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新能源線纜的市場和性能及選材要求

來源:安徽天彩電纜集團有限公司   2018年12月08日 09:59  

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(nèi)線)與非車載(充電樁)兩大類。

新能源線纜的市場和性能及選材要求

一、新能源線纜市場趨勢

據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,2017年,我國新能源汽車產(chǎn)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(nèi)新能源汽車銷量已達產(chǎn)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(chǎn)量達到200萬輛,產(chǎn)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(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(chǔ)設(shè)施補貼力度,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(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。

新能源線纜的市場和性能及選材要求

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、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(yīng)的導(dǎo)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(diào)壓縮機/電加熱/電源分配單元…眾多的用電結(jié)構(gòu)使用線纜進行連接,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(yán)格要求。

車內(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,線束的設(shè)計面臨著布線、安全、屏蔽、重量及成本等挑戰(zhàn)。

1、布線

車內(nèi)高壓線束布置有以下要求

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

(2)動態(tài)負(fù)載情況下,小轉(zhuǎn)彎半徑8倍導(dǎo)線外徑

(3)高低壓導(dǎo)線間距小不低于100mm

(4)高壓接插件出線端到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(dǎo)線選擇韌性導(dǎo)線如硅橡膠導(dǎo)線、柔性jiao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。

(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,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(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)通過選用屏蔽導(dǎo)線

電動汽車超高的電流電壓,運轉(zhuǎn)時會產(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題,勢必影響汽車電子設(shè)備的使用性能,所以選擇屏蔽導(dǎo)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(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(gòu)件情況下,保護導(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(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,同時薄壁化加工。

(2)日前車內(nèi)高壓導(dǎo)線以進口為主,導(dǎo)線門檻較高,前期量產(chǎn)車型產(chǎn)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(nèi)資源開發(fā)。

5、環(huán)保

車內(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

因為新能源車內(nèi)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(yán)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險大;不耐臟,粘手。

工作溫度:耐寒-50度;耐溫120度以內(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)?;驘o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:具有的高張力、高拉力、強韌和耐老化特性,環(huán)保材料。

缺點:目前國內(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度以內(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)樹脂,可通過加入不同量的增塑劑來調(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(nèi)(根據(jù)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(dǎo)體材質(zhì):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(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(jié)構(gòu)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(nèi)。

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