新能源線纜的市場、性能及選材要求

　　燃油汽車的時代終將過去，在政策、能源及環(huán)境的三重壓力下，新能源汽車已是大勢所趨。新能源線纜就是用在新能源汽車上的電線線纜的簡稱，新能源線纜分為車載（車內線）與非車載（充電樁）兩大類。

　　一、新能源線纜市場趨勢

　　據汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布數(shù)據顯示，2017年，我國新能源汽車產銷為79.4萬輛和77.7萬輛，同比分別增長53.8%和53.3%，市場占比達到2.7%，比上年提高了0.9個百分點。2018年1-10月，國內新能源汽車銷量已達產銷分別完成87.9萬輛和86萬輛，比上年同期分別增長70%和75.6%。依目前走勢來看，新能源汽車將繼續(xù)保持高增長趨勢。按國家規(guī)劃，到2020年全國新能源汽車產量達到200萬輛，產銷保有量將超過500萬輛。

　　同時，國家頒布的《電動汽車充電基礎設施發(fā)展指南(2015-2020)》明確提出，到2020年新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求，同時提出加大對充電基礎設施補貼力度，在產業(yè)發(fā)展初期給予中央基建投資資金適度支持。

　　以此來看，未來幾年，新能源汽車、充電樁將保持高增長趨勢，作為傳輸電能的線纜，隨著新能源汽車的發(fā)展，也將迎來爆發(fā)。

　　二、新能源線纜的應用及性能

　　按照結構，新能源線纜分為單芯和多芯兩種。

　　新能源汽車線纜與普通汽車線纜存在一定差別，主要是使用環(huán)境發(fā)生了很大的變化：

    1、高電壓高電流(車載)

　　可達600/300A，而傳統(tǒng)燃油車電池電壓一般為12V，對應的導線耐壓等級小于60V。

    2、大線徑、線纜數(shù)量多(車載)

　　高壓電池逆變器度變壓器/低壓電池/空調壓縮機/電加熱/電源分配單元…眾多的用電結構使用線纜進行連接，導致在有限的空間內需排布數(shù)量龐大的線纜。

    3、暴露空間(非車載)

　　充電槍部分的線纜長時間處于暴露空間，其耐候性、耐磨性、耐彎折、抗撕裂……有著嚴格要求。

　　車內高壓線束由于具有大電壓/大電流、大線徑導線數(shù)量多等特點，線束的設計面臨著布線、安全、屏蔽、重量及成本等挑戰(zhàn)。

    1、布線

　　車內高壓線束布置有以下要求

    （1）靜態(tài)負載情況下，最小轉彎半徑4倍導線外徑

    （2）動態(tài)負載情況下，最小轉彎半徑8倍導線外徑

    （3）高低壓導線間距最小不低于100mm

    （4）高壓接插件出線端到第一個固定點的距離不大于100mm

　　相鄰固定點之間的距離一般不超過150~200mm

    （5）高壓線束盡量布置于車底

    （6）導線選擇韌性導線如硅橡膠導線、柔性交聯(lián)聚烯烴導線

    2、安全

　　高電壓高電流，除了本身的高壓對絕緣性能有著嚴格要求外，大電流導致的高溫也是必然要考慮的一點。

    （1）導線選材

　　采用高壓導線600V900V(AC)(參考|SO19

　　采用壁厚高線,壁厚0.6mm-1.1mm

　　采用耐熱導線,耐熱150度或以上:可選用硅橡膠導線,交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚烯烴材料，優(yōu)秀的阻燃效果。

    （2）密封

　　與高壓連接器匹配,密封要達到防水防塵(IP67,IP69K)要求導線具有良好的圓整度、尺寸穩(wěn)定性能、老化性能

    3、屏蔽

　　高壓線束需要電磁屏蔽的原因在于

     ●高壓和大的交流電流產生電磁場干擾

     ●電器元器件的快速通斷電產生電磁干擾

　　高壓線束屏蔽電磁干擾的舉措有：

    （1）通過選用屏蔽導線

　　電動汽車超高的電流電壓，運轉時會產生很大的電磁感應現(xiàn)象，如果不很好的解決電磁屏蔽問題，勢必影響汽車電子設備的使用性能，所以選擇屏蔽導線作為電動汽車高壓線對于電磁屏蔽是不錯的選擇。

