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电动汽车充电电缆使用要求及材料介绍

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分享到: 本站编辑:admin 日期: 2015-03-27 09:39 点击:

  摘 要:电动汽车在新时代中应运而生,也给电动汽车充电电缆的发展带来广阔市场,充电电缆的结构有别于普通电缆,严苛的使用环境对充电电缆材料有着很高的性能要求,但由于全球范围内电动汽车充电电缆标准的缺失,造成市场上的充电电缆质量参差不齐。 
  关键词:充电电缆;要求;标准;结构;材料 
  引言 
  面对日益严重的能源、气候、环境问题,发展新能源汽车已逐渐成为全世界的共识。而随着我国近几年各大城市日益严重的雾霾现象,汽车工业已经无法回避节能减排的现实和紧迫性。废止现行的新能源汽车地方目录、打破地方保护、购买电动车可以免去购置税……国家陆续出台的新能源汽车的扶持政策预示电动汽车的普及已是大势所趋,这也将使充电电缆的市场需求大大提升。因此新型电动汽车充电电缆的开发已成为电缆行业亟需解决的问题。 
  1 充电电缆的使用要求 
  电动汽车充电系统用电缆用于电动汽车与电源的充电连接,是电动汽车传导充电系统的关键设备之一,该类产品性能的优劣对电动汽车的安全可靠运行将产生直接的影响。 
  (1)就功能而言,电动汽车充电电缆是连接于电动汽车和充电桩之间的用于传输电能的载体。而现代充电技术则对充电过程有了更高的要求,即需要进行电动汽车和充电桩之间的信息传输,且能对充电动作做出适当的控制。(2)一直以来,电动汽车的安全性能就是行业内关注的焦点,其安全性受到高度重视。电动汽车充电电缆在保证优良的绝缘性能基础上,还应当具有较高的耐老化性和耐热性,同时还需具备良好的低烟阻燃的性能,以降低在事故中可能发生的伤害和损失。(3)一般来说,电动汽车充电电缆有两种使用模式:一是放置于汽车上,随着汽车在不同环境下使用;另一个则是被安置在公路、商场、停车场、宾馆、车库等场合的充电柱上。无论是哪种,充电电缆都可能受到日光、风化、油污、潮湿、冰冻等不利条件的影响,且在使用中很可能经常要弯曲、拖拉,这都不可避免造成电缆的刮擦、磨损、压碾等损伤。这些都必然对电缆的柔软性、曲挠性和机械性有更高的要求。 
  2 充电电缆的参照的标准 
  电动汽车充电系统用电缆是随着电动汽车而出现的一种新型的电缆型式,其使用要求不同于传统的电线电缆,国际上先进国家在积极进行该产品的研发,我国自2010年以来也逐步进行该类产品的研制。电动汽车充电电缆产品性能的优劣对电动汽车是否能安全可靠运行有着直接的影响。然后国际上并没有相应的ISO/IEC标准是针对充电电缆产品的,国家标准也暂时缺失,虽然一些电缆企业撰写了相关的企标或联盟标准,但由于标准起草企业技术实力问题以及其自身利益的考虑,编写出的标准总是差强人意,其他电线电缆标准也难以完全覆盖充电电缆的机械性能要求、电气性能要求以及环保性、安全性和使用寿命等要求,消费者和质监部门也不能全面地考核充电电缆产品的真实质量水平,更无法降低其潜在的质量安全风险。目前国际上的充电电缆产品生产依据主要有美国的ANSI/NFPA/NECArticle400、欧洲的HD22等,我国则以国际电工委(IEC)发布的IEC 60227和IEC 60245或国家标准GB/T5023和GB/T5013标准为参照依据。 
  3 充电电缆的结构 
  对电动汽车的电池进行充电的方式主要有普通充电和快速充电两种方式,普通充电大多属于交流充电,可以使用220V或380V电压,快速充电则大多属于直流充电。故其配套的充电电缆又分为交流充电电缆和直流充电电缆两种。交流充电电缆的基本结构如图1所示,其中CC为充电连接确认;CP为控制确认;L为接交流电压;PE为接地线;N为中性线;NC1、NC2为备用线。 
