趙紅霞

摘要：在新能源汽車(chē)充電樁的組裝及使用中，絕緣材料發(fā)揮著重關(guān)重要的作用。本文圍繞充電樁框架中的絕緣材料應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，探討充電樁框架中的部件、組件等應(yīng)用絕緣材料的優(yōu)勢(shì)，提出新能源汽車(chē)充電樁框架中使用的絕緣材料的應(yīng)用前景十分廣泛。

Abstract： In the assembly and use of new energy vehicle charging piles， insulating materials play an important role. This paper analyzes the application of insulating materials in charging pile frames and related technologies， discusses the advantages of applying insulating materials such as components and assemblies in charging pile frames， and proposes that the application prospects of insulating materials used in charging pile frames for new energy vehicles are very broad.

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē);充電樁;絕緣材料

Key words： new energy vehicles;charging piles;insulation materials

0 ?引言

新能源汽車(chē)充電樁是新能源汽車(chē)應(yīng)用中的核心部件，其主要部件如電源模塊等，一直存在的散熱問(wèn)題有待解決。在新能源汽車(chē)充電樁材料應(yīng)用領(lǐng)域中，可利用導(dǎo)熱絕緣片等新型材料，達(dá)到充電樁框架中電源模塊等組件的絕緣與散熱效果，經(jīng)過(guò)實(shí)踐后獲得了良好的效果。

1 ?新能源汽車(chē)充電樁與絕緣材料

隨著新能源汽車(chē)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，開(kāi)拓新能源汽車(chē)充電樁的功能運(yùn)用性成為當(dāng)務(wù)之急。導(dǎo)熱絕緣片作為充電樁框架中重要的導(dǎo)熱材料，擁有良好市場(chǎng)發(fā)展前景。

目前應(yīng)用在新能源汽車(chē)中半導(dǎo)體晶體管、絕緣柵雙極型晶體管等產(chǎn)品，在功率模塊上的應(yīng)用效果良好。新能源汽車(chē)充電器主要由AC/DC、變換器和DC/DC變換器構(gòu)成PFC變換器，可使工作效率顯著提升，輸出濾波電感和電容的紋波電壓、紋波電流等減小濾波電感和電容體積，降低電流波紋，提高電容工作的可靠性，將整個(gè)變換器體積的減小。導(dǎo)熱絕緣片的性能與傳統(tǒng)的器件相比，能夠在更高的工作溫度和較高的工作電壓下具有更高的電子飽和漂移速度，可應(yīng)用于承受擊穿電壓較高的部位[1]。

2 ?新能源汽車(chē)充電樁中絕緣材料的應(yīng)用

2.1 導(dǎo)熱絕緣片在新能源汽車(chē)充電樁中的應(yīng)用

導(dǎo)熱絕緣片主要位于充電樁的散熱模塊部位，采用TIS導(dǎo)熱絕緣片無(wú)論是對(duì)于快充充電樁的運(yùn)行還是慢充充電樁的運(yùn)行都具有良好的效果。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單風(fēng)扇散熱器和原有的導(dǎo)熱陶瓷片，已經(jīng)不能滿(mǎn)足高效率、高熱量的電源模塊的導(dǎo)熱需求。針對(duì)充電樁基本的結(jié)構(gòu)、連接位置、電線(xiàn)電纜、內(nèi)部元件等特性，采用TIS系列導(dǎo)熱硅膠片，可實(shí)現(xiàn)高效的絕緣性能。TIS系列導(dǎo)熱絕緣片，能夠同時(shí)達(dá)到導(dǎo)熱和絕緣的效果。材料使用時(shí)：將絕緣性的硅膠片放入到導(dǎo)熱材料中，能夠?qū)崿F(xiàn)低熱阻的高壓絕緣，具有良好的傳導(dǎo)性與良好的電介質(zhì)強(qiáng)度，保障充電樁能夠高效率地工作。從而實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)智能化、輕量化、集成化使用[2]。

在新能源汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中，采用提高功率變換器高溫下的可靠性技術(shù)，針對(duì)冷卻系統(tǒng)要求高的情況下，在功率轉(zhuǎn)換器部分要求冷卻系統(tǒng)保持在70度左右的時(shí)候仍能正常工作。導(dǎo)熱片工作結(jié)溫達(dá)到300度。采用寬禁帶器件構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換器，可在更高的環(huán)境溫度下正常工作，也可以將引擎冷卻系統(tǒng)和功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)合二為一。

