在电池性能、单次充电行驶里程短期不能显著提高的情况下,充电桩作为新能源汽车的标配,直接决定了新能源汽车的发展。
但是目前在在电动汽车产业发展过程中,普遍存在注重车而不注重充电基础设施的问题,有车无桩、有桩无车现象并存。该现象的存在也大大制约着我国新能源汽车的发展。
为此,国家相继出台各项产业政策,大力推动充电基础设施(充电桩/充电站)的建设,。根据国务院《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》,将建设“桩站先行,适度超前,智能高效”的充电基础设施体系。
充电桩使用环境解析
根据前期调研发现,充电桩的实际使用环境复杂,有些用于南方沿海环境,材料将面临高温冲击,高紫外线照射,海边盐雾腐蚀等环境应力的影响,充电桩表面温度可能升至85℃甚至更高,可能使材料软化,爬电距离和电气间隙减少,诱发质量事故。长期紫外线照射会使材料严重褪色,甚至降低力学性能,导致材料老化,开裂,影响美观和安全性能;
有些用于北方极寒气候,以黑龙江、内蒙古北部地区为例,充电桩冬季使用环境经常低至-40℃;致使材料发脆、开裂,严重失效。
有些地区临近陶瓷行业和发电厂,排放含硫气体,形成酸雨,显著加快产品失效。
此外,由于人体可直接接触充电桩,且为了达到高速充电的效果,充电桩的使用电流非常大,这对于材料电气绝缘性能和耐燃、阻燃性能也提出了严苛的要求。
由此可知,充电桩使用环境非常苛刻,对外壳材料质量要求很高。但是目前国内各材料供应商的种类和改性水平千差万别,市场上也没有统一的行业标准,导致产品匹配性差、性能参差不齐,带来极大的浪费和安全隐患。
国内充电桩标准对于材料的具体要求
目前,我国的充电桩整机标准中,对于材料尚无特别明确的要求。充电枪的整机标准中,主要通过“6.8 橡胶和热塑性材料的耐老化;6.10 绝缘电阻和介电强度;6.12 使用寿命(插拔寿命试验);6.17 爬电距离、电气间隙和穿透密封胶距离;6.18 耐热、耐燃和耐电痕;6.21车辆碾压”等章节对材料进行要求。但是分析这些条款后发现如下问题:1、材料的耐老化通过将材料暴露在70/80℃的烘箱中10/7天后,评估其表面裂痕和发粘发腻情况来评价,对于材料长期在紫外线照射、雨淋、化学环境侵蚀、低温冲击条件下的性能变化情况,缺乏评价手段,而这些指标恰恰是整机制造方所关注的重点性能;2、材料的机械强度要求主要通过插拔寿命试验和车辆碾压试验来评估,那么具体材料的冲击性能、拉伸性能、弯曲性能、尺寸稳定性、硬度应达到多少,这些在本标准中未能细化;3、材料的阻燃性能,主要使用灼热丝试验来进行评估,实际上,灼热丝试验主要是评估材料在局部过热情况下防止起火的能力,但是若材料已经起火,如果能有效的防止火焰蔓延,能否将火焰控制在器具内部不造成更大的事故,却是灼热丝试验无法评价的。
充电桩材料组成
在了解了充电桩的使用环境后,我们再来看看充电桩中的哪些材料将经受这些严苛的环境考验。
目前,充电桩中的材料部件,主要由以下几部分组成:
其中,经常暴露于外部环境中的主要部件有充电桩外壳、充电枪外壳、插头插座、电线电缆的外层材料。那么,要搞清楚这些部件如何选材,我们先来看看这些部件经常使用的塑料都有哪些。
充电桩材料常用塑料介绍
充电桩是一种长年暴露在户外的产品,材料始终是它发展的关键!充电桩产业作为一个新兴产业,自发展以来,越来越多的材料企业踏入充电桩领域,试图一展拳脚。
然而并不是名气大的材料企业在充电桩领域就一定能做好,每家材料企业的机会都很大。充电桩材料做的好不好不再只看品牌,要看质量,看它能否经受各种的测试,选拔。
充电桩用的材料一般分为四大类:改性塑料、SMC复合材料、线缆料及其它耗材。
充电桩改性塑料要求
1.充电桩改性塑料要求
充电桩用到的改性塑料相比于其他材料比较多,但种类较少。
目前交流充电桩外壳普遍用改性PC、PC/ABS等。
一般要求阻燃、耐候、耐热耐低温,满足户外使用苛刻要求;方便配色、环境友好等特性。
而电气连接系统材料一般选用聚酯PBT和尼龙,主要性能要求电绝缘和高强度等。
内部元器件一般选用聚酯PBT、无卤阻燃尼龙材料。
直流桩内部金属支架一般用超高玻纤增强材料或阻燃增强尼龙材料。
2.改性塑料的特点
塑料的特点不用多说,除了成本低、造型多样之外,塑料可进行多次加工回收使用,通过改性,机械、物理等性能均可满足行业标准及国标,轻量化的特性使得它在交流充电桩中大受欢迎!
前涉足充电桩的塑料企业有哪些?
目前,国内外做塑胶的企业纷纷投入充电桩产业,而且涉足这个领域的企业越来越多,国外企业如巴斯夫、科思创、沙特-SABIC、帝人、旭化成、LG化学等;国内企业如金发、聚赛龙、中广核俊尔、日之升、合肥会通新材等。据不完全统计,进入充电桩领域的塑料企业已达几百家。