電動汽車充電電纜標準化分析范文

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《電器工業》2014年第四期

1充電電纜技術要求

1.1功能要求電動汽車充電電纜是連接電動汽車和充電樁的載體，其基本作用是傳輸電能。然而，隨著充電技術的發展，為了更好的完成充電過程，電動汽車和充電樁之間需要進行通信，并且在必要時進行自動控制。因此，充電過程對充電電纜提出了更高的要求，充電電纜不僅需要具有電量傳輸的作用，同時需要將車輛以及動力電池的狀態和信息傳遞至充電樁進行實時交互，在必要條件下，對充電動作進行控制，以便安全可靠地完成充電過程。

1.2安全性要求目前，電動汽車的安全性已經成為業界重點關注的內容。電動汽車的充放電過程，因時間較長、電流強度較大，電纜使用頻率高，其安全性應受到高度重視。電動汽車充電電纜在保證良好的絕緣性能基礎上，應具有較高的耐熱性和耐老化性，同時，在燃燒時應具有良好的低煙阻燃特性，以保證將損失和傷害降到最低。

2充電電纜技術標準化分析

2.1標準現狀目前電動汽車充電電纜產品生產制造的依據主要有美國ANSI/NFPA/NECArticle400、歐洲協調文件HD22等，我國絕大多數充電電纜產品以國際電工委（IEC）的IEC60245和IEC60227兩個標準或者為該兩項標準等同采用的國家標準GB/T5013和GB/T5023標準為參照依據。美國的Article400充電電纜標準制定的相對較早，主要依托于美國UL公司的UL62軟電纜標準建立的產品標準，標準中規定的絕緣材料包括聚氯乙烯（PVC）、熱塑性彈性體（TPE）、聚丙乙烯（EPR）等材料，護套材料包括PVC、氯化聚乙烯（CPE）、TPE等材料，標準中的材料、型號等種類繁多，具體的結構參數也大都是與UL線纜產品一致，標準相對比較寬泛，沒有對材料、結構進行嚴格限制，只要能夠符合充電電纜基本的性能要求即可。歐洲生產和制造的電動汽車充電電纜產品主要是依據歐洲標準協調文件HD22.4和HD22.12生產制造的。HD22.4規定了額定電壓450/750V及以下乙丙橡皮絕緣和乙丙橡皮/氯丁橡皮及其相當混合物護套軟電纜，HD22.12規定了額定電壓450/750V及以下耐熱乙丙橡皮絕緣和乙丙橡皮/氯丁橡皮及其相當混合物護套軟電纜。兩個文件的主要技術要求見表1。HD22.4和HD22.12兩個協調文件雖然在結構等要求方面能夠滿足充電電纜要求，但是其并非是充電電纜產品標準，內容不能完全滿足充電電纜全部技術要求和使用要求，隨著電動汽車技術的發展和進步，歐洲電纜制造商已經意識到需要獨立的充電電纜產品標準來指導生產。IEC60245和IEC60227電線電纜標準分別為額定電壓為450/750V及以下橡皮絕緣電纜和額定電壓為450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜國際標準，是低壓電氣裝備線中最為重要的兩個標準，標準中的部分絕緣材料和護套材料可滿足充電電纜的基本技術要求，因此市場上大多數充電電纜產品均以該兩項標準為依據生產，但隨著充電電纜技術的進一步發展以及使用要求的提高，該兩項標準在充電電纜的技術要求方面也出現了較大的技術差異。