  交流充电电缆是典型三相充电电缆,由于充电技术的交互性,充电电缆不仅要完成对电动汽车传输电能的作用,还需具备传递车辆的电压信息、充电电缆控制、绝缘检测等电子信息和充电动作的控制等功能,属于能量传输和信息传递相结合的综合型电缆。故其有两根作为检测用的小截面线芯CC、CP,三根动力充电线芯L、NC1、NC2,一根中性线和一根保护性接地线。直流充电电缆的结构如图2所示,其中CC1、CC2为充电连接确认;S+、S-分别为正、负极充电通信;DC+、DC-分别为接正、负极直流电压;A+、A-分别为接正、负极低压辅助电压;PE为接地线。 
  可以看出,直流充电电缆与交流充电电流的结构相比多了一对充电通信线芯,也属于综合电缆。 
  4 充电电缆材料选择介绍 
  我国国家标准GB/T 20234-2011《电动汽车传导充电用连接装置》中有明确规定,充电连接装置的使用环境温度为(-30~+50)℃,也就是要求充电电缆必须具备较好的耐寒性。上文提到在实际使用过程中,充电电缆还必须具有较高的耐热性、耐老化性、良好的低烟阻燃性、柔软性、曲挠性和机械性能。 
  目前市场上原材料主要有聚氨酯、硅橡胶、乙丙橡胶、氯化聚乙烯橡胶等作为绝缘和护套的材料,现对几种材料进行性能分析如下。 
  (1)聚氨酯材料:强度和耐磨性能最好,但是也比较硬,弹性较差;(2)硅橡胶材料:耐寒性和耐热性非常好,可在 (-50~+250)℃的温度范围内长期使用还能保持橡胶弹性,有很好的电绝缘性、耐疲劳性、耐臭氧性、抗冲击性,也可以长期在日光下暴露使用,但其抗拉性差,伸长率不足,混料不易下片,且价格较高;(3)乙丙橡胶材料:允许的工作温度在(-40~+125)℃,是饱和非级性材料,具有很高的耐化学药品性、耐低温、耐臭氧性、耐老化性、耐油性、热稳定性,还具备良好的耐水性、耐热水蒸气性、电绝缘性能等。(4)氯化聚乙烯橡胶材料:是氯气和聚乙烯通过取代反应制得的一种改性的聚合物。其中氯含量低于15%的是塑料,含量在16%~24%之间的是热塑性弹性体,在25%~48%之间的是橡胶装弹性体,极性橡胶的电绝缘性能并不好。氯化聚乙烯橡胶具有很好的的耐热性、耐老化性、耐燃性、耐臭氧性和抗撕裂,但其弹性、加工性、压缩变性性能、耐油性都不如氯硫化聚乙烯。 
  现阶段国内使用比较多的电动汽车充电电缆主要有EV07EE-H电缆、EV07EEC4E-H电缆、EV07E2Q-H电缆、EV07E2QC4Q-H电缆、EVJ电缆、EVJE电缆、EVE电缆、EVJT电缆、EVT电缆,各电缆所使用的原材料及产品优势如表1所示。 
  5 结束语 
  有消息称,我国将投资1000亿建设城市充电网,这不仅预示着电动汽车行业将撞上了机遇,也让与其配套的电缆行业得到良好的市场机遇。不管是从产业转型还是从能源战略角度的角度来看,充电电缆未来的发展前景都十分广阔。但因相关标准的缺失,利益驱使很多不具备生产能力的企业也跟风生产,造成电动汽车充电电缆产品质量良莠不齐,监管困难。国家标准的出台迫在眉睫,各生产企业也应强身健体,走科技创新、品牌立企的道路,用品牌的魅力来迎接这一挑战与机遇。 
  参考文献 
  [1]高峰,周国良,周春花,等.新型环保电动汽车充电电缆的研制[J].电线电缆,2012(6):41-43. 
  [2]钱伯章.乙丙橡胶的技术进展与市场分析[J].世界橡胶工业,2005, 
  32(1):53. 
  [3]董春,李昆鹏,杨从银,等.电动汽车配套充电电缆[J].电世界,2012(8):16-17. 
  [4]王春江.电线电缆手册[M].北京:机械工业出版社,2001.


  

本文出自:http://www.starlunwen.net/Papers/183956.html

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