关键词:电动汽车、电线、技术
0电动汽车简介
电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,但当前技术尚不成熟。
0.1电动汽车在中国
2010年10月10日,国务院以国发{2010}32号文件,下发《关于加快培育和发展战略新兴产业的决定》,确定按照科学发展观的要求,大力扶持新兴产业的发展:新兴产业是指随着新的科研成果和新兴技术的发明,应用而出现的新的部门和行业。现在世界上讲的新兴产业,主要是指电子、信息、生物、新材料、新能源、海洋、空间等新技术的发展而产生和发展起来的一系列新兴产业部门。
2010七大战略性新兴产业是:新能源、节能环保、电动汽车、新医药、新材料、生物育种和信息产业。七大战略性新产业将成为我国在本轮国际金融危机背景下继续四万亿投资和十大产业振兴规划之后的新一轮刺激经济方案。
中国新能源汽车的发展,最具有标志性的企业就是比亚迪,山东的时风电动汽车已经问世,目前奇瑞、长城等汽车制造商已经分分在电动汽车(或者说是在新能源汽车)方面加大投入。
0.2电动汽车的发展和市场空间:
在美国---原引中国汽车市场网的报道:巴黎车展新能源唱主角环保概念车将量产,电动汽车正在迅速发展。美国政府正坚定地支持新的车辆,他们认为必须降低二氧化碳排放量减少污染。通用汽车在2009年的时候进入破产程序,但是通用新首席执行官阿克森表示,公司致力于电气化和其他电动车的开发。当然通用还有一个好的环境,美国消费者购买电动汽车能够获得7500美元的补助。
在日本---电动汽车正在迅速发展。雷诺-日产全球总裁戈恩说,在过去的四十年,雷诺汽车电动车的使用成本已经下降一半,但是具体的数据他没有说。根据波士顿咨询集团之前的估计,除非电池成本降至约200美元每千瓦时,否则电动车不会有竞争力。而如果真能达到,日产聆风使用的24千瓦时的电池成本将大幅降低至能接受的水平。据传,雷诺-日产都有将其成本降到低于400美元每千瓦时的计划,如果成功,它的轿车将会变得更有竞争力。其他技术也正在进步,所有的这些进步能让电动车流行起来。
在中国----据搜狐财经报道(姜雪晴:新能源汽车概念会有持续的行情):汽车产业包括政府的"十二五"规划里面,非常明确提出,到2015年电动汽车的保有量达到100万辆,从这一点来看,"十二五"期间成长率也是非常高的,电动汽车在中国未来的空间是非常大的。所以我觉得关于新能源汽车的概念,一
直会有持续的行情。
0.3中国电动汽车技术的软肋
日前凤凰网汽车在第25届世界电动汽车大会召开后曾有这样一篇报道:"中国电动汽车是巨人还是矮子?",中国电动车技术是否国际领先,中国车企能否在电动车热潮中实现弯道超车?长久以来,政府部门与企业给出的回答都是"是"。然而在前不久深圳举办的第25届世界电动车大会上,对于我国电动车技术水平的质疑声被放大出来。包括中国汽车工业协会秘书长董扬、世界电动车协会主席陈清泉院士、中国汽车工程学会会长付于武等几位专家明确表态:电动车领域没 "弯道"可超车。在第25届世界电动车大会将中国电动车热潮推向新高度的同时,对于中国电动车水平的争议也逐渐浮出水面。世界电动车协会主席、中国工程院院士陈清泉认为,目前电动车最先进的技术在美国,产业化做得最好的是日本。"中国电动车并没有和国际巨头站在同一水平线上。
