IEC 62893-1:2017+AMD1:2020 CSV (Ed 1.1) 将控制导引 CP(Control Pilot)和邻近导引 PP(Proximity Pilot)芯线归类为安全关键信号通道——最小截面 0.5mm²、推荐 EVI-1 绝缘(抗张强度 ≥15 N/mm²、伸长率 ≥300%)、须通过 135°C/7d 热老化、经弯折和环境测试后保持信号完整性(电压耐受、绝缘电阻、连续性),绿色和黄色(非组合形式)严禁用于 CC/CP 芯线标识。
1. 什么是控制芯线(CC)和导引芯线(CP)
1.1 标准定义(Clause 3.1.5)
IEC 62893-1 在术语定义条款 3.1.5 中给出了控制芯线(control core)和导引芯线(pilot core)的定义:
Control core (CC) / Pilot core (CP):服务于基本控制功能(basic control function)以操作电动汽车供电系统(EV supply system)的芯线。
标准明确指出,该定义的详细内容见 IEC 61851-1。这意味着你如果需要理解 CC/CP 在充电协议中的具体电气特性和通信功能,必须同时参考 IEC 61851-1。
| 术语 | 英文 | 标准定义来源 | 功能性质 |
|---|---|---|---|
| 控制芯线 | Control Core (CC) | IEC 62893-1, 3.1.5 | 基本控制功能 |
| 导引芯线 | Pilot Core (CP) | IEC 62893-1, 3.1.5 | 基本控制功能,导引/通信 |
工程提示:在充电电缆设计语境中,"控制芯线"是一个通用大类,CP(Control Pilot)和 PP(Proximity Pilot)都是其典型成员。但标准将它们统一归入 "control core or pilot core" 的处理范畴——无论你叫它 CC 还是 CP,下文所述的设计要求都适用。
1.2 CP/PP 功能背景:为什么 CC/CP 是安全关键信号
在理解 CC/CP 的设计要求之前,你需要先理解它们在充电系统中的安全角色:
| 信号线 | 全称 | 功能 | 安全意义 |
|---|---|---|---|
| CP | Control Pilot | EV 与 EVSE 之间的双向通信线 | 控制充电启动/停止、电流容量协商、故障状态检测 |
| PP | Proximity Pilot | 检测插头连接状态 | 确认充电枪已插入、检测电缆额定容量(通过电阻编码) |
CP 的工作方式(基于 IEC 61851-1):
EVSE ──[CP 信号]──→ EV
←──[电压检测]──
PWM 占空比 = 可用电流容量
电压电平 = 连接状态/充电阶段
CP 通过 PWM(脉宽调制)信号的占空比告知电动汽车可用最大电流,EV 通过改变 CP 线电压来反馈连接状态和充电准备情况。如果 CP 线中断或短路,充电过程会立即停止——这是安全保护机制的一部分。
PP 的工作方式:
EVSE ──[PP 信号]──→ 充电枪 → EV
检测电阻值:断开 = ∞Ω(无连接)
插入 = 电缆编码电阻
PP 通过检测插头与插座之间的电阻值来判断连接状态。内置在充电枪中的编码电阻同时告知 EVSE 电缆的额定载流能力。PP 线的开路或短路可能导致 EVSE 误判连接状态,引发安全隐患。
工程提示:CP 和 PP 都不是电力传输通道。它们的芯线截面远小于动力芯线(通常仅 0.5-1.5 mm²),但设计要求严格程度不亚于动力芯线——因为信号丢失或错误可能比电力中断更危险(如误判充电状态导致带电拔枪)。
2. 芯线标识要求(Clause 7)
IEC 62893-1 Clause 7 对芯线标识做出了明确要求。你需要清楚三个层次的规定:
2.1 标识方式选择(Clause 7.1)
| 芯线类型 | 标识方式 | 依据 |
|---|---|---|
| 动力芯线 (Power Cores) | 颜色标识(按 7.2) | Clause 7.1 |
| 导引芯线、控制芯线或附加芯线 | 颜色标识(按 7.2)或 编号标识(按 7.3) | Clause 7.1 |
也就是说,CC/CP 的标识方式有两条路可以选择——颜色或编号。你可以根据产品设计和目标市场需求,选择其中一种。
2.2 颜色标识要求(Clause 7.2, 7.2.1)
如果你选择用颜色标识 CC/CP,必须遵守以下规则:
| 要求 | 内容 | 依据 |
|---|---|---|
| 可辨识性 | CC/CP 的颜色必须清晰可辨 | Clause 7.2 |
| 与动力芯线区分 | CC/CP 颜色必须与动力芯线颜色不同 | Clause 7.2.1 |
| 禁用颜色 | 绿色和黄色(非组合形式)不得用于 CC/CP | Clause 7.2.1 |
为什么禁用绿色和黄色?
