新能源线缆的市场、性能及选材要求

　　燃油汽车的时代终将过去，在政策、能源及环境的三重压力下，新能源汽车已是大势所趋。新能源线缆就是用在新能源汽车上的电线线缆的简称，新能源线缆分为车载（车内线）与非车载（充电桩）两大类。

　　一、新能源线缆市场趋势

　　据汽车工业协会发布数据显示，2017年，我国新能源汽车产销为79.4万辆和77.7万辆，同比分别增长53.8%和53.3%，市场占比达到2.7%，比上年提高了0.9个百分点。2018年1-10月，国内新能源汽车销量已达产销分别完成87.9万辆和86万辆，比上年同期分别增长70%和75.6%。依目前走势来看，新能源汽车将继续保持高增长趋势。按国家规划，到2020年全国新能源汽车产量达到200万辆，产销保有量将超过500万辆。

　　同时，国家颁布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》明确提出，到2020年新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车充电需求，同时提出加大对充电基础设施补贴力度，在产业发展初期给予中央基建投资资金适度支持。

　　以此来看，未来几年，新能源汽车、充电桩将保持高增长趋势，作为传输电能的线缆，随着新能源汽车的发展，也将迎来爆发。

　　二、新能源线缆的应用及性能

　　按照结构，新能源线缆分为单芯和多芯两种。

　　新能源汽车线缆与普通汽车线缆存在一定差别，主要是使用环境发生了很大的变化：

    1、高电压高电流(车载)

　　可达600/300A，而传统燃油车电池电压一般为12V，对应的导线耐压等级小于60V。

    2、大线径、线缆数量多(车载)

　　高压电池逆变器度变压器/低压电池/空调压缩机/电加热/电源分配单元…众多的用电结构使用线缆进行连接，导致在有限的空间内需排布数量庞大的线缆。

    3、暴露空间(非车载)

　　充电枪部分的线缆长时间处于暴露空间，其耐候性、耐磨性、耐弯折、抗撕裂……有着严格要求。

　　车内高压线束由于具有大电压/大电流、大线径导线数量多等特点，线束的设计面临着布线、安全、屏蔽、重量及成本等挑战。

    1、布线

　　车内高压线束布置有以下要求

    （1）静态负载情况下，最小转弯半径4倍导线外径

    （2）动态负载情况下，最小转弯半径8倍导线外径

    （3）高低压导线间距最小不低于100mm

    （4）高压接插件出线端到第一个固定点的距离不大于100mm

　　相邻固定点之间的距离一般不超过150~200mm

    （5）高压线束尽量布置于车底

    （6）导线选择韧性导线如硅橡胶导线、柔性交联聚烯烃导线

    2、安全

　　高电压高电流，除了本身的高压对绝缘性能有着严格要求外，大电流导致的高温也是必然要考虑的一点。

    （1）导线选材

　　采用高压导线600V900V(AC)(参考|SO19

　　采用壁厚高线,壁厚0.6mm-1.1mm

　　采用耐热导线,耐热150度或以上:可选用硅橡胶导线,交联聚乙烯交联聚烯烃材料，优秀的阻燃效果。

    （2）密封

　　与高压连接器匹配,密封要达到防水防尘(IP67,IP69K)要求导线具有良好的圆整度、尺寸稳定性能、老化性能

    3、屏蔽

　　高压线束需要电磁屏蔽的原因在于

     ●高压和大的交流电流产生电磁场干扰

     ●电器元器件的快速通断电产生电磁干扰

　　高压线束屏蔽电磁干扰的举措有：

    （1）通过选用屏蔽导线

　　电动汽车超高的电流电压，运转时会产生很大的电磁感应现象，如果不很好的解决电磁屏蔽问题，势必影响汽车电子设备的使用性能，所以选择屏蔽导线作为电动汽车高压线对于电磁屏蔽是不错的选择。

　　屏蔽导线由多股镀锡退火铜丝编织，细的铜丝可以保持设计的柔韧性，具有90%以上的覆盖率，需控制合理的绝缘及护套剥离力以满足开线剥线加工要求。

     （2）Bundle Shielding——整体屏蔽

　　是指在线束外用一种轻型编织金属屏蔽层固定作为屏蔽构件情况下，保护导线束以防电磁干扰。目前多为日系OEM使用。

     （3）铝管屏蔽一一导线直接套进铝管，目前多为日美系OEM使用。

     4、重量与成本

     （1）对于新能源汽车来说，轻量化对于续航里程的提升十分重要，那么线束重量可以在材料选用上入手，导体材料可选用新型导线导体，如新型铝导线：绝缘材料可选用低密度材料，同时薄壁化加工。