电动车关键核心技术是三电(电池、电机、电控),在业内人士看来,电池方面我国具有一定的产业化、低成本优势,但基础研究方面还是日本、美国做得好;电机技术,之前是德系企业最强,但德国企业强项在于大功率与小功率电机方面,电动车用电机目前国内外也是新近开始研发;在电控系统方面,中国则远远落后,因为汽车电子技术是中国汽车产业的一大软肋。
中国电动汽车技术中汽车电气技术软肋给汽车电器(电线)带来的机遇:汽车电子技术在汽车上的应用,
传统汽车电器一般包括:电源、用电设备、仪表等。这里边包括的零部件多达几百件,如蓄电池:6V、12V、24V,发电机:直流、交流,起动机:点火装置、点火线圈、分店器、火花塞,照明装置:大灯、小灯、雾灯、倒车灯、牌照灯、车内灯,信号装置:转向灯、制动灯、示宽灯及电喇叭、刮水器、洗涤器、暖风与空调器,电流表(或电压表)、水温表、机油压力表、燃油表、车速/里程表等。电线作为汽车电气技术应用的一部分,贯穿整个汽车,传输信号和电能,如果把一辆汽车比做一个生命体,那么电线可以比作为汽车的"神经"和"血管"。提升中国电动汽车电气技术,更要提高汽车用线的技术水平。由此说来,中国电动汽车电气技术的提高可以给中国汽车用线带来一次新的挑战和机遇,可以说是一次革命。
1中国电动汽车用线
2010年9月在上海召开的电线电缆行业大会,中国电器工业协会电线电缆分会,关于电线电缆行 "十二五"发展规划征求意见稿中指出,2012年电动汽车保有量10万辆,2020年将达到400万辆,对应的电动汽车充电站到2015年4000座,2020约为10000座。"十二五"期间将形成驱动电机和动力控制系统、充电系统等一个新的产业链,为绕组线、汽车线的应用提供新的领域,将是行业未来的增长亮点之一。据初步测算,每个充电站包括中低压电力电缆、变压器、配电柜等的配电成本约200万元,对中低压电力电缆等产品带来需求。
1.1低压汽车线的技术特点及要求
现代汽车采用低压直流供电系统,标称电压有6、12、24伏,并以车体为一极单线供电,故汽车电线多为单芯导体。汽车电线包括驱动系统电缆,如电池引线电缆、点火线、油泵电缆;通信系统电缆和线束复用系统线缆,如音响线、车载电话线、多模光纤;安全系统电缆,如防刹车抱死系统(ABS)电缆、刹车磨损监测电缆(使用温度-60~+260℃);舒适系统电缆,如汽车空调线、座椅调节和温控电缆等。一般将汽车线分为电池电缆(Battery Cable)和低压主
回路电缆(Low Tension Primary Cable)两大类,有的也将点火线单独列出。前两种电缆都适合于标称电压不超出50V的电气系统。
我国1988年实施的《公路车辆低压电缆(电线)》(GB9328-88)中电缆性能要求、电缆结构与国际先进标准(如国际标准化组织ISO6722-96标准、日本机动车标准协会JASO D608标准和美国SAE标准)相比有较大差距。本文将主要根据美国机动车工程师协会(SAE)标准SAE J1128-JAN1995《低压主回路电缆》,介绍低压汽车电线技术特点。SAE标准是国际公认的水平较高的权威性技术文件,充分反映了国际汽车电线的技术水平和多年来汽车电线的开发成果。随着我国汽车业日益融入国际竞争大环境,该标准将为更多的汽车厂熟悉和采用。
1.2汽车电线的技术发展趋势
七十年代爆发的海湾石油危机曾深刻影响了世界,豪华但耗油多的汽车不再受宠,减轻汽车重量、节约
汽油成为新的设计标准。有的国家还为此立法加以引导和限制。
最有效的减轻汽车重量方法是减小汽车尺寸,但这不能以减小乘座空间、牺牲乘座的舒适性为代价,因而采用塑料替代金属、减小汽车零部件尺寸并在有限的空间内提高零部件安装密度成为设计新一代汽车时所考虑的主要措施。汽车电线的技术进步,是与汽车行业技术发展趋势相一致的,体现在以下几方面:
减小绞合导体规格。SAE低压汽车电线标准中导体的最小规格已减至0.22 mm2。美国福特汽车线采购规范中已出现了0.15 mm2的规格。另据国外一家著名的汽车线束制造厂长期研究后得出的结论,22AWG规格(0.32 mm2)的电线在23%的应用场合可减至26AWG规格(0.13 mm2)或30AWG规格(0.05 mm2)。
在保持绞合导体规格不变的前提下压缩直径。可采用模具对绞合导体进行压紧,从而减小绞体内部间隙以减小直径。这样不但可减小电线外径,还可减少绝缘料用量。有"紧压"(Compressed)和"密实"(Compacted)两种压紧方式,前者仅是绞体外层单线被紧压变形,绞体直径可缩减6%;后者则是绞体内层单线也受挤压变形,绞体直径可减少15%。紧密和紧压的导体表面圆整,减少了单根导体嵌入绝缘层的程度,因此适当降低绝缘厚度也不会导致耐电压和抗切通等性能的下降。减小绞体直径的另一种方法是用不同直径的单线组合绞制。
1.3汽车电缆革命性变化在即
8月21日至22日,在天津举行了由中国电力报社、天津滨海高新技术产业开发区主办,天津市普迅管理学院承办的"中国电动汽车产业高峰论坛"。
大阵仗相关领导和专家出席论坛,足以说明国家对此项目的重视程度。
国家电监会副主席史玉波出席论坛开幕式并致辞。天津市副市长王治平,中国商业联合会会长何济海,国家电网公司副总经理杨庆,中国南方电网有限责任公司副总经理肖鹏,天津滨海高新技术产业开发区管委会主任赵海山,中国工程院院士、世界电动车协会主席、英国皇家工
程院院士陈清泉,中国工程院院士、汽车动态模拟国家重点实验室主任郭孔辉等出席论坛开
幕式。
电动汽车不同于传统的燃油汽车,完全是用电能作动力,以达到环保、节能、减碳之目的。电动汽车电缆是一种新型电缆,它将不再受耐油性老化的限制,而代之以严格的无卤、环保性能指标考核。因此,流行的普通PVC绝缘和护套汽车电缆将被淘汰。电动汽车电缆的绝缘和护套均要求用交联聚烯烃材料制造,以提高电缆的机械电气性能。
电动汽车的大力推广应用,不仅是汽车电缆技术的一场革命,也将引起汽车电缆制造产业的技术升级,成为电缆行业一个新的技术创新领域。
3电动汽车用线缆的2大技术
辐照交联聚烯烃,聚苯醚(PPO)和聚氨酯(TPU)等新型材料。
3.1新型阻燃环保型聚苯醚(PPE)绝缘汽车电线
随着欧盟环保(ROHS和WEEE)指令的颁布执行,一场环保风暴已经席卷全球。开发环保型电线汽车电线在今后的发展过程中是势在必行的,因此我们适时开发了聚苯醚(Polyphenylether 简称PPE)绝缘汽车电线。现在我们已经成功试制了PPE绝缘汽车电线,其各项试验均符合大众和国际标准,其中阻燃、热收缩、耐油、耐磨等性能都远远优于标准中的要求。例如标准中要求的汽车电线阻燃性能指标是点燃后在30S内自动熄灭,而试制的PPE型汽车电线在7S内就自动熄灭了,完全能够达到客户的要求。聚苯醚(PPE)树脂是美国GE公司新近开发的一种高性能环保材料。目前在世界上已经有一些厂家开始使用这种材料来取代传统的聚氯乙烯(PVC)材料制造线缆绝缘和护套了,如美国的德尔福、我国的LTK等。汽车电线采用这种材料优势是多方面的:
1.它顺应了市场摒弃卤化阻燃剂的潮流,其次这种材料本身就具有出的阻燃特性、以及和PVC材料相比更好的抗化学腐蚀性,其韧性能够保证线材具有很好的完整性和外观。