　　屏蔽導線由多股鍍錫退火銅絲編織，細的銅絲可以保持設計的柔韌性，具有90%以上的覆蓋率，需控制合理的絕緣及護套剝離力以滿足開線剝線加工要求。

     （2）Bundle Shielding——整體屏蔽

　　是指在線束外用一種輕型編織金屬屏蔽層固定作為屏蔽構件情況下，保護導線束以防電磁干擾。目前多為日系OEM使用。

     （3）鋁管屏蔽一一導線直接套進鋁管，目前多為日美系OEM使用。

     4、重量與成本

     （1）對于新能源汽車來說，輕量化對于續(xù)航里程的提升十分重要，那么線束重量可以在材料選用上入手，導體材料可選用新型導線導體，如新型鋁導線：絕緣材料可選用低密度材料，同時薄壁化加工。

     （2）日前車內高壓導線以進口為主，導線門檻較高，前期量產車型產量較少，新能源汽車面臨更大的成本壓力，需進行更多的國內資源開發(fā)。

    5、環(huán)保

　　車內高壓線束需要采用低揮發(fā)、低VOC、低氣味材料。

　　三、新能源線纜選材及要求

　　因為新能源車內高壓大電流且空間有限，充電樁線纜則長期暴露在室外，使用環(huán)境的特殊性對線纜材料的性能提出非常嚴格的要求。新能源汽車線纜需要具備耐高低溫、耐油耐水、阻燃、抗撕裂、絕緣、抗UV老化等性能。常用材料有TPE、TPU、XLPO、NBR+PVC、氯丁橡膠、硅橡膠等。

     1、TPE

     TPE熱塑性彈性體，也稱熱塑性橡膠TPR。

     TPE的類別有：苯乙烯類、烯烴類、雙烯類、氯乙烯類、聚酯類、酯類、酰胺類、有機氟類、有機硅類和乙烯類等（TPS、TPU、TPO、TPV等）。目前使用的大部分是指SEBS為基材的彈性體。 TPE材料應用于充電槍線纜

　　優(yōu)點：加工工藝簡單，密度小，價格適中，整體電纜非常柔軟，能滿足現(xiàn)有各標準要求。

　　缺點：大多含有不飽和鍵，溫定性差；耐油效果低，特別是汽油；耐氣候性較差，長期使用材料熱穩(wěn)定性差，高溫條件下材料機械性能下降很多，戶外使用開裂風險大；不耐臟，粘手。

　　工作溫度：耐寒-50度；耐溫120度以內。

     2、TPU

     TPU，即熱塑性聚氨酯彈性體，分子結構分為聚酯型和聚醚型，由剛性嵌段和柔性鏈段組成，在加工工藝中注塑成型占到40%以上，擠出成型約為35%左右；彈簧伸縮長度可達原彈簧長度2-6倍。

　　充電樁電纜聚氨酯護套材料，以TPU樹酯為主要材料，加入環(huán)保或無鹵阻燃劑、抗氧劑等助劑經混煉、塑化、造粒而成，具有柔韌、耐碾壓，耐電壓，耐高溫壓力、耐老化、耐酸堿、耐鹽霧、防水等特性。

　　優(yōu)點：具有卓越的高張力、高拉力、強韌和耐老化特性，環(huán)保材料。

　　缺點：目前國內加工困難，原料企業(yè)較少，成本較高。

　　工作溫度：耐寒-40度；耐溫150度以內。

    3、聚氯乙烯彈性體

     PVC聚氯乙烯線纜，以聚氯乙烯為基礎樹脂，可通過加入不同量的增塑劑來調節(jié)其柔軟性，降低其“玻璃化”溫度，從而具有良好的柔軟性，還可增加塑性，使其易于加工成型。

　　交聯(lián)后鏈段形成網狀結構，彈性伸縮長度可達原彈簧長度2-4倍。

　　優(yōu)點：阻燃和絕緣、耐酸、耐油、易加工改性、便宜。

　　缺點：燃燒時會有黑煙和HCl氣體。

　　工作溫度：耐寒-40度；耐溫105度以內（根據客戶要求）。

     4、硅橡膠

　　采用硅膠材料加工而成的AGR硅橡膠電纜，彈性較好，適宜溫度范圍為-60℃-200℃電壓:300/500V導體材質：工藝原理同橡膠類似，通過混煉、高壓成型等工藝加工。

　　優(yōu)點：耐熱性、耐寒性和耐候性，防水，柔軟性好，易于安裝。

　　缺點：不耐油，抗撕裂能力差，價格較貴。

　　工作溫度：耐寒-40度；耐溫200度以內。

    5、XLPE

     XLPE交聯(lián)聚乙烯，是一種利用物理或化學方法，將XLPE絕緣材料的分子結構由線性的分子結構改變?yōu)榫W狀的線性結構。PE為基礎樹脂，硅烷為橋鍵材料。

　　優(yōu)點：較高的交聯(lián)性，柔性較好，絕緣性好，結構輕便，安裝方便，便宜。

　　缺點：耐熱性差，批次間色差難控制。

　　工作溫度：耐寒-50度；耐溫100度以內。