     （2）日前车内高压导线以进口为主，导线门槛较高，前期量产车型产量较少，新能源汽车面临更大的成本压力，需进行更多的国内资源开发。

    5、环保

　　车内高压线束需要采用低挥发、低VOC、低气味材料。

　　三、新能源线缆选材及要求

　　因为新能源车内高压大电流且空间有限，充电桩线缆则长期暴露在室外，使用环境的特殊性对线缆材料的性能提出非常严格的要求。新能源汽车线缆需要具备耐高低温、耐油耐水、阻燃、抗撕裂、绝缘、抗UV老化等性能。常用材料有TPE、TPU、XLPO、NBR+PVC、氯丁橡胶、硅橡胶等。

     1、TPE

     TPE热塑性弹性体，也称热塑性橡胶TPR。

     TPE的类别有：苯乙烯类、烯烃类、双烯类、氯乙烯类、聚酯类、酯类、酰胺类、有机氟类、有机硅类和乙烯类等（TPS、TPU、TPO、TPV等）。目前使用的大部分是指SEBS为基材的弹性体。 TPE材料应用于充电枪线缆

　　优点：加工工艺简单，密度小，价格适中，整体电缆非常柔软，能满足现有各标准要求。

　　缺点：大多含有不饱和键，温定性差；耐油效果低，特别是汽油；耐气候性较差，长期使用材料热稳定性差，高温条件下材料机械性能下降很多，户外使用开裂风险大；不耐脏，粘手。

　　工作温度：耐寒-50度；耐温120度以内。

     2、TPU

     TPU，即热塑性聚氨酯弹性体，分子结构分为聚酯型和聚醚型，由刚性嵌段和柔性链段组成，在加工工艺中注塑成型占到40%以上，挤出成型约为35%左右；弹簧伸缩长度可达原弹簧长度2-6倍。

　　充电桩电缆聚氨酯护套材料，以TPU树酯为主要材料，加入环保或无卤阻燃剂、抗氧剂等助剂经混炼、塑化、造粒而成，具有柔韧、耐碾压，耐电压，耐高温压力、耐老化、耐酸碱、耐盐雾、防水等特性。

　　优点：具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化特性，环保材料。

　　缺点：目前国内加工困难，原料企业较少，成本较高。

　　工作温度：耐寒-40度；耐温150度以内。

    3、聚氯乙烯弹性体

     PVC聚氯乙烯线缆，以聚氯乙烯为基础树脂，可通过加入不同量的增塑剂来调节其柔软性，降低其“玻璃化”温度，从而具有良好的柔软性，还可增加塑性，使其易于加工成型。

　　交联后链段形成网状结构，弹性伸缩长度可达原弹簧长度2-4倍。

　　优点：阻燃和绝缘、耐酸、耐油、易加工改性、便宜。

　　缺点：燃烧时会有黑烟和HCl气体。

　　工作温度：耐寒-40度；耐温105度以内（根据客户要求）。

     4、硅橡胶

　　采用硅胶材料加工而成的AGR硅橡胶电缆，弹性较好，适宜温度范围为-60℃-200℃电压:300/500V导体材质：工艺原理同橡胶类似，通过混炼、高压成型等工艺加工。

　　优点：耐热性、耐寒性和耐候性，防水，柔软性好，易于安装。

　　缺点：不耐油，抗撕裂能力差，价格较贵。

　　工作温度：耐寒-40度；耐温200度以内。

    5、XLPE

     XLPE交联聚乙烯，是一种利用物理或化学方法，将XLPE绝缘材料的分子结构由线性的分子结构改变为网状的线性结构。PE为基础树脂，硅烷为桥键材料。

　　优点：较高的交联性，柔性较好，绝缘性好，结构轻便，安装方便，便宜。

　　缺点：耐热性差，批次间色差难控制。

　　工作温度：耐寒-50度；耐温100度以内。