新能源線纜的市場(chǎng)、性能及選材要求

　　燃油汽車(chē)的時(shí)代終將過(guò)去，在政策、能源及環(huán)境的三重壓力下，新能源汽車(chē)已是大勢(shì)所趨。新能源線纜就是用在新能源汽車(chē)上的電線線纜的簡(jiǎn)稱(chēng)，新能源線纜分為車(chē)載（車(chē)內(nèi)線）與非車(chē)載（充電樁）兩大類(lèi)。

　　一、新能源線纜市場(chǎng)趨勢(shì)

　　據(jù)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)為79.4萬(wàn)輛和77.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)53.8%和53.3%，市場(chǎng)占比達(dá)到2.7%，比上年提高了0.9個(gè)百分點(diǎn)。2018年1-10月，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量已達(dá)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成87.9萬(wàn)輛和86萬(wàn)輛，比上年同期分別增長(zhǎng)70%和75.6%。依目前走勢(shì)來(lái)看，新能源汽車(chē)將繼續(xù)保持高增長(zhǎng)趨勢(shì)。按國(guó)家規(guī)劃，到2020年全國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)到200萬(wàn)輛，產(chǎn)銷(xiāo)保有量將超過(guò)500萬(wàn)輛。

　　同時(shí)，國(guó)家頒布的《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)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(guò)1.2萬(wàn)座，分散式充電樁超過(guò)480萬(wàn)個(gè)，以滿(mǎn)足全國(guó)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)充電需求，同時(shí)提出加大對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施補(bǔ)貼力度，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期給予中央基建投資資金適度支持。

　　以此來(lái)看，未來(lái)幾年，新能源汽車(chē)、充電樁將保持高增長(zhǎng)趨勢(shì)，作為傳輸電能的線纜，隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，也將迎來(lái)爆發(fā)。

　　二、新能源線纜的應(yīng)用及性能

　　按照結(jié)構(gòu)，新能源線纜分為單芯和多芯兩種。

　　新能源汽車(chē)線纜與普通汽車(chē)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(chē)載)

　　可達(dá)600/300A，而傳統(tǒng)燃油車(chē)電池電壓一般為12V，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線耐壓等級(jí)小于60V。

    2、大線徑、線纜數(shù)量多(車(chē)載)

　　高壓電池逆變器度變壓器/低壓電池/空調(diào)壓縮機(jī)/電加熱/電源分配單元…眾多的用電結(jié)構(gòu)使用線纜進(jìn)行連接，導(dǎo)致在有限的空間內(nèi)需排布數(shù)量龐大的線纜。

    3、暴露空間(非車(chē)載)

　　充電槍部分的線纜長(zhǎng)時(shí)間處于暴露空間，其耐候性、耐磨性、耐彎折、抗撕裂……有著嚴(yán)格要求。

　　車(chē)內(nèi)高壓線束由于具有大電壓/大電流、大線徑導(dǎo)線數(shù)量多等特點(diǎn)，線束的設(shè)計(jì)面臨著布線、安全、屏蔽、重量及成本等挑戰(zhàn)。

    1、布線

　　車(chē)內(nèi)高壓線束布置有以下要求

    （1）靜態(tài)負(fù)載情況下，最小轉(zhuǎn)彎半徑4倍導(dǎo)線外徑

    （2）動(dòng)態(tài)負(fù)載情況下，最小轉(zhuǎn)彎半徑8倍導(dǎo)線外徑

    （3）高低壓導(dǎo)線間距最小不低于100mm

    （4）高壓接插件出線端到第一個(gè)固定點(diǎn)的距離不大于100mm

　　相鄰固定點(diǎn)之間的距離一般不超過(guò)150~200mm

    （5）高壓線束盡量布置于車(chē)底

    （6）導(dǎo)線選擇韌性導(dǎo)線如硅橡膠導(dǎo)線、柔性交聯(lián)聚烯烴導(dǎo)線

    2、安全

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

    （1）導(dǎo)線選材

　　采用高壓導(dǎo)線600V900V(AC)(參考|SO19

　　采用壁厚高線,壁厚0.6mm-1.1mm

　　采用耐熱導(dǎo)線,耐熱150度或以上:可選用硅橡膠導(dǎo)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(dá)到防水防塵(IP67,IP69K)要求導(dǎo)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(chǎn)生電磁場(chǎng)干擾

     ●電器元器件的快速通斷電產(chǎn)生電磁干擾

　　高壓線束屏蔽電磁干擾的舉措有：

    （1）通過(guò)選用屏蔽導(dǎo)線

　　電動(dòng)汽車(chē)超高的電流電壓，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，如果不很好的解決電磁屏蔽問(wèn)題，勢(shì)必影響汽車(chē)電子設(shè)備的使用性能，所以選擇屏蔽導(dǎo)線作為電動(dòng)汽車(chē)高壓線對(duì)于電磁屏蔽是不錯(cuò)的選擇。

