高压线束零部件—导线专场系列一

来源：线束世界•作者：线束世界-Jimmy•2022-02-15 16:49

高压导线的分类

高压导线按工艺特性可分为单芯导线和多芯导线，其区别在于多芯导线由多个单芯线组成，从本质上来说，每个单芯线的电性能参数和结构尺寸参数与单芯导线并无区别，如多芯电缆内有用于信号传输，需要采取单独屏蔽措施，保证信号不丢失。

单芯带屏蔽导线示意图

多芯带屏蔽导线示意图

高压导线还可按是否带有屏蔽层，区分为非屏蔽导线和屏蔽型导线。

单芯屏蔽高压电缆

单芯非屏蔽高压电缆

除了单芯屏蔽线，单芯非屏蔽高压线，多芯屏蔽高压线，多芯非屏蔽高压线这四种排列组合而成的导线外，还可根据如下特征对高压导线进行分类。

特征	分类
线芯截面积	0.13mm²~120mm²
线芯材质	以铜为线芯的高压导线
线芯材质	以铝为线芯的高压导线
绝缘层厚度	薄壁高压导线
	标准壁厚高压导线
	厚壁高压导线
耐温等级	标准耐温等级高压导线85℃~125℃
耐温等级	超高耐温等级高压导线 250℃

其他高压导线的分类列表

高压导线的构成

我们以单芯带屏蔽导线为例，对高压导线的构成进行详细说明。

自外向内解剖高压导线，可见如下结构示意图。

高压导线由二次护套(也成为外绝缘层)、铝箔、屏蔽编织层、内绝缘层和芯线(导体)组成。

行业标准可参照《QC-T1037道路车辆用高压电缆汽车行业标准》、《新能源汽车用高压电缆TCAS 356-2019》。

部分高压导线在屏蔽层和二次护套之间有一层包带，包带的作用是方便生产压接端子时对绝缘层进行剥离，类似无纺布的材料，缠绕在导线上，起到一定的隔离作用。

高压导线的主要结构尺寸参数也是围绕这几层元素，包括二次护套外径、内绝缘层直径、导体直径、单根铜线直径、铜线根数等。

高压导线解剖图

高压导线绝缘层的作用

高压导线绝缘层主要有以下几个作用。

(1) 绝缘：防止芯线与其他外部导体接触，导致回路短路。

(2) 保护芯线：避免内部线芯受到液体及外部器件的磨损。

(3) IP防护：包括防尘、防水、防触碰(人体保护)。

(4) 零件布置：为高压线束提供一定的柔韧性，便于高压线束在车身上布置。

(5) 防刮磨，阻燃等在耐候性和可靠性方面的特殊作用。

高压导线绝缘层材料性能

和低压导线仅有外绝缘层不同的是，高压导线有内外两层绝缘层，外绝缘层也常被称为二次护套。内外绝缘层的制造材料一般有XLPO(交联聚烯烃)，SIR(硅橡胶)和TPE(热塑性弹性体)三种。

