浅谈新能源汽车高压线束的产品测试

李金宏

上海汽车集团商用车技术中心 上海 200000

前言

根据国家的《节能与新能源汽车产业发展规划》相关政策，新能源汽车产业发展将成为主要战略取向。

在节能减排成为时下的热点的背景下,电动汽车作为传统燃料汽车的替代品，具有节能、清洁、高效等特点，越来越受到热捧。新能源汽车产业也获得了前所未有的发展和机遇。高压线束作为关键零部件也得以迅速的发展。高压线束作为整车不可或缺的关键零部件，为电动汽车的可靠运行和安全提供了保证。因此高压线束的产品验证与测试也成为各大主机厂的重要工作。目前主流汽车厂的产品测试还是以零部件级测试为基础，依据各自的企业规范进行转换。

目前主流的测试规范一般有三大类：一是欧盟四大主机厂：奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷联合制定的行业标准LV系列标准；二是北美三大主机厂：克莱斯勒、福特、通用的EWCAP更新的SAE USCAR系列标准；三是国内GB系列标准。

本文将依据高压线束的空间布局、线缆线径选型、高压连接器选型、充电线缆及接口类型及应用、线缆固定及防护设计、EMC设计、高压安全（HVIL） 设计等，从需求角度阐述目前的线束总成级别测试。

1 高压线束的产品测试分类

高压线束的产品测试可分为一般性测试和高压专项测试。一般性测试可分为三类：机械测试，电性能测试及环境测试。本文章将主要讨论线束总成的产品验证测试，不会对零部件设计测试进行分析。

2 线束的一般性测试

2.1 线束机械测试

2.1.1 端子至线缆的拔出力：该测试是为了确保线束在车辆装配过程及后续使用产生的作用力不会使线缆脱出端子，从而造成产品失效。该测试与供应商的压接参数和线缆接插件匹配度有高度相关性。具体力学性能要求见表1。

线缆截面积（平方毫米） 拉脱力（牛顿）2.5 380 4 570 6 780 16 1400 25 1900 35 2300 50 2800

2.1.2 高压线束整车的振动及冲击测试：该测试是为了确保将线束总成在车辆在实际使用的环境中遭受各种振动和冲击下，不造成电气连接的不连续以及机械部件的失效。该项测试依据振动和机械冲击的烈度和频度进行分级测试，具体要求可参看GB/T28046.3-2011。特别强调一点：高压线束连接电机部分因为存在超出普通高压线束的恶劣振动条件,需要按照GB/T18488.1-2015的实际情况选择对应测试标准来进行补充振动试验.

2.1.3 高压线束的跌落测试： 该实验模拟整车零部件在工厂进行装配或运输过程中发生掉落的情况下，产品不能出现功能损坏，且满足基本外观不破损的要求。

2.1.4 高压线束的屏蔽层拉脱力：该测试是因为高压线束一般使用屏蔽线缆，其中的屏蔽层需要通过压接环压接后和接插件的金属屏蔽区域进行有效接触。为了确保线束装配和后续使用中并不会出现线束的屏蔽脱落，导致汽车电干扰的情况发生。一般要求拉脱力要大于150牛顿。

2.2 线束电性能测试

2.2.1 最大电流承载能力：该测试是为了确定线束在开始发生过度热降解和/或具有超额电阻之前能够承受的最大试验电流。实验的合格标志是在规定的载流范围内，整个连接系统内任何一点的温升不可超过55度或不可超出产品的使用极限。

目前不同规格线束将依据线缆截面积进行载流划分，具体可参看下表2：

类别 最大载流量 最高环境温度 推 荐 的 导体 截 面 积（铜）1 40A 140ºC 6 mm2 2 80A 140ºC 16 mm2 3 120A 140ºC 25 mm2 3 150A 140ºC 35 mm2 4 200A 140ºC 50 mm2 5 250A 140ºC 70 mm2

2.2.2 1008H循环载流测试：该测试是为了模拟线束总成在车辆预期使用年限中的主要功能。通过加速老化试验，确保高压线束在预期使用年限内能有效安全的保证整车正常功能。该实验的基本依据是按照主机厂要求的额定电流确保产品任何一点的的温升不可超过55度或不可超出产品的使用极限。

2.2.3 电压降测试：该项测试是为了确定在标称电流状态下由于导线压接和接触面区域的电阻而产生的电压降。可以根据电压降计算出总连接电阻。根据不同的线束规格，线束的压接点的接触电阻可参看表3：

导体截面积[mm2]压接电阻老化前[mOhm]压接电阻老化后[mOhm]接触电阻老化前包括压接[mOhm]接触电阻老化后包括压接[mOhm]2.5 0.17 0.35 1.17 2.34 4.0 0.11 0.22 0.72 1.44 6.0 0.09 0.18 0.68 1.36 16 0.05 0.10 0.43 0.86 25 0.035 0.07 0.40 0.80 35 0.029 0.059 0.39 0.78 50 0.025 0.05 0.36 0.72images/BZ_40_670_2195_1006_2433.pngimages/BZ_40_1507_2219_1777_2409.png

2.2.4 屏蔽层电性能、电阻测试：该项测试是为了确保供应商在总成生产时工艺水平不合格，导致产品的屏蔽层工艺差。一般要求屏蔽层压接电子小于3m欧姆。对于电性能测试，则是模拟整车在产生紊乱电流时，线束还能安全有效的工作。实验要求线缆在内芯按照额定电流工作时，给外屏蔽层施加10A一小时或25A一分钟的情况下，检测产品的内部温升情况。确保产品任何一点的的温升不可超过55度或温度不可超出产品的使用极限。