2.2標準適應性分析電動汽車充電電纜在使用過程中需要經常移動，屬于移動式軟電纜，其需要有相當的柔軟性，因此使用的絕緣材料和護套材料也需要具有很好的柔性。從這一方面考慮，在IEC60245和IEC60227兩個標準中，規定的可在移動場合使用的電纜絕緣材料和護套材料，有部分材料（如PVC/D型聚氯乙烯混合物絕緣材料和SE3型橡皮混合物護套材料等）能夠滿足充電電纜的技術要求，因此，在早期研制和制造的充電電纜產品中，大多數產品引用該兩項標準作為依據。由于充電技術的交互性，充電電纜不僅承擔從連接的配電網絡中傳輸能量至電動汽車，還具有傳遞車輛的信息（如充電電流控制、車輛電壓信息、絕緣監測等）和充電動作控制等功能，是一類兼具能量傳輸和信息傳遞的綜合型電纜。典型的三相充電電纜結構如圖1所示。其中包含3根充電動力線芯、1根中性線、1根保護性接地線，2根作為監測用的小截面線芯，整根電纜的絕緣線芯為5大，2小共計7根。其中5根動力線芯為三相五線制供電模式，2根監測線芯擔負起信息傳遞的作用。根據不同的充電模式，電纜能出現的芯數不同；在采用交直流復合充電插頭模式時，充電電纜的芯數則會更多。而IEC60245、IEC60227標準中規定的電纜的最大芯數為5芯，絕緣線芯的數目少于充電電纜的需求；且為適應三相四線制、三相五線制的多芯電纜，其結構多為等截面的結構，而不是充電電纜的大線芯加小線芯的結構。因此，從功能和結構角度考慮，IEC60245、IEC60227中電纜的功能和結構要求已不能滿足充電電纜的使用要求。

3充電電纜標準化方向

由于電動汽車充電電纜的使用要求不同于傳統的電線電纜，目前的電線電纜標準難以覆蓋充電電纜的所有使用要求因此需要制定獨立的充電電纜產品標準，以推動產業健康發展。綜合考慮充電電纜的機械性能要求、電氣性能要求以及安全性、環保性和使用壽命等要求，新型的低煙無鹵阻燃材料、聚酯型彈性體、聚氨酯材料等更適合用于充電電纜的絕緣材料和護套材料，已經成為充電電纜產品的發展方向。新型的無鹵材料因不含有鹵素，燃燒時無有害氣體和腐蝕氣體產生，同時具有發煙量少和良好的阻燃性能，具有較高的安全性；在機械性能方面，無鹵材料和聚酯型材料與IEC60245和IEC60227標準中規定的材料相比，具有更高的機械性能，可以確保充電電纜使用過程中的可靠性和壽命，新型材料的主要技術指標與IEC60245標準中規定的材料的技術指標對比如表2和表3所示，其中，IEV-1為無鹵熱塑性聚烯烴類材料或聚酯類材料，EVI-2為無鹵熱固性聚烯烴或乙丙橡皮混和物。充電電纜護套層由于具有保護電纜的作用，并且在使用過程中可能會遇到較大外力的拉伸，因此需要更高的機械性能，新型的聚氨酯護套材料以及無鹵阻燃熱固性聚烯烴或乙丙橡皮混合物等護套材料，具有較高的抗張強度，明顯高于IEC60245和IEC60227標準中材料的性能，其主要技術指標如表4所示，其中EVM-1為聚氨酯護套材料，EVM-2為無鹵阻燃熱固性聚烯烴或乙丙橡皮混合物，新型材料具有良好的機械性能，而目前IEC還沒有這兩種材料的電線電纜產品標準。目前，新型的絕緣材料和護套材料已經成為充電電纜產品材料的發展趨勢，具有廣闊的發展空間和發展潛力；此外，聚氯乙烯材料、交聯聚乙烯材料等在充電電纜中也已經具有一定的應用。為保證充電電纜產品的規范發展，相應的充電電纜標準應盡早建立，為充電電纜產品的研究和生產提供依據。

4結論

電動汽車充電電纜作為近期出現的新型電線電纜，具有獨特的使用要求，現有的電線電纜產品標準不能夠滿足其性能要求，需要單獨制定充電電纜產品標準，為研發和生產制造提供依據；新型的電線電纜材料能夠滿足充電電纜使用要求，適合用于充電電纜產品中，已成為充電電纜材料的發展方向，需要盡快制定以新型材料為基礎的充電電纜產品標準。

作者：田超賀盧琛鈺曲文波陳佶民單位：中國電器工業協會上海電纜研究所