電動汽車是電力驅(qū)動，所以必須使用大功率電機和大容量電池。為了減少充電時間，使用高壓大電流充電技術(shù)，需要借助高壓電氣系統(tǒng)。電動汽車高壓電氣系統(tǒng)可以連接電機、電池、動力電子元器件等部件，其中電動汽車高壓線束是連接電動汽車能量源(燃料電池)和動力裝置的電氣通道。為了滿足電動汽車的驅(qū)動要求，以及線束在各種行駛條件下連接的可靠性和安全性的要求。
        當(dāng)前，新能源汽車行業(yè)正處于探索和少量試生產(chǎn)階段，國內(nèi)乃至國際上都沒有形成行業(yè)規(guī)模，所以相關(guān)零部件也處于試生產(chǎn)階段。但與國內(nèi)主要以線束組裝為主的汽車線束整體技術(shù)水平相比，國外汽車線束相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)扎實，現(xiàn)有高壓線束解決方案。比如電子谷平臺，平臺內(nèi)的電動汽車高壓線束基本是國產(chǎn)替代，高壓線束產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)異、用戶認(rèn)可度高的特點，可以在超高溫、振動、有限空間等惡劣環(huán)境下可靠工作；同時TYCO、Delphi(德爾福)、LS等國外公司緊隨其后，推出各自的高壓線束解決方案及相關(guān)產(chǎn)品。
        為彌補我國在電動轎車高壓線束領(lǐng)域的研究空白，擺脫我國電動轎車所需的高壓線束基本直接采購國外產(chǎn)品的現(xiàn)狀，開展了高壓大電流電動轎車高壓線束的自主研發(fā)。針對電動轎車高壓電氣系統(tǒng)對高壓線束的使用要求，設(shè)計的電動轎車高壓線束應(yīng)滿足下列要求a、高壓大電流的使用要求b、抗電磁干擾、防水、抗振動、耐磨、阻燃、接觸可靠等安全可靠性要求。
        一、高壓電纜設(shè)計。
            常規(guī)汽車以汽油發(fā)動機為動力，常規(guī)汽車電纜的作用是傳輸控制信號，所承受的電流和電壓都很小，所以電纜直徑較小，結(jié)構(gòu)上也只是導(dǎo)體外加絕緣，非常簡單。但是根據(jù)電動乘用車高壓電纜的使用要求，電動乘用車高壓電纜主要起到傳遞能量的作用，需要將電池的能量傳遞給各個子系統(tǒng)，所以設(shè)計的電動乘用車高壓電纜束必須滿足高壓大電流傳遞的要求。電動車高壓電纜承受的電壓較高(額定電壓最高600V)，電流較大(額定電流最高60A)，電磁輻射較強，因此電纜直徑明顯增大，同時為避免電磁輻射對周圍電子設(shè)備造成強烈的電磁干擾，影響其它電子設(shè)備的正常運行，電纜還設(shè)計了抗電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)，即采用同軸結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體(屏蔽)共同作用，電纜內(nèi)的磁場成同心圓分布，同心圓分布，同心圓，同心圓分布，同心圓分布，同心圓分布，同心圓分布，同心圓分布，同心圓分布，同心分布，同心分布，同心分布，同心分布，同心分布，同心分布電纜外心分布，同心分布，同心分布，同心分布。
            早期的汽車電纜絕緣材料主要是聚氯乙烯，但聚氯乙烯含有鉛，對人體有害。近年來，它逐漸被LSZH(低煙無鹵材料)、TPE(熱塑性彈性體)、XLPE(交聯(lián)聚乙烯)、硅橡膠等材料所取代。由于電動乘用車的高壓電纜在滿足高壓大電流和抗電磁干擾的同時滿足耐磨性和阻燃性的要求，因此比較了這些材料的性能:
                1、LSZH可以分為PO(聚烯烴)和EPR(乙丙橡膠)兩大類，其中PO電纜材料是主流。POLSZH阻燃電纜材料的配方中含有大量的AI(OH)3、Mg(OH)2無機阻燃劑，使其具有良好的阻燃性、低煙、無鹵、低毒性等特點，但也使其在物理機械性能、電氣性能和擠出工藝性能等方面與其它非阻燃材料和含鹵阻燃材料有差異。
                2、TPE是一種具有橡膠和熱塑性塑料特性的聚合物材料。它在常溫下顯示橡膠的高彈性，可以在高溫下塑化成型。然而，該材料不耐磨，不能滿足電動乘用車高壓線束的使用要求。
                3、XLPE是由耐溫等級為75℃的普通PE(聚乙烯)材料經(jīng)輻照交聯(lián)后制成，其耐溫等級可達(dá)150℃，具有優(yōu)異的物理機械性能抗過載能力，使用壽命長，但不阻燃。
