充电电缆是新能源汽车和电动车的重要部件。目前,国际市场中常用的新能源汽车充电电缆标准主要包括欧洲标准EN50620和国际标准IEC62893。
充电桩电缆目前主要使用TPU材料、TPE材料、XLPE材料以及ERP材料等生产绝缘层或护套层。其中,充电电缆护套层目前主要使用TPU材料生产,高耐磨和抗机械损伤能力。而绝缘层则按照不同电缆企业的需求,会使用XLPE、EPR或TPE等材料生产绝缘层。
本文将从材料工程角度,对EN50620和IEC62893进行对比分析,并结合EVM-1/EVM-2、EVI-1/EVI-2等级要求,介绍不同材料体系的性能差异、测试方法、测试条件以及工程应用选择。
新能源汽车充电模式的发展,使充电电缆面对的工作环境发生了明显变化。
早期新能源汽车主要采用交流慢充方式,充电功率相对较低,电缆设计重点集中在柔韧性、安全性以及用户操作体验。而随着新能源汽车续航焦虑增加,直流快充技术快速发展,充电电缆开始面对更高电压、更大电流以及更高热负荷。
EN50620和IEC62893正是在这样的背景下形成的两套重要标准体系。
EN50620主要应用于欧洲市场,其重点是新能源汽车充电连接电缆的安全和可靠性。欧洲大量家庭和公共停车场采用交流充电模式,因此该标准对于电缆柔软性、机械性能、低温性能以及无卤环保要求较为关注。
IEC62893则更加国际化,覆盖范围更广,更适用于全球新能源汽车市场。随着800V新能源汽车平台以及大功率直流充电技术发展,IEC62893对于高电压充电电缆应用具有更强适应性。
从工程角度来看,两个标准并不存在简单的高低之分,而是对应不同应用需求。
EN50620更适合强调柔性和日常使用体验的充电电缆产品,而IEC62893更加符合未来直流快充和高功率充电的发展方向。
| 对比项目 | EN50620 | IEC62893 |
| 标准定位 | 欧洲电动汽车充电电缆标准 | 国际电动汽车充电电缆标准 |
| 主要应用 | 交流充电、连接电缆 | 交流及直流充电 |
| 电压范围 | 450/750V等级 | 最高0.6/1kV AC等级 |
| 导体最高工作温度 | 90℃\105℃ | 90℃\105℃ |
从材料设计角度看,标准差异直接影响配方选择和应用领域。
例如,一根用于家庭交流充电的充电电缆,需要用户每天操作,因此材料不能过硬,否则会影响使用体验。
而一根用于高速服务区的直流快充电缆,则需要承受长期拖拽、车辆附近摩擦以及更高温升环境,因此护套材料必须具备更高耐久性。
电动汽车充电电缆主要由导体、绝缘层、屏蔽层和护套组成。其中,绝缘层直接包覆导体,主要任务是保证电气隔离,防止漏电和击穿;护套位于最外层,需要抵抗外界环境影响,因此承担机械保护功能。
由于功能不同,材料选择也不同。
在护套方面,TPU逐渐成为高性能充电桩电缆的重要选择。
TPU是一种热塑性聚氨酯弹性体,相比普通PVC或者一般热塑性材料,它具有更高的耐磨性能、抗撕裂性能以及弹性恢复能力。
充电桩电缆在实际使用过程中,常会遇到以下情况:
用户拖动电缆;
电缆表面长期与地面摩擦;
冬季低温弯折;
如果护套材料机械性能不足,长期使用后容易出现表面磨损甚至裂纹扩展。
TPU的优势就在于,它能够在保持柔软性的同时提供更高机械保护能力。因此,在高频使用的电动汽车充电电缆中,TPU是电缆护套层的首选。
在EN50620体系中,EVM代表新能源汽车充电电缆护套材料等级。
EVM-1主要面向普通使用环境,例如家庭交流充电或者低频率使用场景。
这类产品对于护套的要求主要集中在:
柔韧性
基本机械强度
耐环境性能
而EVM-2则针对更加严苛的应用条件,例如公共充电桩、高频率使用环境以及户外安装场景。
两者最大的区别并不是简单的材料强弱,而是设计目标不同。
家庭交流充电设备可能每周使用几次,而公共直流充电站中的充电电缆可能每天经历大量插拔和拖动。因此,EVM-2需要更高的耐磨性和长期机械可靠性。
在实际材料开发中,EVM-2护套通常更倾向采用高性能TPU材料。
EVI表示新能源汽车充电电缆绝缘材料等级。
EVI-1体系更加关注柔软性和加工性能,因此TPE材料应用较多。
TPE具有橡胶般弹性,同时保留热塑加工优势。在交流充电应用中,例如7kW、11kW家庭充电桩,电缆需要经常弯曲和收纳,因此TPE能够提供更好的使用体验。
相比之下,XLPE更适用于高可靠性要求的直流快充场景。
XLPE即交联聚乙烯,通过交联结构提高材料稳定性,使其在高温环境下保持更好的机械和电气性能。
直流快充过程中,电缆内部产生更高热量,同时长期承受电场作用。如果绝缘材料耐热性能不足,容易发生老化。
因此,在EVI-2应用中,XLPE具有明显优势。
新能源汽车充电电缆是否满足标准,并不是看材料名称,而是需要通过完整测试验证。目前主要测试方法参考IEC60811系列标准。
EN50620 是产品标准,里面引用 IEC 60811、IEC 60245 等试验方法;IEC62893 同样引用 IEC60811 试验方法,但不同材料型号(EVI-1、EVI-2、EVM-1、EVM-2)对应的最低要求并不完全一致。
拉伸测试用于评价绝缘层和护套材料的机械可靠性。
测试依据:IEC60811-501。
测试方法是将材料制成标准试片,通过拉伸设备测量最大承受力以及断裂伸长率。
对于电动汽车充电电缆材料,通常要求材料的性能达到以下水平:
拉伸强度≥10MPa
断裂伸长率≥300%