这个禁令的核心原因是安全混淆风险:
| 颜色 | IEC 国际约定 | 滥用后果 |
|---|---|---|
| 绿/黄双色 | PE(保护接地) | 已被独占,严禁他用 |
| 单独绿色 | 在部分市场也被理解为接地 | 可能造成接线错误 |
| 单独黄色 | 在部分场合与接地混淆 | 安全风险 |
标准原文(Clause 7.2.1):
"Green and yellow, not in combination, shall not be used."
"not in combination" 指的是非组合形式——即单独出现而非黄绿双色组合。黄绿双色已保留给保护接地(PE),绿色和黄色分别单独使用时也不得用于控制芯线。
工程提示:常见的 CC/CP 可选颜色包括:蓝色、黑色、白色、红色、橙色、紫色等。如果你不确定某个颜色是否合规,直接查产品目标市场的国家差异(如 GB/T、UL、EN 标准的颜色要求)。
2.3 编号标识要求(Clause 7.3)
如果你选择用编号标识 CC/CP(例如在无法使用颜色标识的场合,或为了增加可辨识性),必须遵守以下规则:
| 要求 | 具体内容 |
|---|---|
| 编号方式 | 阿拉伯数字(Arabic numerals) |
| 间隔要求 | 同一芯线上的重复标记间距不超过 50 mm |
| 颜色要求 | 数字颜色必须与绝缘底色形成对比(contrasting colour) |
| 方向要求 | 重复标记可上下颠倒排列(inverted in relation when repeated) |
编号标识示意图(对应标准 Figure 1):
绝缘芯线表面:
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 1 │ ──→ │ 1 │ ──→ │ 1 │ ──→ ...
└───┘ └───┘ └───┘
↑ ↑ ↑
←── ≤ 50 mm ──→
"inverted" 模式(上下交替):
┌───┐ ┌───┐
│ 1 │ ──→ │ 1 │ (正常 + 倒置)
│ │ └───┘
└───┘
"上下颠倒"(inverted)的含义是:相邻的重复标记可以用倒置形式排列,这样无论从哪个方向看电缆,至少有一个标记方向是正的。这在电缆安装和接线时非常实用。
工程提示:编号标记的最大间距 50 mm(约等于 2 英寸)是硬性要求。在电缆挤出线速度较高的生产线中,你需要确认在线喷码设备的频率和间距是否满足这一要求。建议在喷码工序后安排在线检测(vision inspection)来验证标记间距和清晰度。
3. CC/CP 标识方案总览(可视化)
4. CC/CP 尺寸要求(Clause 8.2)
4.1 最小截面:0.5 mm²
IEC 62893-1 Clause 8.2(d) 明确规定:
| 要求 | 内容 |
|---|---|
| 导引或控制芯线最小截面 | 0.5 mm² |
| 与动力芯线关系 | 必须不同于动力芯线的截面尺寸(shall be different from that of the power cores) |
| 适用场景 | 所有电压等级(300/500V、450/750V、0.6/1kV) |
为什么是 0.5 mm²?
