PA，耐溫等級在-40℃-125℃，阻燃等級要求離火自熄的V0標準（小于100mm/min）[3]，根據不同的導線外徑匹配合適的波紋管規格，在選取時也參考以下原則：

圖3 波紋管參數要求

第一，當導線外徑確定時，根據波紋管填充率≤85%的原則，選取相應規格波紋管，以上表中確定的導線外徑為例，波紋管管徑≥有效直徑/85%，結果為22.59-23.3，因此波紋管管徑優先選擇φ23。

第二，根據實際安裝位置選取，當線纜在裝車時需要通過孔或者安裝卡槽時，應盡量避免波紋管外徑過大與安裝卡槽干涉或者太小，無法起到固定作用；當多根波紋管并行時管徑盡量填充飽滿，避免因外徑太小導致緊固不牢，引起相對震動加劇波紋管磨損，產生磨損導線發生漏電地風險。

（3）熱縮管/標簽管在選取時選擇含膠熱縮管（又稱雙壁熱縮管，熱縮管加熱時，外層收縮，內層熔融，熱縮完后防水等級可達到IP66，確保銅絲不會進水腐蝕，導通性完好）[4]，為方便識別，便于安裝和檢修。對于明顯帶有“正”或者“+”的功能產品盡量選取紅色，“負”或者“-”的功能產品盡量選取黑色，U/V/W功能的三項電纜，盡量選取除“黑”“紅”色以外的其他顏色熱縮管；標簽管顏色盡量選取比較醒目的，比如“黃”“白”兩色，為減少熱縮管顏色過多導致加工難度加大、原材料浪費等，其他功能的熱縮管可統一選取與標簽管顏色一致的。熱縮管規格大小可根據實際加工時接線端子大小，導線外徑、波紋管規格等選取。

（4）屏蔽環材質一般為紫銅（紫銅具有優良的導熱性、延展性和耐蝕性）。其他輔材如導電膠帶、銅箔以及膠帶等可根據實際加工要求選取。

2 屏蔽層處理

高壓電纜線為減少外電磁場對電源或通信線路的影響，往往需要將屏蔽層接地。屏蔽接地通常采用兩種方式來處理：屏蔽層單端接地和屏蔽層雙端接地，單端接地適合長度較短的線路，而動力電纜線則兩邊接地；大部分高壓連接器要求殼體與屏蔽層搭接，U/V/W三項電纜需要接觸屏蔽，還有接引線屏蔽等。

圖4 連接器組件示意圖及組裝要求

（1）對于連接器殼體與屏蔽層搭接的方式，主要以安費諾PL28X-301-70為例（圖4）進行說明。在端子壓接完畢后，將絕緣套2安裝在端子上避免屏蔽絲與端子接觸，再套上金屬套3到固定位置，屏蔽層上翻到金屬套3上，將多余的屏蔽絲剪掉預留20mm后用銅箔或者導電膠帶包裹完全，再將密封圈5和2個金屬4環推到金屬套3后部，擰緊外殼6至外殼與銅箔接觸良好后完成組裝。擰緊力矩控制在10-12N.m，擰緊護套時注意金屬套環3與金屬外殼6之間的相對運動，避免包裹好的銅箔或者導電膠帶脫落，導致屏蔽失效。

接線片類壓接需外觀平整，端子剖面需緊密排列（圖5），端子拉力參考表1要求[4]。端子需要將屏蔽層外漏，但又避免屏蔽絲松散，所以將屏蔽層用導電膠帶或銅箔包裹纏繞，剪掉多余的屏蔽絲，線束安裝時，屏蔽層與車身接觸起到屏蔽作用。

表1 端子拉脫力表

圖5 端子壓接要求以及屏蔽層處理

3 質量控制

高壓電纜線加工完成后只是半成品，還需要經過嚴格檢驗合格后才能合格出庫

（1）在產品加工前，需確保原材料檢驗合格入庫，從源頭杜絕質量問題的發生

（2）在加工過程中需注意

第一，原材料使用是否正確，如導線耐電壓，連接器型號等等。

第二，端子壓接外觀滿足壓接規范，拉力值滿足圖3要求，端子剖面滿足圖4要求。

第三，波紋管裁剪時切口要平齊，優先考慮波紋管的裁切點在波峰位置，保證加工時的尺寸精度，及減小使用過程中波紋管口對導線的磨損。

第四，熱縮管不能出現刺破現象，熱縮位置要準確。

第五，打印標簽管內容信息要準確完整，加工時不能出現錯帶、漏帶。

第六，連接器確保擰緊力矩符合加工要求。

第七，檢測屏蔽層與內芯之間電阻阻值是否滿足要去。

第八，通過檢測臺電檢回路關系是否正確、線束耐電壓是否達標、氣密檢測符合要求。

以上條件都符合要求后，對產品外觀進行檢查，需無污漬，無破損，合格后再對產品進行包裝，對于防護要求較高的連接器使用氣泡袋保護，方便運輸，最后再進行封箱入庫配送。

4 產品應用問題

高壓線束最常見的失效模式在于氣密檢測失效以及屏蔽層與內芯端子搭接。

（1）插氣密檢測失效（圖6）最常見原因是導線外徑選擇過小，導致插頭在最大擰緊狀態下橡膠圈與導線無法緊密配合（單線密封時因導線外徑過小，密封圈不能達到過盈配合）造成連接器與導線氣密較差（容易進水）。

圖6 氣密檢測臺

（2）屏蔽層與內芯端子搭接則是因為屏蔽層沒有做到完全絕緣，導致屏蔽絲外漏搭接到端子上，后經拆卸后發現屏蔽絲在裁剪時并未做到完全剪掉，殘留部分銅絲，線束裝車后經過路試，銅絲漏出與端子搭接，導致故障發生。如下圖因屏蔽絲刺入線皮但未刺穿，經過車輛長期震動后，屏蔽絲刺穿線皮，導致短路，出現燒蝕現象（圖7）。

圖7 連接器被擊穿

5 結束語

正確的加工工藝和合理的原材料選型是線束實現功能的先決條件，只有在前期工藝設計階段對原材料進行合理的選型，編制合理的加工工藝，才能確保線束正常、穩定、可靠的實現信號及電路傳輸任務；筆者結合長期接觸重卡新能源高壓線束產品加工的經驗，提出可靠的加工方案，合理按建議選用，相信能夠給線束設計及維護人員提供良好的技術參考，提高產品的質量，降低售后索賠損失。