供新能源汽车充电桩/站线缆用TPE颗粒

宝瑞龙TPE在新能源汽车EV线缆材料的实验要求

EV线缆作为电传的主要组成部分，主要分为充电桩/站用线缆材料和车内高压线缆材料。EV新能源充电枪头，由于高压高电流和使用环境苛刻，对线缆材料提出很高的安全规范和使用要求。

车内高压线的产品要求

优异的耐热性能 ，符合UL125度老化要求
柔软
低比重1.0~1.05
耐汽油性能好
撕裂强度高，热融合性能好
车外充电线的产品要求

柔软
抗析白，比重低、
手感干爽，不沾灰
耐候，抗色变
EV拳能源充电枪头的产品要求

柔软60~70A，易于装配
防水，防尘、IP67
耐寒、耐候
易于成型
EV线缆标准：


充电桩/站线缆
 CQC1103 、TUV1908

DECRA K175 、UL62

EN50620 、IEC62821
 
 

车内高压线
 ISO6722  GB/T12528
 

本文就目前TPE在新能源线缆上应用的几个性能要求进行探讨。

二、新能源汽车线缆材料对TPE的9大要求

1.耐油

耐液：
 
汽油 23 ℃， 20h，大外径变化率小于15%
 
柴油 23 ℃， 20h，大外径变化率小于15%
 
机油 23 ℃， 20h，大外径变化率小于15%
 
耐ASTM2#油 60°C，168H，大力学性能变化率小于25%
 
耐ASTM2#油 100°C，168H，大力学性能变化率小于40%
 

 

2.抗撕抗开裂

大于15N/MM, 大于40N/MM



 

3.耐曲挠

来回30000次，2.5kV芯线耐压

 

4.候耐

耐紫外线（720h，60W/m2）力学性能变化率小于20%

 

5.耐水耐酸碱

水，80°C168H,酸碱23°C186H浸泡后力学性能变化率小于30%

 

6.耐磨耐碾压

电线适用：不大于6mm2的刮磨实验 大于6mm2的拖磨实验

 
 
刮磨：用钢针，施加垂直力做循环运动，记录使导体暴露的循环次数。

 
 
拖磨：用砂纸，记录使导体暴露的砂带长度。

 
 

7.柔软

80A以下，

 

8.耐高低温

 

 

温度交变

 
 温度-40℃到100 ℃为一个交变，湿度控制在80%-**。

判断条件：不开裂，耐电压1KV（浸盐水10分钟）

低温性能：卷绕：一般-40 ℃，厚壁电线可供需双方协商-25 ℃冲击：GB/T 25085
 
 

 

热老化
 3000h长期老化：

125℃,3000h,取出以后放置16h

判断依据：不开裂，耐电压1KV（浸盐水10分钟）

240h短期老化：

150℃,3000h,取出直接做-25℃卷绕实验4h

判断依据：不开裂，耐电压1KV（浸盐水10分钟）
 
 

高温压力
 实验温度125℃，实验时间4小时

刀刃力：F=0.8×﹛i（2D-i）) ﹜0.5

判断条件：不开裂，可耐1KV的电压（盐水浸泡10分钟）
 

 

9.环保阻燃

无卤
 氯，溴含量小于1500ppm
 
低烟

 
 Ph>4.3,电导率60%
 
阻燃

 
 IEC60332-1 IEC60332-3C

VW-1 倾斜45°燃烧
 

 

电动汽车充电用电缆标准

 

引言

现如今，电动汽车技术已经成为汽车行业应对环境污染和缓解能源危机的焦点性技术，各个国家以及**各大汽车厂商均纷纷投入巨资开展电动汽车的研发工作，电动汽车的研究及示范应用正在如火如荼的进行。随着电动汽车技术的成熟和应用，电动汽车配套的基础充电设施建设已成为发展重点。电动汽车充电电缆作为电动汽车充电设施的基本组成部分，其性能对整个充电过程有着重要的影响。然而，电动汽车充电用电缆作为新型电线电缆，其使用要求不同于传统的电线电缆，目前还没有明确的产品标准对其进行规范，充电电缆的标准化已经成为电动汽车发展中急需解决的问题