项目	SIR	XLPO	TPE	差异说明
温度等级	180℃~200℃	125℃~150℃	125℃	硅胶的主要特性之一是耐热性能好，在高温环境(150℃左右)下的压力变形量10%左右，适合应用于前舱或温度要求高的场合。耐温水平：SIR＞XLPO＞TPE(其中TPE属于热塑性材料，长期使用有开裂风险。)
硬度	60~70 ShA	75~95 ShA	80~95 ShA	硅胶的特征之二是柔软，弯曲半径更小，对于屏蔽型导线，使用硅胶的优势更为明显。相比于TPE和XLPO(交联聚烯烃)在弯曲半径小的时候，存在开裂风险，硅橡胶长期运行的稳定性更高。最小弯曲半径：SIR＜TPE＜XLPO。
抗张强度	8~10	10.3	10.3	XLPO材料的强度要优于硅胶，强度水平：XLPO＞TPE＞SIR。
断裂伸长率	400~ 600	200	400	硅胶的断裂伸长率要优于XLPO，短期老化后的伸长率保留值大于100%，优于XLPO材料。伸长率水平：SIR＞TPE＞XLPO。
抗撕裂强度	10~25	15	15	硅胶的硬度较难通过组成材料的改变而改变，因此不同制造商之间生产的硅橡胶，硬度基本相当。普通硅胶的撕裂强度10左右，高抗撕硅胶裤型撕裂可达25N/mm，跟耐温水平、阻燃水平等相关。
耐汽油变化率	＜40	＜15	＜15	硅橡胶可以通过除汽油浸泡外所有的液体试验。其耐汽油水平较差，变化率在40%左右，但这对电动汽车来说，不是关键指标。耐汽油水平：XLPO＞TPE＞SIR。
阻燃等级	V0	V0	V0	XLPO材料的阻燃性要优于硅胶，但都能通过成品阻燃测试。阻燃水平：XLPO＞SIR＞TPE。
比重	1.15~1.2	1.45	1.15	硅胶比重相对较小，有利于整车轻量化设计。比重值：TPE＜SIR＜XLPO。
短期老化	205℃10d 225℃10d	150℃10d 175℃10d	150℃*10d	硅胶的老化性能优秀，耐温等级高。老化性能：SIR＞XLPO＞TPE。
长期老化	180℃3000h 200℃3000h	125℃3000d 150℃3000d	125℃*3000h	硅胶的老化性能优秀，耐温等级高。老化性能：SIR＞XLPO＞TPE。
热过载	230℃6h 250℃6h	175℃6h 200℃6h	175℃*6h	硅胶的耐收缩性能佳。老化性能SIR＞XLPO＞TPE。
额定温度下的参考载流量	400/420A	340/360A	340/360A	在环境温度40℃的情况下，相同规格(50mm²)的额定载流量高，但温升指标差异不大。硅橡胶线载流量大，应对长时间满负荷运行要求，能够节省导体截面，适用于高压导线。额定载流量水平：SIR＞XLPO＞TPE。
加工性能	电缆表面粘度相对较大需要良好的放线技术	加工方便	容易回缩表面印字不牢靠
产能效率	较慢	快需要辐照	快不需要辐照	由于橡胶产品需要高温和时间，相对生产速率较慢。
成本	价格贵	相对便宜	稍贵	硅橡胶的生产成本高。
屏蔽效果	好	好	好	屏蔽效果主要和屏蔽层的组成和机构有关，与绝缘层无关。

常见绝缘材料的性能对比表

结合以上三种材料的特性对照表，可以得出三种材料在应用层面的区别：

XLPO的应用范围较广，与电机接触的部分，使用寿命较弱，TPE材质多适用于大规格线材及通信导线。

SIR硅橡胶除了以上特性外，还具有较好的密封性，在高温高压下，形变量小，适用于需要耐高温，安装空间小，弯曲半径小的场合，作为电动车高压导线的绝缘层材料，是再合适不过的了。

图-SIR硅橡胶在不同温度下的拉升强度和断裂伸长率

图-SIR 硅橡胶在不同温度下的机械强度和撕裂强度

图- SIR硅橡胶在不同油品中的耐油测试的体积变化率

图- SIR硅橡胶在200℃，3000小时的老化试验中的表现

高压导线屏蔽层的作用

电动汽车高压电缆承受的电压较高(额定电压最高600V)，电流较大(额定电流最高600A)，电磁辐射较强。虽然高压导线本身并不会产生很大的电磁干扰，但导线的耦合电压和耦合电流基本都来自于导线连接的终端，即高压用电器。导线两端，即端子压接处，集中存在电磁干扰。因此，目前绝大部分的高压导线都设计了抗电磁干扰的屏蔽结构，采用同轴结构，利用内导体和外导体(屏蔽层)的共同作用，导线内的磁场成同心圆分布，而电场从内导体指向并止于外导体，使电缆周围外部的电磁场为零，即屏蔽了电磁辐射，又消除该区域的耦合电压和耦合电流。

高压线束零件在整车的电磁兼容(EMC)测试中，需要满足ISO 14572的要求，转移阻抗≤31mΩ/m，屏蔽衰减≥70dB，满足整车EMC要求。