动力电池电气系统安全设计(十四):电气防护之波纹管与编织网管

在新能源汽车与储能系统中,电池包电气系统面临高温、振动、腐蚀及电气安全等多重挑战。波纹管与编织网管作为电气防护核心部件,凭借材料特性与结构设计,构建起机械防护与电气绝缘的保护体系。本文结合应用场景,系统解析二者在电池包内的防护功能。

动力电池电气系统安全设计(十四):电气防护之波纹管与编织网管

一、波纹管:温度与结构的双重适配

1 温度分级与结构选型

波纹管依据工作温度划分为 7 个等级(表 1),覆盖 – 40℃至 240℃宽温域,适配电池包不同区域环境需求。

动力电池电气系统安全设计(十四):电气防护之波纹管与编织网管

其波形结构包含普通型、超平型、高振荡型,可根据线束安装空间与防护强度灵活选择:

动力电池电气系统安全设计(十四):电气防护之波纹管与编织网管

普通型:常规防护,适用于静态布线区域;

超平型:扁平设计,适配电池模组间隙等狭窄空间;

高振荡型:波纹间距大,抗拉伸、挤压能力强,适用于动态振动区域。

2 性能要求与测试标准

波纹管需通过严苛测试确保电气系统安全:

3000 小时热老化测试:在对应温度等级上限(如 125℃)持续老化 3000 小时,要求无脆化、粉化现象。

热时效测试:经 125℃/240h、150℃/500h、175℃/240h 等高温组合测试,确保无脆化、粉化。

低温冲击测试:填充 75% 横截面积电线后,-40℃环境保持 4 小时,受 300 克重物 100 毫米高度冲击,要求无裂纹、断裂。

耐温度变化测试:按 GB/T2423.22-2012 试验 Nb,三段 500mm 样品填充 75% 电线,2h 暴露后无变形。

耐温湿度循环测试:依据 QC/T1067.1-2017 4.30,三段 500mm 样品填充 75% 电线,循环后无变形。

开口型柔韧性测试:常温下绕圆棒两圈(内径≤10mm 时圆棒直径为外径 4 倍,>10mm 时为 2 倍),要求波峰无错位、管壁无变窄。

耐电压测试:1m 试样穿入铜线电极,20±2℃水中浸泡 24h 后施加 2200V/50Hz 电压 1min,无击穿为合格。

阻燃性能测试:依据 GB 8410 标准,燃烧速率≤1000mm/min,且满足 UL94 V-0 级阻燃要求。

二、编织网管:柔性防护的功能补充

1 材料特性与结构优势

编织网管以 PET、PA 等材料为主,采用经纬编织工艺决定其具有以下特性:

动力电池电气系统安全设计(十四):电气防护之波纹管与编织网管

高柔韧性:快速套设,适配复杂布线;

耐磨缓冲:表面结构减少线束摩擦,延长使用寿命。

2 电池包内应用场景

电缆与线束防护:强化高压线束绝缘,抵御振动磨损与化学腐蚀;金属编织网管屏蔽电磁干扰,整理线束防损伤。

母排与连接件防护:耐高温网管平衡母排绝缘与散热,防护连接器防腐蚀、缓冲振动。

模块与结构件防护:包裹极柱和汇流排防短路,隔离壳体;减少母排与支架接触磨损。

3 性能要求与测试标准

燃烧性能测试:垂直燃烧法下,本生灯火焰(20-40mm,950-1000℃)点燃 10-15 秒后,持续燃烧≤5-10 秒,无熔滴或熔滴不引燃脱脂棉,符合 UL 94 V-0/V-1 标准。

低温柔性测试:-40℃/-50℃低温箱保持 2-4 小时,60 转 / 分钟缠绕 5mm/10mm 圆柱棒 10-20 次,要求无裂纹、结构完好。

短周期老化测试:热老化(70℃/80℃,7-14 天)与光老化(313nm/340nm,0.5-1.0W/m²,100-200h)后,外观无异常,力学与尺寸变化在规定范围内。

耐化学品测试:浸泡硫酸 / 盐酸(5%-20%)、氢氧化钠等溶液,常温 24-48h 或 50℃ 8h 后,无溶胀、强度下降≤15%、尺寸变化≤±2%。

耐摩擦测试:180 目 / 240 目砂纸或织物,10-20N 压力、50-100 次 / 分钟摩擦 500-1000 次,表面无破损、强度下降≤10%。

线性收缩测试:截取≥100mm 样品预处理后,120℃/150℃加热 30 分钟 – 2 小时,冷却后收缩率≤2%-3%,无变形。

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