 

 

 

 

 

 

 

 



1 充电电缆技术要求

电动汽车充电用电缆作为近期低压电气装备线中出现的新型电线电缆，其技术要求与传统的电线电缆有着较大的不同，随着电动汽车充电技术的发展，其使用要求也逐渐明确。

1.1 充电电缆使用环境与要求

电动汽车充电用电缆存在以下三种连接方式：充电电缆与电动汽车端*连接，与电网连接端可插拔；充电电缆与电网连接端*连接，与电动汽车端连接可插拔；充电电缆与电动汽车端和电网连接端均可插拔。但无论是哪种使用模式，都会遇到以下使用环境：

（1）自然环境

电动汽车充电用电缆因长期暴露在室外，在使用过程中，会遇到各种恶劣的自然环境，包括较大昼夜温差变化、日光照射、风化、潮湿、酸雨、冰冻和海水等，这些自然环境会严重影响充电电缆的寿命和使用性能，甚至降低充电电缆的可靠性和安全性，造成财产损失和人身伤害。

（2）人为环境

充电电缆在使用过程中，因使用灵活，难免会存在人为弯曲、扭曲、拖拽甚至拉伸等现象，较易对充电电缆造成机械损伤；同时，充电电缆可能会受到人为造成的酸碱溶液的浸泡，影响电缆材料的性能，对充电电缆造成损伤。电动汽车充电电缆使用环境相对恶劣，因此，对充电电缆的柔软性、挠曲性、机械性能以及耐腐蚀性等都有更高的

要求。

1.2 功能要求

电动汽车充电电缆是连接电动汽车和充电桩的载体，其基本作用是传输电能。然而，随着充电技术的发展，为了更好的完成充电过程，电动汽车和充电桩之间需要进行通信，并且在必要时进行自动控制。因此，充电过程对充电电缆提出了

更高的要求，充电电缆不仅需要具有电量传输的作用，同时需要将车辆以及动力电池的状态和信息传递至充电桩进行实时交互，在必要条件下，对充电动作进行控制，以便安全可靠地完成充电过程。

1.3 安全性要求

目前，电动汽车的安全性已经成为业界重点关注的内容。电动汽车的充放电过程，因时间较长、电流强度较大，电缆使用频率高，其安全性应受到高度重视。电动汽车充电电缆在保证良好的绝缘性能基础上，应具有较高的耐热性和耐老化

性，同时，在燃烧时应具有良好的低烟阻燃特性，以保证将损失和伤害降到低。

2 充电电缆技术标准化分析

2.1 标准现状

目前电动汽车充电电缆产品生产制造的依据主要有美国ANSI/NFPA /NECArticle 400、欧洲协调文件HD22等，我

国绝大多数充电电缆产品以国际电工委（IEC）发布的IEC 60245和IEC 60227两个标准或者为该两项标准等同采用的国家标准GB/T 5013和GB/T 5023标准为参照依据。美国的Article 400充电电缆标准制定的相对较早，主要依托于美国UL公司的UL62软电缆标准建立的产品标准，标准中规定的绝缘材料包括聚氯乙烯（PVC）热塑性弹性体（TPE）、

聚丙乙烯（EPR）等材料。护套材料包括PVC、氯化聚乙烯（CPE）、TPE等材料，标准中的材料、型号等种类繁多，具体的结构参数也大都是与UL线缆产品一致，标准相对比较宽泛，没有对材料、结构进行严格限制，只要能够符合充电电缆基本的性能要求即可。欧洲生产和制造的电动汽车充电电缆产品主要是依据欧洲标准协调文件HD22.4和HD22.12生产制造的。HD22.4规定了额定电压450/750V及以下乙丙橡皮绝缘和乙丙橡皮/氯丁橡皮及其相当混合物护套软电缆，HD22.12规定了额定电压450/750V及以下耐热乙丙橡皮绝缘和乙丙橡皮/氯丁橡皮及其相当混合物护套软电缆。两个文件的主要技术要

