電動汽車充電電纜使用要求及材料介紹

摘 要：電動汽車在新時代中應(yīng)運而生，也給電動汽車充電電纜的發(fā)展帶來廣闊市場，充電電纜的結(jié)構(gòu)有別于普通電纜，嚴苛的使用環(huán)境對充電電纜材料有著很高的性能要求，但由于全球范圍內(nèi)電動汽車充電電纜標準的缺失，造成市場上的充電電纜質(zhì)量參差不齊。

關(guān)鍵詞：充電電纜；要求；標準；結(jié)構(gòu)；材料

引言

面對日益嚴重的能源、氣候、環(huán)境問題，發(fā)展新能源汽車已逐漸成為全世界的共識。而隨著我國近幾年各大城市日益嚴重的霧霾現(xiàn)象，汽車工業(yè)已經(jīng)無法回避節(jié)能減排的現(xiàn)實和緊迫性。廢止現(xiàn)行的新能源汽車地方目錄、打破地方保護、購買電動車可以免去購置稅……國家陸續(xù)出臺的新能源汽車的扶持政策預(yù)示電動汽車的普及已是大勢所趨，這也將使充電電纜的市場需求大大提升。因此新型電動汽車充電電纜的開發(fā)已成為電纜行業(yè)亟需解決的問題。

1 充電電纜的使用要求

電動汽車充電系統(tǒng)用電纜用于電動汽車與電源的充電連接，是電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，該類產(chǎn)品性能的優(yōu)劣對電動汽車的安全可靠運行將產(chǎn)生直接的影響。

（1）就功能而言，電動汽車充電電纜是連接于電動汽車和充電樁之間的用于傳輸電能的載體。而現(xiàn)代充電技術(shù)則對充電過程有了更高的要求，即需要進行電動汽車和充電樁之間的信息傳輸，且能對充電動作做出適當?shù)目刂啤＃?）一直以來，電動汽車的安全性能就是行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點，其安全性受到高度重視。電動汽車充電電纜在保證優(yōu)良的絕緣性能基礎(chǔ)上，還應(yīng)當具有較高的耐老化性和耐熱性，同時還需具備良好的低煙阻燃的性能，以降低在事故中可能發(fā)生的傷害和損失。（3）一般來說，電動汽車充電電纜有兩種使用模式：一是放置于汽車上，隨著汽車在不同環(huán)境下使用；另一個則是被安置在公路、商場、停車場、賓館、車庫等場合的充電柱上。無論是哪種，充電電纜都可能受到日光、風化、油污、潮濕、冰凍等不利條件的影響，且在使用中很可能經(jīng)常要彎曲、拖拉，這都不可避免造成電纜的刮擦、磨損、壓碾等損傷。這些都必然對電纜的柔軟性、曲撓性和機械性有更高的要求。

2 充電電纜的參照的標準

電動汽車充電系統(tǒng)用電纜是隨著電動汽車而出現(xiàn)的一種新型的電纜型式，其使用要求不同于傳統(tǒng)的電線電纜，國際上先進國家在積極進行該產(chǎn)品的研發(fā)，我國自2010年以來也逐步進行該類產(chǎn)品的研制。電動汽車充電電纜產(chǎn)品性能的優(yōu)劣對電動汽車是否能安全可靠運行有著直接的影響。然后國際上并沒有相應(yīng)的ISO/IEC標準是針對充電電纜產(chǎn)品的，國家標準也暫時缺失，雖然一些電纜企業(yè)撰寫了相關(guān)的企標或聯(lián)盟標準，但由于標準起草企業(yè)技術(shù)實力問題以及其自身利益的考慮，編寫出的標準總是差強人意，其他電線電纜標準也難以完全覆蓋充電電纜的機械性能要求、電氣性能要求以及環(huán)保性、安全性和使用壽命等要求，消費者和質(zhì)監(jiān)部門也不能全面地考核充電電纜產(chǎn)品的真實質(zhì)量水平，更無法降低其潛在的質(zhì)量安全風險。目前國際上的充電電纜產(chǎn)品生產(chǎn)依據(jù)主要有美國的ANSI/NFPA/NECArticle400、歐洲的HD22等，我國則以國際電工委（IEC）發(fā)布的IEC 60227和IEC 60245或國家標準GB/T5023和GB/T5013標準為參照依據(jù)。

3 充電電纜的結(jié)構(gòu)