                4、硅橡膠擊穿電壓高，故具有抗電弧、抗漏電痕跡、抗臭氧等特點，同時具有良好的耐高低溫性能，耐高溫可達(dá)200℃，絕緣性能好，在高溫高濕條件下性能穩(wěn)定，阻燃。與上述材料相比，硅橡膠以其物理機械性能好，使用壽命長，價格低廉等優(yōu)點，成為電動乘用車高壓電纜絕緣材料的首選。

        二、高壓連接器設(shè)計。
            1、大電流接觸器設(shè)計。
                一般情況下，連接器(主要指其中的接觸件)都有使用溫度限制，一旦使用溫度超過規(guī)定的限制值，連接器就會因加熱而降低安全性，甚至失效損壞。連接器使用溫度升高的原因主要有兩個：
                （1）汽車本身。汽車上溫度最高的部分是發(fā)動機周圍。比如傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機周圍溫度可以達(dá)到125℃以上。
                （2）連接器本身。連接器在使用過程中會發(fā)熱，連接器中插入的接觸器有接觸電阻。接觸電阻越大，功率損耗越大，接觸器的溫度越高，可靠性越低。對此，在設(shè)計電動乘用車的高壓大電流連接器時要特別注意。為了避免過高的使用溫度損壞連接器中的絕緣材料，降低其絕緣性能，甚至燒毀故障，加熱接觸器后彈性降低，或者在接觸區(qū)形成絕緣膜，降低接觸可靠性，增加接觸電阻，進(jìn)而加劇使用溫度的升高。這樣惡性循環(huán)最終導(dǎo)致連接觸失效，必須合理設(shè)計電動乘用車的高壓大電流連接器中的大電流接觸器。
            在設(shè)計大電流接觸器時，選擇什么樣的接觸形式直接決定連接器的質(zhì)量和成本。通常，接觸器的接觸形式主要有片式、片式、線式三種。
                片式接觸件的插孔為圓柱筒開槽和收口，插孔采用鈹青銅絲(棒)加工，原材料價格高，后續(xù)收口工序難以控制，產(chǎn)品質(zhì)量一致性難以保證，成本高。
                片簧接觸件的插孔為冠簧孔，插孔內(nèi)有1~2個片簧圈，每個片簧圈由多個片簧片組成，所有片簧片向內(nèi)拱，形成彈性片簧圈；當(dāng)插孔與插針配合時，每個片簧片與插針接觸并產(chǎn)生擠壓力，確保多點穩(wěn)定接觸；片簧插孔由黃銅車制件和冠簧沖壓件組成，產(chǎn)品一致性好，成本低。
                線簧接觸件的插孔為線簧孔，其結(jié)構(gòu)與片簧接觸件相似，只是線簧接觸件由彈簧線組成，線簧接觸件雖然性能優(yōu)良，但工藝復(fù)雜，成本較高。

            將上述各種接觸形式的接觸件進(jìn)行比較后，電動乘用車的高壓大電流連接器采用了大電流片簧接觸件。與此同時，為了提高接觸的可靠性和載流能力，并滿足大電流接觸件的其他指標(biāo)要求，大電流片簧接觸件采用了雙簧片兩級片簧接觸件。最后，通過對大電流接觸件接觸電阻的計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計和樣品設(shè)計的修正，成功地設(shè)計了大電流接觸件。
            2、耐高壓設(shè)計。
                為了滿足電動轎車高壓連接器的設(shè)計要求，必須通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，使高壓連接器的各個部分具有足夠的介電強度，保證其耐高壓性能。電動轎車高壓連接器的耐高壓性能設(shè)計主要包括爬行距離、界面間隙和絕緣材料。
                爬行距離是指當(dāng)工作電壓過高時，瞬時過電壓會導(dǎo)致電流沿絕緣間隙向外釋放電弧，損壞設(shè)備甚至操作人員，這種絕緣間隙就是爬行距離，電弧連續(xù)的工作電壓決定爬行距離。設(shè)計高壓連接器結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量增加爬行距離，考慮到連接器介質(zhì)的耐壓性在400V以上，經(jīng)過仔細(xì)計算和校核，將連接器的爬行距離設(shè)計為24mm以上，可完全滿足高壓連接器600V的使用要求。
