充電樁外殼材料選型要點

　　充電樁行業發展迅猛，市場空間巨大

　　目前，中國已是世界第一大汽車生產和消費國，中國政府大力支持新能源汽車特別是純電動汽車的發展。根據中國汽車工業協會數據顯示，2015年我國新能源汽車生產340471輛，銷量331092輛，同比增長3.3倍和3.4倍。

　　充電樁行業即將爆發

　　在電池性能、單次充電行駛里程短期不能顯著提高的情況下，充電樁作為新能源汽車的標配，直接決定了新能源汽車的發展。

　　但是目前在在電動汽車產業發展過程中，普遍存在注重車而不注重充電基礎設施的問題，有車無樁、有樁無車現象并存。該現象的存在也大大制約著我國新能源汽車的發展。

　　為此，國家相繼出臺各項產業政策，大力推動充電基礎設施(充電樁/充電站)的建設，。根據國務院《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》，將建設“樁站先行，適度超前，智能高效”的充電基礎設施體系。2015年~2020年，將建成充電樁480萬個，充電站1.2萬座。預估將釋放900億元的市場潛能。

　　充電樁使用環境解析

　　根據前期調研發現，充電樁的實際使用環境復雜，有些用于南方沿海環境，材料將面臨高溫沖擊，高紫外線照射，海邊鹽霧腐蝕等環境應力的影響，充電樁表面溫度可能升至85℃甚至更高，可能使材料軟化，爬電距離和電氣間隙減少，誘發質量事故。長期紫外線照射會使材料嚴重褪色，甚至降低力學性能，導致材料老化，開裂，影響美觀和安全性能;

　　有些用于北方極寒氣候，以黑龍江、內蒙古北部地區為例，充電樁冬季使用環境經常低至-40℃;致使材料發脆、開裂，嚴重失效。

　　有些地區臨近陶瓷行業和發電廠，排放含硫氣體，形成酸雨，顯著加快產品失效。

　　表1 某地區酸雨量及PH值統計

　　此外，由于人體可直接接觸充電樁，且為了達到高速充電的效果，充電樁的使用電流非常大，這對于材料電氣絕緣性能和耐燃、阻燃性能也提出了嚴苛的要求。

　　表2 充電樁額定電壓/電流

　　由上可知，充電樁使用環境非�？量�，對外殼材料質量要求很高。但是目前國內各材料供應商的種類和改性水平千差萬別，市場上也沒有統一的行業標準，導致產品匹配性差、性能參差不齊，帶來極大的浪費和安全隱患。

　　充電樁材料組成

　　在了解了充電樁的使用環境后，我們再來看看充電樁中的哪些材料將經受這些嚴苛的環境考驗。

　　目前，充電樁中的材料部件，主要由以下幾部分組成：

　　其中，經常暴露于外部環境中的主要部件有充電樁外殼、充電槍外殼、插頭插座、電線電纜的外層材料。那么，要搞清楚這些部件如何選材，我們先來看看這些部件經常使用的塑料都有哪些。

　　充電樁材料常用塑料介紹

　　目前，充電樁上各部件主要使用的材料如上圖所列。搞清楚了這些部件平常主要使用哪些材料后，我們再從國內外充電樁整機標準的角度，來剖析一下材料的設計選型。

　　充電樁國內外標準對于外殼材料的要求解讀

　　充電樁整機標準

　　下圖為國內外主要的充電樁及充電槍適用標準。其中，美國主要采用UL標準對充電樁整機進行考核，而其他發達國家主要借鑒IEC標準對整機進行考核。

　　從國內情況來看，目前主要采用的標準是國標GB/T 18487系列標準和能源局標準NB/T 33001、NB/T33008等。這些標準部分采用了IEC的要求，并結合我國的實際情況，進行了一定程度的修訂。這些標準的制定，主要是解決目前我國充電樁通信接口不統一、安全性兼容性不足、互聯互通程度低等問題。但是其中對于材料的要求較少，仍有待完善。

　　國外充電樁標準對于外殼材料的具體要求

　　由于新能源汽車在國外的起步較早，充電樁的配套標準相對完善，對于材料的具體要求也更為細致。以UL為例，其通過對整機的使用環境進行細分，明確不同產品，不同使用環境下的材料要求，通過對材料的機械、阻燃、電氣和環境老化進行測試，評估產品合規性。

　　國內充電樁標準對于材料的具體要求

　　目前，我國的充電樁整機標準中，對于材料尚無特別明確的要求。充電槍的整機標準中，主要通過“6.8 橡膠和熱塑性材料的耐老化;6.10 絕緣電阻和介電強度;6.12 使用壽命(插拔壽命試驗);6.17 爬電距離、電氣間隙和穿透密封膠距離;6.18 耐熱、耐燃和耐電痕;6.21車輛碾壓”等章節對材料進行要求。但是分析這些條款后發現如下問題：1、材料的耐老化通過將材料暴露在70/80℃的烘箱中10/7天后，評估其表面裂痕和發粘發膩情況來評價，對于材料長期在紫外線照射、雨淋、化學環境侵蝕、低溫沖擊條件下的性能變化情況，缺乏評價手段，而這些指標恰恰是整機制造方所關注的重點性能;2、材料的機械強度要求主要通過插拔壽命試驗和車輛碾壓試驗來評估，那么具體材料的沖擊性能、拉伸性能、彎曲性能、尺寸穩定性、硬度應達到多少，這些在本標準中未能細化;3、材料的阻燃性能，主要使用灼熱絲試驗來進行評估，實際上，灼熱絲試驗主要是評估材料在局部過熱情況下防止起火的能力，但是若材料已經起火，如果能有效的防止火焰蔓延，能否將火焰控制在器具內部不造成更大的事故，卻是灼熱絲試驗無法評價的。

　　那么，一方面是嚴苛的使用環境要求，一方面是國內標準的不完善以及行業選材的不規范。到底應該如何設置充電樁外殼材料的技術參數，才能滿足充電樁在各種環境下的服役要求呢?

　　在此，小編有幸了解到，中國質量認證中心(CQC)于今年年初編制并發布了國內首個《電動汽車充電設備非金屬材料外殼技術規范》(具體技術要求見下表)，該技術規范由中國質量認證中心與華商三優、許繼電氣、巴斯巴、蘇州智綠、科思創、金發、聚賽龍等業內知名充電樁生產企業及大型材料企業共同編制。

　　本技術規范從充電樁的實際使用環境出發，通過對材料耐老化、耐候、耐低溫沖擊、阻燃、耐熱、電氣絕緣等方面性能的考核，來評價材料是否能夠達到長期服役要求。

　　表3 充電樁外殼材料性能要求