求见表1。

表1 欧洲充电电缆产品依据标准技术要求

 
 HD 22.4
 HD 22.12
 
主要型号
 H07RN-F
 H07BB-F

 
 
额定电压
 450/750V
 450/750V
 
结构
 线缆芯数1，2，3，4，5

也可以采用6-36芯 1.5mm2或2.5 mm2

6-18芯4 mm2
 线缆芯数1，2，3，4，5

 
 
导体
 Class 5
 Class 5
 
绝缘厚度
 0.8mm-3.0mm

 
 0.8mm-3.0mm
 
护套厚度

 
 护套厚度≥2.4mm EM 2型

护套厚度≤2.4mm EM2型

EM2型+EM3型

 
 护套厚度≥2.4mm EM 2型

护套厚度≤2.4mm EM2型

EM2型+其它

 
 
主要试验

 
 电气性能试验、结构尺寸、绝缘机械物理性

能、护套机械物理性能、电缆相容性试验、成品电

缆机械强度、在火焰条件下的试验、低温试验、绝

缘的耐臭氧试验等

 
 电气性能试验、结构尺寸、绝缘机械物理性能、

护套机械物理性能、电缆相容性试验、成品电缆机械强

度、在火焰条件下的试验、低温试验、绝缘的耐

 
 

 

HD22.4和HD22.12两个协调文件虽然在结构等要求方面能够满足充电电缆要求，但是其并非是充电电缆产品标准，内容不能完全满足充电电缆全部技术要求和使用要求，随着电动汽车技术的发展和进步，欧洲电缆制造商已经意识到需要独立的充电电缆产品标准来指导生产。IEC 60245和IEC 60227电线电缆标准分别为额定电压为450/750V及以下橡皮绝缘电缆和额定电压为450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆国际标准，是低压电气装备线中为重要的两个标准，标准中的部分绝缘材料和护套材料可满足充电电缆的基本技术要求，

因此市场上大多数充电电缆产品均以该两项标准为依据生产，但随着充电电缆技术的进一步发展以及使用要求的提高，该两项标准在充电电缆的技术要求方面也出现了较大的

技术差异。

2.2 标准适应性分析

电动汽车充电电缆在使用过程中需要经常移动，属于移动式软电缆，其需要有相当的柔软性，因此使用的绝缘材料和护套材料也需要具有很好的柔性。从这一方面考虑，在IEC 60245和IEC 60227两个标准中，规定的可在移动场合使用的电缆绝缘材料和护套材料，有部分材料（如PVC/D型聚氯乙烯混合物绝缘材料和SE 3型橡皮混合物护套材料等）能够满足充电电缆的技术要求，因此，在早期研制和制造的充电电缆产品中，大多数产品引用该两项标准作为依据。由于充电技术的交互性，充电电缆不仅承担从连接的配电网络中传输能量至电动汽车，还具有传递车辆的信息（如充电电流控制、车辆电压信息、绝缘监测等）和充电动作控制等功能，是一类兼具能量传输和信息传递的综合型电缆。

典型的三相充电电缆结构如下图所示 

图 典型三相充电电缆结构简图

 

