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新能源汽车高压线束主要部件(连接器、线缆)

发布时间: 2020-09-10 发布人:admin

【导语】:新能源汽车高压线束主要由连接器、端子、电线、罩等部件组成。新能源汽车的高压线束可以根据不同的电压等级配置在电动车内外。主要应用于配电箱内线束的信号分配,高效、高质量地传输电能,屏蔽外部信号干扰。

 

 

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一、产业链及部件构成

 

 

 

 
 

图表1 汽车线束产业链

      一、产业链及部件构成

      汽车线束是车辆电器元件工作的桥梁和纽带,是车辆的电力和信号传输分配的神经系统。汽车线束产品属于汽车零部件,处于整个汽车产业链的中游,其上游产业为铜材、橡胶、塑料、电线线材等,下游则主要为汽车整车制造商及部分零部件配套供应商。

 

 

 

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二、连接器概述

  

                                                                                                        图表 2 新能源汽车高压线束材料及应用部件

      连接器是完成信号传递和能量传递的重要功能元件。当两个设备、组件和系统在彼此之间传输光、信号和电流时,需要具有匹配功能和结构的连接器。因此,连接器是整个电子设备必不可少的基本元件。

      单从技术上看,连接器有三种基本的划分办法:

      按外形结构:圆形和矩形(横截面);

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      按工作频率:低频和高频(以3MHz为界);

      按标准性:应用型和标准型,前者一般需要定制,后者设计固定,应用场景广泛;

      此外,考虑到连接器的技术发展和实际情况,从其通用性和相关的技术标准,连接器可以分为低频圆形连接器、矩形连接器、印制电路连接器、射频连接器、光纤连接器。

 

                                                                                                        图表 3 连接器的分类

         连接器的基本性能可分为三大类:即机械性能、电气性能和环境性能。

 

 

                                                                                                          图表 4 连接器的性能

      新能源汽车用高压连接器是机电一体化产品,主要由接触件、绝缘体、壳体及附件四部分构成,其中:接触件是连接器完成光、电信号连接的核心部件,通过接触件的插合完成车辆在行车中所需的光、电信号的连接;绝缘体和外壳主要起固定、绝缘和机械保护作用。制造过程集电气性能设计、数控机械加工、冲压工艺技术、塑压工艺技术、精密压铸工艺技术、严格的试验手段等多元技术组合于一体。

 

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      由于高压连接器的质量和精度直接影响连接器的电气、机械和环境性能,进而影响电动汽车的行驶安全,因此高压连接器具有较高的质量要求和制造精度,属于连接器领域高附加值的高端产品。

 

 

 

 

 

 

 

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三、连接器市场特征

      国际市场上,连接器市场的领导厂商主要被美国、德国、日本、法国四个国家和地区的厂商所占据,基本上己经形成寡头垄断的竞争格局。

 

      经过多年的技术积累和新能源汽车的早期布局,我国连接器在设计能力和自动化生产能力上都达到了新能源汽车连接器所要求的技术水平。在下游厂商本地化和技术能力积累充分的前提下,国内厂商占据了新能源汽车连接器的制高点,在这一新领域实现了弯道超车,打破了外商在传统汽车连接器中的垄断地位。

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      整车厂对高压连接器的安全性、稳定性、抗干扰性等有着严格的考核时间(一般2-3年),一旦双方合作关系确立,整车厂商通常不会轻易变换其配套零部件供应商,市场份额也较为稳定。

      目前国内能批量供货的高压连接器厂商有:中航光电、永贵电器、江苏瑞可达等为数不多的企业,近年来,二线企业也开始成长起来。单从销售规模来看,国内市场方面中国企业也逐渐崛起。

 

 

 

 

 

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四、线缆概述

       汽车线束用线缆类型受线束所处的环境和功能的影响。例如:发动机、动力电池等周围环境温度高,腐蚀性气体和液体也很多。因此,一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线;行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性,所以要选用冷弹性导线保证其正常工作;自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油,其温度稳定性要好;弱信号传感器要用屏蔽导线,例如爆震传感器和曲轴位置传感器、ABS轮速传感器等;门内线耐弯曲性要求高等。

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       汽车线束常用的导线通常使用多股绞介铜导线,绝缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。