2.3 线束环境测试

2.3.1 基本防护测试：按照不同使用环境，线束在特定汽车区域需要满足对应的IP防护等级。

按照GB4208-2017的相关测试标准。确保线束总成满足相应的防水，防尘，放指触，防金属线及防热水多角度喷溅要求。

组成 数字或字母 对设备防护的含义 对人员防护的含义代码字母 IP - -第一位特征数字防止固体异物进入 防止接近危险部件0无防护 无防护＞直径50mm 手背2＞直径12.5mm 手指3＞直径2.5mm 工具4＞直径1mm 金属线5防尘 金属线6尘密 金属线防止进水造成有害影响第二位特征数字0无防护-垂直滴水2 15°滴水3淋水4溅水5喷水6猛烈喷水7短时间浸水8连续浸水9高温/高压喷水

2.3.2 温湿循环测试：该实验模拟整车在复杂环境下的工作耐久可靠性。要求高压线束在一定的温度变化和恒定的湿度叠加条件下，经过一段时间的环境老化后，还能满足绝缘，耐压，接触电阻及气密要求。一般要求完成下图1的温度变化和80-100%相对湿度的循环,具体循环数量推荐大于40次以上。

2.3.3 高低温老化测试： 该实验模拟整车在恶劣环境下的工作耐久可靠性。一般纯电动车要求满足（-40℃--- 105℃），混合动力要求（-40℃---125℃）。在对于的最低温度工作480小时，在最高温度工作1008小时后。线束产品还能满足绝缘，耐压，接触电阻及气密要求。

2.3.4 高低温冲击含飞溅冷水测试：该实验模拟整车在突变环境下的工作耐久可靠性。一般要求高压线束能在冷环境维持30分钟，热环境维持30分钟，在两个环境之间必须保证在30秒内完成变换，且在整个实验过程中喷淋常温水。实验需要至少99次循环以上。完成测试后，高压线束需要满足绝缘，耐压，接触电阻及气密要求。

2.3.5 耐化学试剂测试： 该实验是为了模拟整车在化学泄露的工况下，线束总成仍然能满足基本的使用和可靠性。一般要求由主机厂按照实际汽车使用的各类溶剂（变速箱油，冷凝剂，润滑油，机油，汽油，清洗剂，制动液等）对线束产品进行浸没实验。要求线束产品在允许一定形变率的情况下，满足绝缘，耐压，及气密要求。

3 高压线束专项测试

3.1 EMC测试：该测试主要基于高压线束的大电流和大电压,确保高压线束总成在高压装置的衰减必须＞70dB@ 10kHz to 5MHz, ＞65dB@ 5MHz to 500MHz.高压线束的屏蔽与高压插座外壳之间的屏蔽重叠必须是 360º.

3.2 中性盐雾测试： 高压线束在装配时，将附带较多高压附件如（螺接铜端子、线束金属支架、金属外壳接插件等）。需要确保线束在前舱和底盘满足长时间（240小时到360小时）的盐雾，确保无发生盐雾腐蚀和电偶腐蚀。

3.3 ELV强检测试： 响应国家号召，满足汽车零部件的回收利用和报废法规。同时排除禁用物质满足GB/T 30512-2014。

3.4 高压基本性能参数：满足高压线束特定的绝缘、耐压、爬电间隙等要求。

3.5 高压互锁测试：该项测试要求当移除高压电源连接时，HVIL 系统必须保证导体环路安全分离。互锁系统必须在高压接插件分离前将高压电源切断。

4 测试分组及交叉验证

以上测试仅为高压线束各项基本性能的单项实验。基于各个主机厂的特点：测试分组及交叉性验证反而成为了各个企业产品差异的分水岭。部分企业为节约成本，往往在验证样品数量、实验分组逻辑性上模棱两可,偷工减料。关于测试分组，个人应该满足以下几点要求：

机械性能和电性能类测试，不光需要满足设计初期参数，还需要按照供应商推荐的循环插拔次数后再次验证，以免出现部分产品在插拔后发生性能下降；

环境类测试需要将高压线束关键指标（绝缘、耐压、气密、温升）作为环境老化后的关键考核项，务必确保环境测试后高压线束关键指标依然满足要求。

测试样品数需要根据高压线束零部件在设计验证时的样品数量保持一致。一般要求测试样品数在3-10组，这样才能确保测试数据的可靠性。

测试分组标准应该要求高压线束以同一标准为参考（如USCAR2&37或LV214&215或国标企标），避免供应商在多个标准件切换，逃避关键指标或降低实验要求或验收标准。

5 结语

高压线束作为新能源汽车的新型产物。在借助传统汽车低压线束在制定产品测试标准的同时，需要切实结合高压线束的特点，因地制宜，充分考虑高压线束的安全，可靠性要求。目前中国的新能源产业处在一个高速发展的阶段。很多企业投入到这个新兴行业，导致线束及其零部件的产品质量参差不齐。我们要正视市场上的质量问题和重大风险问题，在产品的研发和后期的验证中本着严肃、严谨、实事求是的态度做到严格把关，充分验证。坚决不允许不合格的产品流入终端市场。总而言之，质量是企业的生命，我们要为质量负责到底。