0.5 mm² 是 IEC 62893-1 规定的最小导体截面,也是标准电缆尺寸体系的下限。对于纯信号传输(电流极小),这个截面已经绰绰有余——问题不在于载流量,而在于机械强度和可制造性。
| 截面 (mm²) | 适用场景 | 说明 |
|---|---|---|
| 0.5 | CP/PP 信号线 | 标准最小截面,适用于信号传输 |
| 0.75 | CP/PP 信号线(增强机械强度) | 常用工程选择,弯折耐久性更好 |
| 1.0 | CP/PP 信号线(长距/复杂布线) | 更高机械强度,耐受更苛刻的环境 |
"与动力芯线不同"的含义:
这个要求的目的不是为了电气隔离,而是为了可区分性——当你在安装或维修时,通过视觉或触觉就能立即区分出哪些是动力芯线、哪些是控制芯线。如果你把 CP 芯线设计成和 L1 动力芯线相同截面,在剥线或接线时就容易混淆。
工程提示:在实际产品设计中,大多数充电电缆的 CP/PP 芯线取 0.5 mm² 或 0.75 mm²。如果你担心 0.5 mm² 在反复弯折中断裂(特别是高频使用的便携充电器),可以选择 0.75 mm² 来获得更好的机械耐久性——这在标准范围内是允许的,只要它依然与动力芯线截面不同。
5. 绝缘材料要求(Clause 8.3.1)
5.1 EVI-1 与 EVI-2 的选择
IEC 62893-1 Clause 8.3.1 规定,控制/导引芯线的绝缘可以使用 EVI-1 或 EVI-2:
| 绝缘类型 | 适用对象 | 材料特性 | 测试参考 |
|---|---|---|---|
| EVI-1 | 控制芯线、导引芯线 | 较高机械强度 | IEC 60811-501 |
| EVI-2 | 动力芯线(也可用于 CC/CP) | 优异热稳定性和柔韧性 | IEC 60811-501 |
这两种绝缘的出厂机械性能要求如下:
| 性能指标 | EVI-1 | EVI-2 |
|---|---|---|
| 抗张强度 (Tensile Strength) | ≥ 15 N/mm² | ≥ 8 N/mm² |
| 断裂伸长率 (Elongation at Break) | ≥ 300% | ≥ 200% |
为什么 EVI-1 的抗张强度要求更高?
控制芯线的截面更小(0.5-1.0 mm²),绝缘层更薄,在电缆弯曲、扭转、拉伸过程中绝缘承受的应力集中效应更强。因此 EVI-1 强调机械强度(≥ 15 N/mm²)和高伸长率(≥ 300%),确保薄绝缘在反复机械应力下不开裂。
5.2 热老化要求
与动力芯线绝缘一样,EVI-1 和 EVI-2 都必须通过 135°C / 7 天的热老化测试:
| 老化条件 | 要求 |
|---|---|
| 老化温度 | 135°C ± 2°C |
| 老化时间 | 7 天 (168 h) |
| 抗张强度保留率 | ≥ 70%(与原始值相比) |
| 伸长率保留率 | ≥ 70%(与原始值相比) |
工程提示:虽然 CC/CP 芯线中流过的电流极小(mA 级别),几乎不发热,但电缆整体在充电过程中(特别是动力芯线大电流工作时)护套内部温度可能接近 90°C。此时包埋在护套中的 CP 芯线绝缘同样承受高温——这就是为什么即使信号芯线也需要 EVI-1/EVI-2 等级绝缘,并要通过 135°C 老化测试。
6. 绝缘厚度要求(Clause 8.3.3)
IEC 62893-1 Clause 8.3.3 对不同截面的导体规定了最小绝缘壁厚:
| 导体截面 | 最小绝缘厚度 |
|---|---|
| ≤ 0.75 mm² | 0.33 mm |
| 1.0 mm² | 0.41 mm |