 

      目前自主汽车品牌使用导线种类主要包括日标导线和德标导线。日标导线使用的种类主要包括:AV、AVSS、AVSSX、AVX、AEX;德标导线使用的种类主要包括:FLRY-B、FLR9Y-B。

 

       传统汽车是以汽油发动机为动力,传统汽车导线作用是传输控制信号,承受的电流和电压都很小,故电线直径较小,结构上也仅是导体外加绝缘,很简单。但根据电动汽车高压电缆的使用要求,高压电线主要起传输能量的作用,需把电池的能量传输到各个子系统,因此所设计的电动汽车高压线束必须满足高压大电流传输。

 

       电动汽车高压电缆承受的电压较高(额定电压最高600 V),电流较大(额定电流最高600 A),电磁辐射较强,故电缆的直径明显增大,同时为了避免电磁辐射对周围电子设备产生强烈电磁干扰,影响其他电子设备正常运行,电缆还设计了抗电磁干扰屏蔽结构,即采用同轴结构,利用内导体和外导体(屏蔽)共同作用,电缆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,亦即屏蔽了电磁辐射,从而确保电动车正常运行。

 

      早期汽车线缆用绝缘材料主要是PVC(聚氯乙烯),但PVC中含有铅,对人体有害,近些年来逐渐被LSZH(低烟无卤材料)TPE(热塑性弹性体)、XLPE(交联聚乙烯)、硅橡胶等材料替代。

 

      由于电动汽车高压电缆在满足高压大电流、抗电磁干扰的同时还要满足耐磨和阻燃等要求,因此对这些材料性能进行了对比:

 

      1)LSZH可分为PO(聚烯烃)类和EPR(乙丙橡胶)类两大类,其中以PO类电缆料为主流。PO类LSZH阻燃电缆料的配方中有大量的Al(OH)3、Mg(OH)2无机阻燃剂,从而使该电缆料具有较好的阻燃、低烟、无卤、低毒等特性,但同时也使其在物理机械性能、电气性能以及挤出工艺性能等方面与其他非阻燃材料及含卤阻燃材料存在差异。

 

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     2)TPE是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的高分子材料,在常温下显示橡胶的高弹性,在高温下又能塑化成型,但该材料不耐磨,不能满足电动汽车高压线束的使用要求

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      3)XLPE是由耐温等级为75℃的普通PE(聚乙烯)材料经过辐照交联后制得的,其耐温等级可达到1500C,并具有优良的物理机械性能、抗过载能力及长寿命等特点,但不阻燃。

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        4)硅橡胶的击穿电压高,故具有耐电弧性、耐漏电痕迹性、耐臭氧性,其同时具有良好的耐高低温性,耐高温可达2000C,绝缘性能良好,在高温高湿条件下性能稳定、阻燃。在对比上述材料性能后,硅橡胶因具有物理机械性能良好、使用寿命长、价格低廉等优点而成为了电动乘用车高压电缆绝缘材料的首选。

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五、线缆市场特征

                                                                                                                            (高压交联XLPE与硅胶电缆图例)

      车内高压线缆主要选用交联聚乙烯绝缘电缆XLPE或硅橡胶电缆。国内厂商XLPE为主成本低、国外厂商硅胶线为主性能好。

 

      由于汽车高压线缆才起步不久,国内生产厂商还处于向国外产商学习摸索的阶段,目前用量还较小,价格偏高,后期规模化生产后价格和成本都会回落。

 

     目前XLPE工艺较成熟,生产厂商可以添加交联母粒子直接生产,成本及工期都较低,国内车厂主要选择使用XLPE,主流厂商有鑫宏业、亨通光电、宝兴电缆、奥美格、科宝光电等。而硅橡胶线缆高度的耐高温性(-50℃-180℃)与柔软性,非常有助于车内布线,国外厂商主要选择硅橡胶线缆,如科洛普、莱尼、住电、Kroschu。国内厂商也在尝试硅橡胶线缆的开发,主要难点在于硅橡胶材料的合成比例及工艺的优化,目前国内硅胶线主要是进口,国内涉及到该领域的有鑫宏业、亨通、华澄、卡倍亿。

 

 

 

 

 

 

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