2. 其环保性已经达到了美国食品环保标准,可以进行食品包装的制作。燃烧时无任何有害气体放出,是乘客厢内汽车电线的最佳选择。
3. 由于其硬度,绝缘和耐磨性能均非常优秀,因此电线可以做成是超薄壁的,而且其比重较小,只有1.03g/cm3,这样可以扩大车内的空间,减小线束重量也意味着节约车辆的耗能。
因此,无论是性能、环保还是市场潜力方面,这种新型汽车电线都占有很大优势,它的试制成功是非常有意义的!标志着我公司的新产品开发工作的步伐已经开始紧跟世界先进水平。
3.2辐照交联技术
辐照交联则是包含化学变化的物理交联方法。线缆的电子束辐射加工是先用热塑性材料挤塑绝缘或护套,再用高能射线轰击,达到改变聚合物分子链结构、促成其交联的目的。电子加速器的工作原理与电视机显像管相类似,由加热的电子产生电子,依靠直流加速器高压装置正负电极之间的高电压导引电子飞离电子,再由真空束流管加速并聚焦。之后当电子束流穿过扫描磁场时,将被扫描成线条状后穿越金属箔窗,照射箔窗下由束下传送装置输送的
被加工物。电子携带的能量取决于加速器施加的高电压,常用兆电子伏特(MeV)来表示。束流与加速电压决定了辐照功率,其中束流表示单位时间内提供多少个电子,1mA的束流表示每秒有6.2×1015个电子。
聚合物在受到高能电子束照射时,化学键将先被破坏,然后形成新的分子链结构。有的聚合物的反应以
降解为主,有的则以交联为主。幸运的是,电缆业广泛运用的聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、橡胶(如EPDM)和热塑性弹性体(如TPU)等以交联反应为主。以聚乙烯(PE)为例,高能电子
束首先使C-H键断裂,生成带自由端基的活性大分子链和活泼的氢原子,然后氢原子攻击分子链,夺取其中的氢原子生成氢气和带自由端基的分子链,相邻的带有自由端基的链段交叉连接形成横向的C-C交联键。不同材料对辐射的敏感性是不一样的。为了提高辐射交联效率,通常要在材料中加入敏化剂和增感剂。
交联电缆在以下方面有显著变化:耐热等级提高,即使燃烧也不熔融滴落;耐化学腐蚀,不溶解于油和有机溶剂;抗张强度、耐磨性、抗压性、抗冲击、抗撕裂和抗剪切等机械性能大为提高,硬度和抗切通特性则基本不变或略有提高,但断裂伸长率有所降低;电气绝缘强度基本天津电动汽车
不变。辐照交联与化学交联相比较,还具有以下特点:
--可加工材料多,材料无货架寿命限制。
--不需高温、高压条件,能耗低。
--由于吸收辐射能量引起的聚合物温升通常不超过70℃,加有水合氧化铝或氢氧化镁等阻燃剂的无卤聚烯烃绝缘层或护套不会在交联过程中因高温分解,因而特别适合于加工阻燃电缆。
--可获得较高的耐温等级。已制成耐温等级150℃的辐照交联聚乙烯绝缘汽车线。
--加工后无残留物,长期与酸液接触也不会有明显溶胀。
--容易控制交联度。
--生产效率高。小线交联效率一般只受限于束下传送速度,目前汽车电线制造业已有
2000m/min的报道。现在由于辐照功率和效率的提高,即使是绝缘较厚的汽车电池电缆也可采用辐射交联工艺生产。
--特别适合加工小截面导体、薄壁和超薄壁绝缘的高性能交联电缆。这一特点使电子束交联技术在汽车电线制造领域获得了广泛运用。
辐照交联线缆技术也在不断发展和完善中,目前尚不适合加工特粗的电缆和导体四周绝缘层厚度不均匀(如带状)的电缆,其原因在于这些电缆所受辐射的均匀性问题难以很好解决,可能会出现局部升温、累积电荷导致放电击穿绝缘和截面各点交联度不均匀等情况。
发布评论