新能源汽车充电过程中,导体长期发热,因此材料必须经过热老化验证。
测试依据:EC60811-401。
典型测试条件:135℃x168小时。
测试前后比较:拉伸强度变化和断裂伸长率变化。
常见要求:
拉伸强度变化≤±30%
断裂伸长率变化≤±30%
该测试主要用于评价TPE、XLPE以及TPU材料长期耐热能力。
热延伸测试主要针对XLPE等交联材料。
测试条件:温度-200℃;机械负荷-20N/cm²。
测试内容包括:高温状态伸长率;冷却后的永久变形。
典型要求:
最大伸长率≤175%
永久伸长率≤15%
该测试可以判断XLPE交联程度是否满足长期运行要求。
EN50620是产品标准,里面引用 IEC60811、IEC60245等试验方法;
IEC62893 同样引用 IEC60811 试验方法,但不同材料型号(EVI-1、EVI-2、EVM-1、EVM-2)对应的最低要求并不完全一致。
有些性能(例如拉伸强度)是材料型号决定最低值,不是整个标准统一规定一个数字。
| EN50620 / IEC62893 主要材料试验项目对比 | |||||
| 测试项目 | 试验方法 | 测试条件 | EN50620要求 | IEC62893要求 | 评价目的 |
| 拉伸强度、断裂伸长率 | IEC 60811-501 | 常温23℃±5℃ | 根据EVI/EVM材料类型规定最低值 | 根据材料类型规定最低值 | 验证材料基础机械性能 |
| 热老化 | IEC 60811-401 | 135℃×168h(不同材料略有差异) | 老化后机械性能变化满足标准要求 | 同EN50620 | 验证长期耐热能力 |
| 热延伸(Hot Set) | IEC 60811-507 | 200℃、20N/cm² | XLPE必须进行 | XLPE必须进行 | 验证交联质量 |
| 低温卷绕 | IEC 60811-504 | -25℃或-35℃(不同型号) | 不得开裂 | 不得开裂 | 验证低温柔性 |
| 耐臭氧 | IEC 60811-403 | 臭氧箱规定浓度 | 表面无裂纹 | 表面无裂纹 | 验证耐候性 |
| 耐油 | IEC 60811-404 | IRM902油、100℃×24h | 老化后满足机械性能要求 | 同EN50620 | 验证耐油能力 |
| 耐磨 | IEC60811相关方法 | 往复磨耗 | 满足标准规定 | 满足标准规定 | TPU护套重点项目 |
| 阻燃 | IEC60332-1-2 | 单根垂直燃烧 | 合格 | 合格 | 防止火焰蔓延 |
| 无卤 | IEC60754 | 燃烧释放气体 | pH≥4.3,电导率≤10μS/mm | 相同 | 降低腐蚀性烟气 |
| EVI绝缘材料最低机械性能要求(典型值) | ||
| 项目 | EVI-1(TPE) | EVI-2(XLPE) |
| 拉伸强度 | ≥10 MPa | ≥12.5 MPa |
| 断裂伸长率 | ≥300% | ≥200% |
| 热老化后拉伸变化 | ±30%以内 | ±30%以内 |
| 热老化后伸长变化 | ±30%以内 | ±30%以内 |
| 热延伸 | 不适用 | ≤175% |
| 永久变形 | 不适用 | ≤15% |
| EVM护套材料最低机械性能要求 | ||
| 项目 | EVM-1 | EVM-2(TPU) |
| 拉伸强度 | ≥10 MPa | ≥12.5 MPa |
| 断裂伸长率 | ≥300% | ≥300% |
| 热老化后性能变化 | ±30%以内 | ±30%以内 |
| 耐磨性能 | 满足标准 | 要求更高 |
| 抗撕裂 | 常规要求 | TPU优势明显 |
| 低温卷绕 | 不开裂 | 不开裂 |
对于充电电缆制造企业而言,真正合理的材料方案并不是选择单一高性能材料,而是根据EN50620和IEC62893标准要求,结合EVM-1/EVM-2以及EVI-1/EVI-2等级特点,在TPU、TPE和XLPE之间进行科学匹配,从而开发出满足新能源汽车未来发展的高可靠充电桩电缆。
随着新能源汽车充电功率不断提升,不同充电场景对护套和绝缘材料提出了差异化要求。安高瑞针对交流充电、直流快充以及户外公共充电站等应用,可根据产品定位选择不同的材料体系。
| 安高瑞新材料公司电动汽车充电桩电缆材料方案 | ||
| 应用场景 | 推荐材料 | 推荐等级 |
| 家用交流充电电缆(AC) | TPE绝缘+TPU护套 | EVI-1 + EVM-1 |
| 商业交流充电桩电缆 | TPE绝缘+TPU护套 | EVI-1 + EVM-2 |
| 直流快充电缆(DC) | XLPE绝缘+TPU护套 | EVI-2 + EVM-2 |
| 超快充及高压平台(800V及以上) | XLPE绝缘+高性能TPU护套 | EVI-2 + EVM-2 |
| 其他更多类型的材料解决方案;可定制; | ||
| 产品型号 | 材料类型 | 适用标准 | 推荐应用 |
| 85518 | TPU护套料 | EN50620\IEC62893\CQC33594 | 交流及直流充电电缆护套 |
| 92170 | TPE绝缘料 | EN50620、UL | AC交流充电电缆绝缘 |
| 92431 | XLPE绝缘料 | IEC62893 | DC直流快充电缆绝缘 |
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