高压线束零部件—导线专场（二）

在新能源汽车中，高压系统的EMC电磁兼容主要有两种措施。一是高压设备由金属壳体覆盖，壳体均带有等电位均衡线与车身地连接。二是高压线束系统(包括高压导线和高压连接器)带金属屏蔽层，屏蔽层与高压设备壳体连接或连接车身地。这两种措施的目的都是为了保证整车良好的电磁兼容性。

压设备实现功能的同时产生了电磁干扰，即噪声环境。当高压设备之间需要通过高低压线束互相通讯和传导能量时，高压线束本身及其连接的接口就成为了电磁干扰传播的途径。因此市面上几乎所有的高压线束都带有铝箔或屏蔽编织层，但不少导线制造商和主机厂已在尝试使用去屏蔽的高压导线。

在进行去屏蔽设计之前，需要明确高压系统去屏蔽并不仅仅局限于高压线束本身，而是一个系统性的调整。它包括：高压导线去屏蔽设计、高压连接器去屏蔽设计、高压设备接口去屏蔽设计、高压设备增加EMC滤波器等多种措施。

高压线束的屏蔽功能主要由铝箔和屏蔽编织层实现，去除屏蔽，即指将铝箔和屏蔽编织层去除。由于铝箔和屏蔽编织层不再存在，高压导线的内绝缘层也失去了原本的绝缘和保护的作用，可以一并取消。

至此，高压导线与低压导线的区别仅为线芯的直径和单层(外层)绝缘层的厚度差异。

当整车高压线束从带屏蔽层状态变更为不带屏蔽层状态，会带来如下改变：

需要注意的是，高压线束去屏蔽的前提是保证整车EMC不能降低，行之有效的措施有：电磁干扰源得到有效抑制，例如高压部件本身进行结构优化或内部增加EMC滤波器；敏感零件提升自身的抗干扰能力；高低压线束在车身上的安装布置相互保持足够的间距。

芯线是高压导线的主体部分，承担着高压电流、电压传输的重要职责。

从高压导线芯线的角度，有两个内容需要特别关注，分别是芯线的绞合方式和芯线的材料。

对高压导线而言，则需要重点关注的是线径选型和线色要求。

高压导线线径常常是低压导线的几倍，为了增加高压导线的柔软性和可曲度，较大界面的导线线芯由多根较小直径的单线绞合而成。由多根单线绞合的线芯柔软性好，可曲度大，线芯弯曲时，线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿，弯曲时不会引起导体的塑性变形，因此线芯的柔软性和稳定性大大提高。因此，车用线束，尤其是高压导线通产使用多股绞合导线。

线芯的绞合形式可以分为两种，规则绞合，不规则绞合。

(1) 规则绞合

导线有规则、同心且相继各层依照不同方向的绞合成为规则绞合。

更进一步的，还可分为正常规则绞合和非正常规则绞合。后者是指层与层之间的导线直径不尽相同的规则绞合，前者指的是导线的直径均相同。

规则绞合还可细分为简单规则绞合和复合规则绞合，后者指的是组成规则绞合的导线不是单根的，是有更细的导线按规则绞合成股，再绞合成线芯，这种绞合多用于移动橡皮绝缘电缆的线芯，以提高其柔软性。