2.2 阻燃塑料在新能源充電樁中的應(yīng)用

阻燃材料在新能源充電樁中，主要運(yùn)用于充電連接元件、充電樁、殼體、電源模塊、外殼、充電器等可見(jiàn)部件。其具有良好的阻燃性、高耐熱性和電氣絕緣性。由于連接器件是金屬，使用中插拔次數(shù)較高，材料應(yīng)具有耐熱性和阻燃性，才能避免引起火災(zāi)。例如無(wú)鹵阻燃材料滿(mǎn)足阻燃性，并具有抗金屬腐蝕性的特點(diǎn)，且熱穩(wěn)定較好。運(yùn)用阻燃塑料尼龍材料，可實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)高壓充電系統(tǒng)的良好的絕緣性能。在汽車(chē)充電連接元件用料上，阻燃塑料運(yùn)用較多，其具有防火、防水、防電、防爆的特點(diǎn)，在充電樁殼、體、插頭、插座、電源模塊、外殼等運(yùn)用較多。在插頭、插座部位目前還使用一系列改性材料，其耐熱性能更強(qiáng)。薄壁PP材料可實(shí)現(xiàn)充電樁減重，薄壁化的充電材料采取更薄的壁厚設(shè)計(jì)，取代傳統(tǒng)較厚的壁厚設(shè)計(jì)。充電樁作為新能源汽車(chē)使用中的重要功能部件，在功能上需要得到保護(hù)，更要追求輕量化，使用薄壁PP材料，能夠有效的降低其重量，同時(shí)也能發(fā)揮阻燃的作用。薄壁PP材料具有高模量、高韌性和高流動(dòng)性的性能，能夠在材料充模時(shí)減少流動(dòng)空間，增大流動(dòng)阻力，在模具溫度等條件的設(shè)定上可以避免缺膠問(wèn)題。通過(guò)制件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，設(shè)計(jì)材料自身模量提高，可以緩沖外界沖擊，具有很好的抗沖擊能力。其發(fā)展與汽車(chē)輕量化趨勢(shì)相配合，滿(mǎn)足了充電樁的配套設(shè)施和零部件的使用要求[3]。阻燃材料為電池框架提供絕緣性能，動(dòng)力電池系統(tǒng)作為汽車(chē)的能量存儲(chǔ)裝置，給電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)提供能量，可擁有多個(gè)電池管理系統(tǒng)，包含多個(gè)電池包、動(dòng)力電池、阻燃系統(tǒng)，阻燃材料成為動(dòng)力電池模組結(jié)構(gòu)中首選材料。阻燃塑料充分考慮電池串聯(lián)、高壓連接間的絕緣保護(hù)問(wèn)題，滿(mǎn)足電池模塊的裝配松度適中、各個(gè)結(jié)構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度的要求，防止電池因內(nèi)外力作用發(fā)生破壞。

采用阻燃材料為電池框架減重與絕緣，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池模組作為動(dòng)力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之一的良好運(yùn)行。其采用并聯(lián)的方式，將保護(hù)線(xiàn)路和外殼進(jìn)行組合，經(jīng)串聯(lián)形成動(dòng)力電池單體，再結(jié)合整車(chē)設(shè)計(jì)要求的前提下，再進(jìn)行電池模組的設(shè)計(jì)，根據(jù)動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體要求，將組件結(jié)構(gòu)形狀加以確定，采用電池成組固定的方式，各個(gè)結(jié)構(gòu)部件都有足夠的強(qiáng)度，充分考慮了電池串聯(lián)后高壓連接間的絕緣問(wèn)題，防止爬電距離和絕緣間隙[4]。阻燃塑料作為電池模組結(jié)構(gòu)間的首選材料，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求質(zhì)量輕，且塑料具有多種材料的廣泛選擇性，可以滿(mǎn)足電池裝配和安全需求。

表1為輕量化材料在新能源汽車(chē)充電樁中使用時(shí)的部分參數(shù)。

阻燃PA66材料相對(duì)目前電池模組構(gòu)件常用的PC材料和ABS材料等，保證阻燃等級(jí)的情況下，還有更小的密度，可為電池組降低重量。

2.3 阻燃耐候材料在新能源充電樁中的應(yīng)用

隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，結(jié)合充電樁的使用場(chǎng)地，室內(nèi)充電樁和室內(nèi)外充電樁的防護(hù)等級(jí)都要達(dá)到P32以上。尤其是在面對(duì)外部惡劣天氣的時(shí)候，充電樁要具有良好的壁壘條件與絕緣性，防護(hù)等級(jí)需達(dá)到IP54，方能保證車(chē)身安全、充電設(shè)備安全和人身安全。充電樁對(duì)材料的耐候性和抗沖擊性等性能具有較高要求，在配套設(shè)施上要求使用更好的阻燃耐候材料，保障充電樁安全運(yùn)行。目前經(jīng)過(guò)測(cè)試項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)之后，輕量化材料是未來(lái)新能源汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)，例如輕量化的導(dǎo)熱硅膠片可以為動(dòng)力電池減負(fù)。在動(dòng)力電池中包含了多達(dá)幾十片的導(dǎo)熱硅膠片，提高動(dòng)力電池能量密度的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源汽車(chē)導(dǎo)航里程的增加，而且導(dǎo)熱硅膠片使用密度輕量化的特性，使得新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的性能增多，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排雙重目標(biāo)[5]。塑料和復(fù)合材料結(jié)合，可形成性能優(yōu)異的輕質(zhì)材料。如碳刷座絕緣件對(duì)應(yīng)于待沖壓成型的碳刷座絕緣件內(nèi)脫板的形狀，有與內(nèi)脫板的形狀一致的開(kāi)口，凹模板中間下模組件有與碳刷座絕緣件上的安裝孔對(duì)應(yīng)的沖針孔，從上到下依次布置有導(dǎo)柱固定板和底板，沖針孔的周壁和內(nèi)脫板的外周緣設(shè)有吹氣孔。通過(guò)吹氣孔提高模具的排料排屑能力，避免因排料排屑不暢引起一系列問(wèn)題。

3 ?結(jié)語(yǔ)

新能源汽車(chē)充電樁框架中絕緣材料的選擇與應(yīng)用，在新能源汽車(chē)使用性能和安全保障上發(fā)揮重要的作用。未來(lái)在政策扶持和市場(chǎng)刺激下，新能源汽車(chē)消費(fèi)趨勢(shì)將不斷升溫，充電樁材料的應(yīng)用也會(huì)隨著充電樁的需求不斷猛增而不斷進(jìn)行研發(fā)與升級(jí)。應(yīng)針對(duì)新能源汽車(chē)充電樁系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行材料方案的設(shè)計(jì)，圍繞防火、防電、防水等，在充電樁殼體、插頭、插座、電源模塊、充電器等方面充分運(yùn)用阻燃、絕緣的優(yōu)良材料，提高新能源汽車(chē)充電樁的使用性能。

參考文獻(xiàn)：

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