其中包含3根充电动力线芯、1根中性线（3 N线－中性线）、1根保护性接地线（1 PE线－接地线），2根作为监测用的小截面线芯，整根电缆的绝缘线芯为5大，2小共计7根。其中5根动力线芯为三相五线制供电模式，2根监测线芯担负起信息传递的作用。根据不同的充电模式，电缆可能出现的芯数不同；在采用交直流复合充电插头模式时，充电电缆的芯数则会更多。而IEC 60245、IEC60227标准中规定的电缆的大芯数为5芯，绝缘线芯的数目少于充电电缆的需求；且为适应三相四线制、三相五线制的多芯电缆其结构多为等截面的结构，而不是充电电缆的大线芯加小线芯的结构。因此，从功能和结构角度考虑，IEC 60245、IEC60227中电缆的功能和结构要求已不能满足充电电缆的使用要求。3 充电电缆标准化方向由于电动汽车充电电缆的使用要求不同于传统的电线电缆，目前的电线电缆标准难以覆盖充电电缆的所有使用要求因此需要制定独立的充电电缆产品标准，以推动产业健康发展。综合考虑充电电缆的机械性能要求、电气性能要求以及安全性、环保性和使用寿命等要求，新型的低烟无卤阻燃材料、聚酯型弹性体、聚氨酯材料等更适合用于充电电缆的绝缘材料和护套材料，已经成为充电电缆产品的发展方向。新型的无卤材料因不含有卤素，燃烧时无有害气体和腐蚀气体产生，同时具有发烟量少和良好的阻燃性能，具有较高的安全性；在机械性能方面，无卤材料和聚酯型材料与IEC 60245和IEC 60227标准中规定的材料相比，具有更高的机械性能，可以确保充电电缆使用过程中的可靠性和寿命，新型材料的主要技术指标与IEC 60245标准中规定的材料的技术指标对比如表2和表3所示，其中，IEV-1为无卤热塑性聚烯烃类材料或聚酯类材料，EVI-2为无卤热固性聚烯烃或乙丙橡皮混和物。

表2 热塑性材料的主要技术指标对比

 
 EVI-1
 IE3(IEC 60245 )
 
抗张强度
 ≥15.0Mpa
 ≥6.5Mpa
 
断裂伸长率
 ≥300%
 ≥200%
 

 

 

表3 热固性材料的主要技术指标对比

 
 EVI-2
 IE4(IEC 60245 )
 
抗张强度
 ≥8.0Mpa
 ≥5.0Mpa
 
断裂伸长率
 ≥200%
 ≥200%
 
老化温度
 135℃×168h
 100℃×168h
 

表4 新型护套材料的主要技术指标

 
 EVM-1
 EVM-2
 
抗张强度
 ≥20.0Mpa
 ≥10.0Mpa
 
断裂伸长率
 ≥300%
 ≥150%
 
老化温度
 110℃×168h
 135℃×168h
 

 

充电电缆护套层由于具有保护电缆的作用，并且在使用过程中可能会遇到较大外力的拉伸，因此需要更高的机械性能，新型的聚氨酯护套材料以及无卤阻燃热固性聚烯烃或乙丙橡皮混合物等护套材料，具有较高的抗张强度，明显**IEC60245和IEC60227标准中材料的性能，其主要技术指标如表4所示，其中EVM-1为聚氨酯护套材料，EVM-2为无卤阻燃热固性聚烯烃或乙丙橡皮混合物，新型材料具有良好的机械性能，而目前IEC还没有这两种材料的电线电缆产品标

准。目前，新型的绝缘材料和护套材料已经成为充电电缆产品材料的发展趋势，具有广阔的发展空间和发展潜力；此外，

聚氯乙烯材料、交联聚乙烯材料等在充电电缆中也已经具有一定的应用。为保证充电电缆产品的规范发展，相应的充电电缆标准应尽早建立，为充电电缆产品的研究和生产提供依据。

4 结论

电动汽车充电电缆作为近期出现的新型电线电缆，具有*特的使用要求，现有的电线电缆产品标准不能够满足其性能

要求，需要单独制定充电电缆产品标准，为研发和生产制造提供依据；新型的电线电缆材料能够满足充电电缆使用要求，适合用于充电电缆产品中，已成为充电电缆材料的发展方向，需要尽快制定以新型材料为基础的充电电缆产品标准。