Astratto
Le fondamenta del settore in forte espansione dei veicoli a nuova energia non risiedono solo nelle batterie e nei motori, ma anche nell'"ancora di salvezza" che collega i veicoli e le pile di ricarica: i cavi di ricarica. Di fronte a requisiti di integrazione funzionale, garanzia di sicurezza e standardizzazione globale sempre più stringenti, gli standard tradizionali dei cavi non sono più in grado di farvi fronte. Questo articolo analizza a fondo le sfide principali e le direzioni di sviluppo dei cavi di ricarica in termini di funzione, sicurezza, materiali, struttura e standardizzazione, e rivela l'importanza fondamentale di superare i colli di bottiglia tecnici per garantire la sicurezza del settore e l'interoperabilità globale.
1. Integrazione funzionale: vettore intelligente oltre la trasmissione di energia
I moderni cavi di ricarica non sono più semplici canali di alimentazione. Per ottenere un'interazione in tempo reale e un controllo sicuro dello stato delle batterie delle pile di ricarica e dei veicoli (come la regolazione della corrente e il monitoraggio dell'isolamento), i cavi devono integrare nuclei di comunicazione e controllo. Ad esempio, la struttura tipica di un cavo di ricarica trifase comprende 5 nuclei di potenza (trifase, neutro, terra) e 2 nuclei di segnale, formando un complesso "5 grandi + 2 piccoli". Questa funzione complessa supera di gran lunga i limiti di progettazione delle norme tradizionali (come la IEC 60245/60227) che supportano solo strutture a 5 nuclei a sezione uguale.
2. Aggiornamento della sicurezza: linea di vita ignifuga e resistente.
Le caratteristiche della corrente elevata a lungo termine nel processo di carica pongono requisiti estremi alla sicurezza dei cavi. I materiali tradizionali in PVC sono inclini a rilasciare gas alogeni tossici e fumo denso se esposti al fuoco. I nuovi materiali ignifughi privi di alogeni (come le poliolefine termoplastiche e gli elastomeri di poliestere) sono diventati soluzioni chiave: hanno una bassa densità di fumo e non rilasciano gas corrosivi quando bruciano, e l'indice di ossigeno è notevolmente migliorato (ad esempio, la resistenza alla trazione dei materiali di guaina poliolefinica termoindurente priva di alogeni> 10,0 MPa, superando di gran lunga i 6,5 MPa della gomma SE3 dello standard IEC), il che migliora il fattore di sicurezza antincendio dalla radice.
3. Ritardo standard: conflitto tra norme globali e bisogni locali
Attualmente, la produzione di cavi di ricarica fa per lo più riferimento alla norma IEC 60245/60227 o allo standard americano UL 62, ma questi standard presentano evidenti limitazioni:
- Perdita funzionale: Il numero massimo di core previsto dallo standard IEC è di soli 5, che non possono ospitare linee di segnale;
- Rigidità strutturale: Le anime dei fili devono avere la stessa sezione trasversale, il che non consente di soddisfare la richiesta di "compositi di fili grandi e piccoli";
- Obsolescenza dei materiali: Non contempla i nuovi materiali per guaine ad alte prestazioni come il poliuretano (la cui resistenza all'usura può essere fino a 3 volte superiore a quella dei materiali tradizionali). Sebbene l'Europa abbia cercato di rispondere attraverso il documento di coordinamento HD22.4/HD22.12, manca ancora uno standard indipendente per i cavi di ricarica.
IV. Rivoluzione dei materiali: Nuovi composti fanno fare un salto di qualità alle prestazioni
Per soddisfare i requisiti di piegatura frequente, resistenza agli agenti atmosferici esterni e forza meccanica, è indispensabile l'innovazione dei materiali:
- Strato isolante: La poliolefina termoplastica senza alogeni (IEV-1) ha eccellenti proprietà elettriche e flessibilità;
- Strato della guaina: Il poliuretano (EVM-1) ha migliorato significativamente la resistenza alla lacerazione, mentre la poliolefina termoindurente senza alogeni (EVM-2) bilancia il ritardo di fiamma e le proprietà meccaniche. I parametri chiave di questi materiali (come la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura) hanno superato completamente gli standard tradizionali (si veda la valutazione dei materiali dei cavi di ricarica nella serie di rapporti tecnici IEC TR 62893).
5. Evoluzione strutturale: design flessibile adattato a molteplici scenari di ricarica
La diversità delle modalità di ricarica (ricarica lenta in CA, rapida in CC, composita in CA/CC) spinge all'innovazione della struttura dei cavi:
- Numero flessibile di coreDa una combinazione monofase a 7 core a una combinazione multi-core trifase, per supportare diversi requisiti di potenza;
- Differenziazione della sezione trasversaleLa linea di alimentazione (a sezione larga) e la linea di segnale (a sezione piccola) sono stratificate per ottimizzare lo spazio e le prestazioni;
- Design leggero: L'applicazione di nuovi materiali riduce il peso del cavo di 30%, migliorando l'esperienza operativa dell'utente.
VI. Unificazione degli standard: Costruire un linguaggio tecnico riconosciuto a livello mondiale
È diventato un consenso internazionale formulare standard indipendenti per i cavi di ricarica:
- Integrazione funzionalePer chiarire la corrispondenza tra i protocolli di comunicazione e le anime dei fili, fare riferimento alla norma ISO 15118 sull'interfaccia di comunicazione veicolo-griglia;
- Specifiche del materialestabilire un sistema di test per i materiali ignifughi senza alogeni e ad alta resistenza alla lacerazione, come i requisiti di certificazione UL 62 per gli elastomeri termoplastici;
- Miglioramento del testAggiungere progetti di verifica dello scenario, come i cicli ad alta e bassa temperatura e la durata della piegatura (come la norma IEC 62893-2-1 per le specifiche dei test di durata dei cavi EV).
Sintesi
Mentre i veicoli a nuova energia si dirigono verso il futuro, la forza del "vaso sanguigno tecnico" dei cavi di ricarica determina la resistenza dell'intero settore. Dallo scudo dei materiali privi di alogeni alle vene delle anime intelligenti, dalla rottura del ghiaccio dei dilemmi degli standard al ponte dell'intercomunicazione globale: ogni innovazione dei materiali e unificazione degli standard è un doppio coronamento di sicurezza ed efficienza. Solo superando questo apparentemente piccolo ma cruciale collo di bottiglia tecnico, le ruote verdi potranno davvero correre liberamente nella corrente elettrica senza ostacoli.