汽车高压线束成本优化方法有哪些（汽车高压电线束技术条件）

本文简要介绍了纯电动汽车高压线束及生产工艺，并对高压线束的成本结构和材料成本结构进行了详细分析。研究高压系统架构优化、高压线束布局优化、高压线束材料优化、平台化和标准化设计等降低成本的方法，对高压线束成本优化具有重要意义。以下为正文。

介绍

目前，国内新能源汽车市场竞争日趋激烈。随着国产特斯拉的降价以及大众电动车型的加入，后续竞争将会更加激烈。汽车企业只有依靠高质量、高价值的产品和领先的技术，才能在激烈的新能源汽车市场中占据一席之地。各大车企在不断技术创新的同时，也在注重优化零部件成本、提升产品能力、增强企业竞争力。高压线束是纯电动汽车中的高价值部件，也是成本优化的关键部件。

高压线束及生产工艺简介

高压线束连接高压系统的各个部件。作为高压电力传输的介质，是电动汽车动力输出的主要载体。主要用于传输电能和屏蔽外界信号干扰。高压线束具有高电压、大电流、防护等级高、抗电磁干扰等特点。它是纯电动汽车高压系统的神经网络，是车辆性能和安全性的关键部件。纯电动汽车高压线束一般分为动力电池高压线束、电机控制器高压线束、快充插座线束、慢充插座线束、空调系统线束和充电高压线束。充电高压线束是指将高压配电箱与车辆连接。充电器、空调压缩机、动力电池组加热器之间的线束。

高压线束主要由高压连接器、高压电缆、覆盖物（胶带、热缩管、波纹管、耐磨自卷管等）、防护板等组成。 -电压线束生产流程主要包括线切割、配件预装配、端子压接/超声波焊接、屏蔽压接、线束装配和电气检验。

高压线束成本构成分析高压线束成本由材料费、加工费、包装运输费和管理费组成。高压线束的材料成本主要由线束技术方案决定。加工费包括人工费、电费、设备折旧费和低值易耗品等费用。以下是某车型的高压线束成本构成比图（见图1）和高压线束材料成本构成比图（见图2）。高压线束材料成本约占线束总成本比例的73.8%。需要通过优化设计、优化生产工艺不断降低高压线束的成本。

图1 高压线束成本构成比例

图2 高压线束材料成本构成及比例高压线束成本优化研究方法。目前，通过技术降低成本的方法主要有三种：成本对标法、管理技术法和技术手段法。一般来说，技术手段包括减少冗余功能、提高国产化率、统一规格到平台等。在纯电动汽车高压线束降本活动中，本次主要研究从以下几个方面运用技术手段优化高压线束成本。

01高压系统架构优化

纯电动汽车中，高压部件包括动力电池、三合一（电机控制器+驱动电机+差速器）、PDU（高压配电箱）、ECP（电动压缩机）、二合一（IPS=OBC+DC-DC）、HVH（电池加热）、PTC（乘客加热）、慢充站（ACInlet）、快充站（DC Inlet）和高压线束等。这些组件组成了整车高压系统。优化的纯电动汽车高压系统架构，可大幅减少连接器数量和冗余高压线束。以某项目高压系统架构优化为例。优化前，高压线束系统架构中的PDU仅作为配电功能模块存在，不存在与车辆功能和性能相关的模块。详细信息请参见图3。

图3 优化前高压系统架构图

PDU的独立性增加了高压线束系统中的转接次数。 HVH和PTC的功能类似，增加了高压线束电路的数量。快充和慢充插座均布置在左右后侧板上，距离电气接口太远（电池快充接口在前面，充电器慢充接口在前舱），使得高-电压线束太长。经过研究分析发现，实现该功能的电器元件是仅用于连接功能的铜排和用于电源保护功能的保险丝。易于与其他电器集成。 PDU与IPU一体化，可省去一个高压配电箱组件，并节省一套电机控制器线束（约1.5m的50mm2电线和两对8mm端子连接器），可带来显着的成本降低效益。 HVH 和PTC 具有类似的功能。通过将这两种功能结合起来，高压线束可以减少一圈（约1.5m的3mm2电线和两对2.8mm宽的端子连接器）。优化后的高压系统架构如图4所示。