(2) 不规则绞合

指的是所有组成导线都依照同一方向的绞合。

线芯的绞合还设计到其他相关工艺参数，包括绞合节距、绞合系数、绞合方向、绞合规律等。

考虑到生产工艺和工序要求，电动汽车高压导线的绞合方式通常是正常规则绞合，有利于机械化、自动化生产。

作为导电材料的金属，需要具有优异的导电性、足够的机械强度、不易氧化、抗腐蚀、容易加工、容易焊接、资源丰富等先天优势。单就导体性能而言，最好的是银，其次是铜和铝。

高压导线的芯线一般采用单一金属。按材质分类，可分为铜导线(包括镀锡铜线、退火软铜导线和硬铜导线)和铝导线。

(1) 金属铜的性能和主要特点

• 导电和导热性能良好。铜的导电性仅次于银，居于第二位，铜的导热性仅次于金。

• 金属铜的化学稳定性高，抗腐蚀性好。

• 金属铜无磁性。

• 金属铜的力学性能较好，铜的抗拉强度为200-240MN/M²，伸长率可达50%。

• 金属铜的塑性好易于加工，具有很高的塑性变形能力，可采用压延、挤压和拉伸等压力加工方法制成各种形状和尺寸的制品。

• 易于焊接。

• 来源可靠，资源丰富。

(2) 铜导线的分类

• 硬铜导线：经伸线冷加工而成，具有较高的抗张强度，适用于架空输电线、配电线及建筑线之导体；

• 软铜线：硬铜线加热去除冷加工所产生之残余应力而成，富柔软性及弯曲性，并具有较高之导电率，用以制造通信及电力线缆之导体、电气机械及各种家用电器之导线；

• 镀锡铜线：铜线表面镀锡以增加焊接性及保护铜导体于 PVC 或橡胶绝缘押出时不受侵蚀，并防止橡胶绝缘之老化，一般耐温等级150℃及以上的高压电缆选用镀锡铜线。

(3) 金属铝的性能和主要特点

• 金属铝的导电率仅次于金银铜，导电率为铜的62%。

• 导热性好。

• 耐腐蚀性良好，易生成氧化膜，防止铝氧化。

• 纯铝的力学强度一般。

• 金属铝塑性良好，可用压力加工方法制成各种产品。

• 金属铝密度小，价格便宜，来源可靠。

• 金属铝作为导电材料的抗拉强度低、焊接性差。

(4) 金属铜和金属铝电性能对比

考量导线材质的性能主要有如下几个参数：材料成分、密度、导电率、拉伸强度、弯曲性能，如下列出的是不同材质的导线性能参数：

由此可见，基于金属铝导线的抗拉强度弱、密度小、重量轻、成本低等因素，市面上已经有不少较大平方的高压导线选择使用铝线替代铜导线，即能够间接为整车轻量化做贡献，又达成了降低整车成本的目的。

高压导线应遵循SAE J1654、SAE J1673规定的要求。在此基础上，需要结合如下因素，明确高压导线的线径选型。

(1) 导线线径选型需满足LV216-1/2、ISO19642等标准。

(2) 确定高压线束所连接的电气部件的负载特性，包括稳态电流强度、电压要求、瞬态条件和电流强度及电流波形(平稳、脉冲、频率等)。

(3) 根据稳态电流强度，确定导线的截面积

电流强度及截面积计算公式如下：

• 用电设备的电流强度为：I=P/U(*P为负载功率，*U为额定电压)

• 导线截面积计算公式为：A=IρL/UVL(*A为导线截面，*I为电流值，*ρ为铜导线电阻率，*L为导线长度，*UVL—导线允许的电压降)

• 电流密度S=I/A(*I为电流强度，*A为导线截面)，通过检查电流密度来避免导线过渡发热。

(4) 根据工作环境温度，对导线截面积进行调整

高压导线的工作温度在-40℃~125℃，需要通过AC2500V/min，50Hz的耐电压测试。

如果高压导线的布置环境超过了导线允许的工作温度，则必须选择较大截面积的导线，当环境温度最高为180℃时，导体截面积上升一档使用；当环境温度最高为250℃时，导体截面积上升两档使用。

带屏蔽的高压铜导线，其截面积、负载电流和温度等级的匹配关系可见下表：

带屏蔽的高压铝导线，其截面积、负载电流和温度等级的匹配关系可见下表：

以上是针对高压导线去屏蔽和纤芯选择方面的汇总和分享，欢迎大家雅正和交流。在下一篇文章中，我们将继续针对高压导线的电气性能和试验认可展开讨论。