　　屏蔽導(dǎo)線由多股鍍錫退火銅絲編織，細(xì)的銅絲可以保持設(shè)計(jì)的柔韌性，具有90%以上的覆蓋率，需控制合理的絕緣及護(hù)套剝離力以滿(mǎn)足開(kāi)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(gòu)件情況下，保護(hù)導(dǎo)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(dǎo)線直接套進(jìn)鋁管，目前多為日美系OEM使用。

     4、重量與成本

     （1）對(duì)于新能源汽車(chē)來(lái)說(shuō)，輕量化對(duì)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(dǎo)體材料可選用新型導(dǎo)線導(dǎo)體，如新型鋁導(dǎo)線：絕緣材料可選用低密度材料，同時(shí)薄壁化加工。

     （2）日前車(chē)內(nèi)高壓導(dǎo)線以進(jìn)口為主，導(dǎo)線門(mén)檻較高，前期量產(chǎn)車(chē)型產(chǎn)量較少，新能源汽車(chē)面臨更大的成本壓力，需進(jìn)行更多的國(guó)內(nèi)資源開(kāi)發(fā)。

    5、環(huán)保

　　車(chē)內(nèi)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?yàn)樾履茉窜?chē)內(nèi)高壓大電流且空間有限，充電樁線纜則長(zhǎng)期暴露在室外，使用環(huán)境的特殊性對(duì)線纜材料的性能提出非常嚴(yán)格的要求。新能源汽車(chē)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(chēng)熱塑性橡膠TPR。

     TPE的類(lèi)別有：苯乙烯類(lèi)、烯烴類(lèi)、雙烯類(lèi)、氯乙烯類(lèi)、聚酯類(lèi)、酯類(lèi)、酰胺類(lèi)、有機(jī)氟類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)和乙烯類(lèi)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(yīng)用于充電槍線纜

　　優(yōu)點(diǎn)：加工工藝簡(jiǎn)單，密度小，價(jià)格適中，整體電纜非常柔軟，能滿(mǎn)足現(xiàn)有各標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　缺點(diǎn)：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(zhǎng)期使用材料熱穩(wěn)定性差，高溫條件下材料機(jī)械性能下降很多，戶(hù)外使用開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)大；不耐臟，粘手。

　　工作溫度：耐寒-50度；耐溫120度以?xún)?nèi)。

     2、TPU

     TPU，即熱塑性聚氨酯彈性體，分子結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度可達(dá)原彈簧長(zhǎng)度2-6倍。

　　充電樁電纜聚氨酯護(hù)套材料，以TPU樹(shù)酯為主要材料，加入環(huán)保或無(wú)鹵阻燃劑、抗氧劑等助劑經(jīng)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(diǎn)：具有卓越的高張力、高拉力、強(qiáng)韌和耐老化特性，環(huán)保材料。

　　缺點(diǎn)：目前國(guó)內(nèi)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?xún)?nèi)。

    3、聚氯乙烯彈性體

     PVC聚氯乙烯線纜，以聚氯乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂，可通過(guò)加入不同量的增塑劑來(lái)調(diào)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，彈性伸縮長(zhǎng)度可達(dá)原彈簧長(zhǎng)度2-4倍。

　　優(yōu)點(diǎn)：阻燃和絕緣、耐酸、耐油、易加工改性、便宜。

　　缺點(diǎn)：燃燒時(shí)會(huì)有黑煙和HCl氣體。

　　工作溫度：耐寒-40度；耐溫105度以?xún)?nèi)（根據(jù)客戶(hù)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(dǎo)體材質(zhì)：工藝原理同橡膠類(lèi)似，通過(guò)混煉、高壓成型等工藝加工。

　　優(yōu)點(diǎn)：耐熱性、耐寒性和耐候性，防水，柔軟性好，易于安裝。

　　缺點(diǎn)：不耐油，抗撕裂能力差，價(jià)格較貴。

　　工作溫度：耐寒-40度；耐溫200度以?xún)?nèi)。

    5、XLPE

     XLPE交聯(lián)聚乙烯，是一種利用物理或化學(xué)方法，將XLPE絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)由線性的分子結(jié)構(gòu)改變?yōu)榫W(wǎng)狀的線性結(jié)構(gòu)。PE為基礎(chǔ)樹(shù)脂，硅烷為橋鍵材料。

　　優(yōu)點(diǎn)：較高的交聯(lián)性，柔性較好，絕緣性好，結(jié)構(gòu)輕便，安裝方便，便宜。

　　缺點(diǎn)：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?xún)?nèi)。