對電動汽車的電池進行充電的方式主要有普通充電和快速充電兩種方式，普通充電大多屬于交流充電，可以使用220V或380V電壓，快速充電則大多屬于直流充電。故其配套的充電電纜又分為交流充電電纜和直流充電電纜兩種。交流充電電纜的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中CC為充電連接確認；CP為控制確認；L為接交流電壓；PE為接地線；N為中性線；NC1、NC2為備用線。

交流充電電纜是典型三相充電電纜，由于充電技術(shù)的交互性，充電電纜不僅要完成對電動汽車傳輸電能的作用，還需具備傳遞車輛的電壓信息、充電電纜控制、絕緣檢測等電子信息和充電動作的控制等功能，屬于能量傳輸和信息傳遞相結(jié)合的綜合型電纜。故其有兩根作為檢測用的小截面線芯CC、CP，三根動力充電線芯L、NC1、NC2，一根中性線和一根保護性接地線。直流充電電纜的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中CC1、CC2為充電連接確認；S+、S-分別為正、負極充電通信；DC+、DC-分別為接正、負極直流電壓；A+、A-分別為接正、負極低壓輔助電壓；PE為接地線。

可以看出，直流充電電纜與交流充電電流的結(jié)構(gòu)相比多了一對充電通信線芯，也屬于綜合電纜。

4 充電電纜材料選擇介紹

我國國家標準GB/T 20234-2011《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》中有明確規(guī)定，充電連接裝置的使用環(huán)境溫度為（-30～+50）℃，也就是要求充電電纜必須具備較好的耐寒性。上文提到在實際使用過程中，充電電纜還必須具有較高的耐熱性、耐老化性、良好的低煙阻燃性、柔軟性、曲撓性和機械性能。

目前市場上原材料主要有聚氨酯、硅橡膠、乙丙橡膠、氯化聚乙烯橡膠等作為絕緣和護套的材料，現(xiàn)對幾種材料進行性能分析如下。

（1）聚氨酯材料：強度和耐磨性能最好，但是也比較硬，彈性較差；（2）硅橡膠材料：耐寒性和耐熱性非常好，可在 （-50～+250）℃的溫度范圍內(nèi)長期使用還能保持橡膠彈性，有很好的電絕緣性、耐疲勞性、耐臭氧性、抗沖擊性，也可以長期在日光下暴露使用，但其抗拉性差，伸長率不足，混料不易下片，且價格較高；（3）乙丙橡膠材料：允許的工作溫度在（-40～+125）℃，是飽和非級性材料，具有很高的耐化學藥品性、耐低溫、耐臭氧性、耐老化性、耐油性、熱穩(wěn)定性，還具備良好的耐水性、耐熱水蒸氣性、電絕緣性能等。（4）氯化聚乙烯橡膠材料：是氯氣和聚乙烯通過取代反應(yīng)制得的一種改性的聚合物。其中氯含量低于15%的是塑料，含量在16%～24%之間的是熱塑性彈性體，在25%～48%之間的是橡膠裝彈性體，極性橡膠的電絕緣性能并不好。氯化聚乙烯橡膠具有很好的的耐熱性、耐老化性、耐燃性、耐臭氧性和抗撕裂，但其彈性、加工性、壓縮變性性能、耐油性都不如氯硫化聚乙烯。

現(xiàn)階段國內(nèi)使用比較多的電動汽車充電電纜主要有EV07EE-H電纜、EV07EEC4E-H電纜、EV07E2Q-H電纜、EV07E2QC4Q-H電纜、EVJ電纜、EVJE電纜、EVE電纜、EVJT電纜、EVT電纜，各電纜所使用的原材料及產(chǎn)品優(yōu)勢如表1所示。

5 結(jié)束語

有消息稱，我國將投資1000億建設(shè)城市充電網(wǎng)，這不僅預(yù)示著電動汽車行業(yè)將撞上了機遇，也讓與其配套的電纜行業(yè)得到良好的市場機遇。不管是從產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型還是從能源戰(zhàn)略角度的角度來看，充電電纜未來的發(fā)展前景都十分廣闊。但因相關(guān)標準的缺失，利益驅(qū)使很多不具備生產(chǎn)能力的企業(yè)也跟風生產(chǎn)，造成電動汽車充電電纜產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，監(jiān)管困難。國家標準的出臺迫在眉睫，各生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)強身健體，走科技創(chuàng)新、品牌立企的道路，用品牌的魅力來迎接這一挑戰(zhàn)與機遇。

參考文獻

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