图4：优化后的高压系统架构图

通过此次高压系统架构优化，减少了4个高压连接器和2个高压线束。高压线束可降低成本约730元。

02高压线束布局优化

高压线束的布局需要根据车型不断优化。优化后，可以减少高压电缆的使用等，进一步降低成本。以某车型快、慢速充电口布局优化为例，优化前，快、慢速充电口布置在左右后侧板上，快、慢速充电口的长度充电线束太长。慢充线束长度约为4.5m，快充线束长度约为4m，从而产生快充和慢充两种情况。高压线束价格昂贵。经过优化，充电口被放置在左右翼子板上，靠近充电器和电池组，减少高压线束的长度。优化前后布局图如图5、图6所示。通过本次高压线束布局优化，可降低成本约260元。

图5 优化前快慢充电口位置图

图6：快慢充端口优化布局

03高压线束材料优化

高压线束的成本构成中，材料成本所占比例最高。现状分析表明，目前高压线束材料的优化方向主要是充电插座一体化设计、高压连接器国产化、高压线径优化以及一对多材料可选优化。

03.1 充电插座一体化设计优化

优化之前，充电插座采用分体式设计，成本较高。优化前的分体充电插座如图7所示，包括快充插座和慢充插座。充电插座按照平台规划进行开发设计，固化所有项目充电插座主体结构，最大限度降低开发成本。优化后的一体化充电插座如图8所示。通过本次优化，可减少一套法兰模具，从而降低高压线束总成成本约8元。

图7 优化后的前分体充电插座

图8 优化后的一体化充电插座

03.2 高压连接器国产化高压连接器行业近年来发展迅速，涌现出一批优秀的国内高压连接器品牌供应商。优化前主要采用TE等国外品牌高压连接器。通过对高压连接器的不断优化，采用立讯精密、Ebusbar等国产品牌进行替代。这对于降低高压连接器的成本具有重要意义，如下表1所示。高压连接器国产化示范案例。表1 高压连接器国产化示范案例

03.3 高压电缆线径优化

通过法规解读、对标、统计云大数据等措施，优化高压电缆线径。对于特定的高压电缆，通常可以通过优化横截面、温度要求、灵活性和屏蔽效果来定制，以避免尺寸过大和过多的组件。以快充高压电缆为例，优化前的电缆直径为70mm2，优化后的电缆直径为50mm2，均能满足实际充电需求。

03.4 材质一对多可选优化

一对多的高压线束材料可以充分调动一级供应商的积极性，利用一级供应商自身的供应链优势，选择成本优化的方案进行供应。以材料成本占比较高的高压电缆为例。目前，高压电缆的主要规格都是按照一对多的理念，按照高压电缆标准制定的。每个规格线束厂都有多种规格可供选择，每个电路都有特定的规格。应用线材情况需根据车辆实际负载情况确定。通过不断的设计优化，目前很多材料都可以进行一对多的选择。下面的表2只是一些材料的一对多示例。

表2 材料一对多示例04 平台化和标准化设计从车辆线束原理和原材料方面进行平台化和标准化设计，可以大大缩短车辆线束设计阶段的开发周期，减少重复验证测试，并降低线束成本。通过线束材料不断平台化、标准化，减少材料种类。增加单一材料的数量可以达到规模效应，这对于降低材料成本具有重要意义。经过研究分析，通过二次材料（连接器、电缆、辅助材料等）的平台化、标准化解决方案，可以显着降低高压线束材料的成本。以下是高压插件平台的示例。只要满足相同的电气性能，电池组铝合金面板上的开孔尺寸可以同时安装不同品牌（TE、Luxshare）的板端连接器。详细信息请参见图9 和10。 11、本平台设计通用性强。

图9：电池组铝合金面板开孔尺寸

图10 TE品牌HVP2P800板端子

图11立讯品牌HVP2P800板端子总结及展望由于高电压、大电流、大线径电线数量多的特点，纯电动汽车高压线束面临布线、安全、屏蔽、重量、成本。高压线束作为纯电动汽车的高价值部件，可以通过研究不断优化成本，为车辆成本降低做出贡献。降本工作是一项持续优化、持续的活动，未来需要不断优化，最大限度降低整车成本，为客户提供更具竞争力的产品。

审稿人：李茜