这些数值来自标准 Table 2,是按额定电压等级规定的绝缘厚度规范。
厚度设计的权衡:
| 方向 | 后果 |
|---|---|
| 过薄 | 耐压测试击穿风险增加,机械防护不足 |
| 过厚 | 电缆外径增大,柔性降低,成本增加 |
| 不均匀 | 偏心度大导致局部薄弱点,后续测试极易在此处失效 |
工程提示:对于 CP/PP 芯线(通常 0.5–0.75 mm²),0.33 mm 的最小绝缘厚度看似很薄,但这是经过电气验证的安全值。不要随意加厚——控制芯线加厚会导致成缆后外径增大,影响整根电缆的弯曲性能。应在挤出工艺中严格控制偏心度,确保绝缘厚度均匀。
7. 设计检查清单:CC/CP 合规要点
| 序号 | 检查项 | 要求 | 依据 | ✓ |
|---|---|---|---|---|
| 1 | CC/CP 定义确认 | 服务于基本控制功能,非电力传输 | Clause 3.1.5 | ☐ |
| 2 | 标识方式选择 | 颜色标识(7.2)或编号标识(7.3) | Clause 7.1 | ☐ |
| 3 | 颜色是否合规 | 不得使用绿色或黄色(非组合) | Clause 7.2.1 | ☐ |
| 4 | 颜色与动力芯线区分 | CC/CP 颜色与动力芯线不同 | Clause 7.2 | ☐ |
| 5 | 编号间距 | 相邻标记间距 ≤ 50 mm | Clause 7.3 | ☐ |
| 6 | 编号颜色对比 | 数字颜色与绝缘底色形成对比 | Clause 7.3 | ☐ |
| 7 | 最小截面 | ≥ 0.5 mm² | Clause 8.2(d) | ☐ |
| 8 | 截面与动力芯线不同 | CC/CP 截面必须区别于动力芯线 | Clause 8.2(d) | ☐ |
| 9 | 绝缘类型选择 | EVI-1(优先)或 EVI-2 | Clause 8.3.1 | ☐ |
| 10 | 抗张强度 | EVI-1: ≥ 15 N/mm²;EVI-2: ≥ 8 N/mm² | Clause 8.3.1 | ☐ |
| 11 | 断裂伸长率 | EVI-1: ≥ 300%;EVI-2: ≥ 200% | Clause 8.3.1 | ☐ |
| 12 | 绝缘厚度 ≤0.75mm² | ≥ 0.33 mm | Clause 8.3.3 | ☐ |
| 13 | 绝缘厚度 1.0mm² | ≥ 0.41 mm | Clause 8.3.3 | ☐ |
| 14 | 热老化(135°C/7d) | 强度和伸长率保留率 ≥ 70% | Clause 8.3 | ☐ |
8. 常见设计误区
误区 1:"信号线用普通 PVC 就行了"
CP/PP 芯线虽然电流很小,但它们在电缆结构中包埋在护套内,与动力芯线共享同一个热环境。当动力芯线达到 90°C 额定温度时,旁边的控制芯线绝缘同样面临高温老化。普通 PVC(工作温度通常 70°C)在此环境下会迅速降解——必须使用 EVI-1 或 EVI-2 等级的绝缘材料。
误区 2:"0.5 mm² 太细了,用 1.5 mm² 更安全"
这个想法违背了 Clause 8.2(d) 的明确要求——CC/CP 截面必须不同于动力芯线。如果动力芯线取 1.5 mm²,CP 芯线取相同截面,在产品认证时会被判不合格。建议 CP/PP 统一取 0.5 mm²(最小允许值),如需增强机械耐久性可取 0.75 mm²。
误区 3:"绿线或黄线当 CP 用,外围包层别的颜色就行"
Clause 7.2.1 的禁令针对的是绝缘芯线本身的颜色——不是在外部加套管或包带可以绕过的。如果绝缘层本身是绿色或黄色,整根芯线就已不合规。你必须在挤出工序就选择正确的颜色料。
误区 4:"编号间距大一点没关系,反正有图可以对照"