                為了提高連接器的耐高壓性能，當(dāng)連接器插入時，其界面部分應(yīng)與無空氣間隙相匹配。連接器的界面主要包括插頭連接器和插座連接器的插入界面、連接器接觸器和導(dǎo)線的連接部分。這些部分需要完全填充介質(zhì)，沒有空氣，以確保連接器不被破壞。為了防止界面間隙的存在，高壓連接器設(shè)計采取了以下措施:
                （1）在插接界面面采用軟絕緣材料，保證插接到位時填充空氣間隙。
                （2）插孔接觸件外的絕緣采用模塑形式，填充接觸件外的間隙。
                （3）插頭與插座的接合面為錐形結(jié)構(gòu)。
                （4）接觸件連接電纜后，部分電纜絕緣伸入連接器外殼絕緣。
            為了提高連接器的耐高壓性能，電動轎車的高壓連接器選擇了絕緣性能好、破壞電壓高、絕緣強度高、高溫高壓下穩(wěn)定性好、耐電弧、耐漏電痕跡、吸濕性低的PPA(聚苯二甲酰胺)塑料。
            3、高壓線束的整體設(shè)計。
            （1）屏蔽性能設(shè)計。
                為了使設(shè)計的高壓線束滿足基本可靠的電氣連接要求，還具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，開展了高壓線束的屏蔽性能設(shè)計。高壓線束的屏蔽性能設(shè)計主要包括高壓電纜本身的屏蔽性能設(shè)計、高壓電纜與高壓連接器連接處的屏蔽性能設(shè)計、高壓連接器本身的屏蔽性能設(shè)計、高壓連接器連接界面的屏蔽性能設(shè)計。

                為了提高高壓電纜本身的屏蔽性能，高壓電纜采用屏蔽結(jié)構(gòu)。如果電纜是信號線和電源線組合的，更要注意這一點。為了提高高壓電纜與高壓連接器連接處的屏蔽性能，在保證兩者接觸的可靠性的情況下，連接處不會松動，高壓電纜與高壓連接器內(nèi)導(dǎo)體連接后，電纜編織與屏蔽層接，并在電纜編織與連接器連接處設(shè)置一層單獨的屏蔽金屬編織網(wǎng)，以增強屏蔽效果，特別是為了保證在強烈運動的情況下，連接處不會發(fā)生松動，在高壓電纜與插頭與插頭與插頭與插頭與插頭與插頭與插頭與插頭之間的可靠性之間的可靠性。
            （2）機械保護(hù)和防塵設(shè)計。
                由于電動乘用車高壓電纜直徑大，需要特殊的布線方向，即電動乘用車高壓線束布置在車外，因此必須對電動乘用車高壓線束進(jìn)行機械保護(hù)和防塵設(shè)計。為了提高高壓線束的機械保護(hù)和防塵防水性能，在連接器之間和連接器連接電纜的位置采取密封圈等保護(hù)措施，防止水蒸氣和灰塵進(jìn)入，從而保證連接器的密封環(huán)境，避免接觸器之間短路的風(fēng)險，防止?jié)駳膺M(jìn)入，避免火花等安全問題。
            （3）壽命設(shè)計。
                電動車在公路上行駛時，會受到路面高低不平、速度快等因素的影響，產(chǎn)生高振動，導(dǎo)致高壓線束與接觸部件及其它線束之間產(chǎn)生摩擦、磨損，以及高壓線束本身的疲勞磨損。為提高高壓線束的使用壽命和質(zhì)量，應(yīng)加強高壓電纜與高壓連接器之間的連接，對高壓連接器之間的連接采用鎖緊結(jié)構(gòu)，并對布線方案進(jìn)行優(yōu)化，高壓線束材料選用耐磨材料，導(dǎo)線采用耐疲勞銅絞線。另外，高壓連接器之間的連接環(huán)節(jié)也是高壓線束本身的弱點，為了提高其使用壽命，同時滿足高壓電氣系統(tǒng)的使用要求，必須保證其插拔次數(shù)和連接質(zhì)量。
            4、高壓線束性能測試。
                為確認(rèn)采用高壓大電流接觸件技術(shù)設(shè)計的高壓線束的結(jié)構(gòu)合理性、接觸面積、接觸電阻、抗振性能等是否符合高可靠性、長壽命、高電流性能等要求，在電動轎車高壓線束樣品研制完成后，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計要求進(jìn)行了相關(guān)性能測試，電動轎車高壓線束的各種性能都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，其接觸件結(jié)構(gòu)、連接器結(jié)構(gòu)和整個高壓線束的設(shè)計都有一定的合理性。