50 mm 是硬性要求。如果标记间距超过 50 mm,在电缆安装时可能在两个标记之间的无标记段进行剥线操作,导致无法通过标记确认芯线身份——这不符合 Clause 7.3 的标识目的。
10. 关键事实
| # | 关键事实 | 依据条款 |
|---|---|---|
| 1 | CP 和 PP 是安全关键信号通道——CP 控制充电启停和电流协商,PP 检测插头连接状态和电缆额定容量 | Clause 3.1.5 |
| 2 | CC/CP 芯线最小导体截面 0.5mm²,须与动力芯线截面不同以确保安装时可区分 | Clause 8.2(d) |
| 3 | 推荐使用 EVI-1 绝缘——抗张强度 ≥15 N/mm²,伸长率 ≥300%,专为信号芯线的机械应力场景设计 | Clause 8.3.1 |
| 4 | 信号芯线须通过电压耐受测试、弯折后连续性测试和绝缘电阻测试,确保信号完整性 | Clause 8.3 / 8.8.3 |
| 5 | 绿色和黄色(非组合形式)严禁用于 CC/CP 芯线标识——黄绿双色已被 PE 独占 | Clause 7.2.1 / 7.2.3 |
11. 常见问题
Q1: CP 和 PP 分别是什么?有什么区别?
CP(Control Pilot)是 EV 与 EVSE 之间的双向 PWM 通信线,通过占空比传递可用电流容量信息。PP(Proximity Pilot)检测充电枪与车辆的物理连接状态,通过电阻编码告知 EVSE 电缆额定容量。两者都是安全关键信号线——信号中断会触发充电安全停机。
Q2: 为什么控制芯线最小截面是 0.5mm²?
0.5mm² 是 IEC 62893-1 规定的最小导体尺寸,对纯信号传输(mA 级电流)远远足够。更小的截面对制造工艺构成挑战且机械强度不足。如需增强弯折耐久性可选用 0.75mm²,但必须保持与动力芯线截面不同。
Q3: EVI-1 和 EVI-2 绝缘有什么区别?CP 芯线该用哪种?
EVI-1 抗张强度要求更高(≥15 vs ≥8 N/mm²)、伸长率更大(≥300% vs ≥200%),专为薄绝缘信号芯线在反复弯折中防止开裂而设计,是 CP/PP 推荐选择。EVI-2 也可用但机械裕度较低。两种均需通过 135°C/7d 热老化。
Q4: 控制芯线可以用铜包铝(CCA)导体吗?
不可以。IEC 62893-1 引用 IEC 60228,要求使用退火铜导体(Class 5 柔性)。铜包铝不满足 IEC 60228 导体要求,且其抗疲劳性能远低于纯铜,在反复弯折中断裂风险远高于退火铜。
Q5: 控制芯线的颜色标识有什么硬性规定?
CC/CP 可使用颜色标识(Clause 7.2)或编号标识(Clause 7.3)。颜色标识必须:①清晰可辨且与动力芯线颜色不同;②不得使用绿色或黄色单独色;③黄绿双色已被 PE 独占。常见选择包括蓝色、黑色、白色、红色、橙色、紫色。
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13. 参考文献
| 标准 | 版本 | 相关内容 |
|---|---|---|
| IEC 62893-1 | 2017+AMD1:2020 CSV (Ed 1.1) | Clause 3.1.5 定义, Clause 7 标识, Clause 8.2 截面, Clause 8.3 绝缘, Table 2 |
| IEC 61851-1 | — | CP/PP 电气特性与通信协议定义 |
| IEC 60228 | — | 导体类别定义(Class 5 柔性退火铜) |
| IEC 60811-501 | — | 绝缘材料机械性能测试方法 |