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摘要：近年来，我国的汽车行业有了很大进展，新能源电动汽车越来越多。电动汽车直流充电枪电力电缆作为电动汽车充电桩的配套产品，对其各种性能的研究具有十分重要的意义。选取TPE（热塑性弹性体）和硅橡胶两种绝缘材料以及TPU（热塑性聚氨酯弹性体橡胶）、TPE和硅橡胶三种护套材料进行机械性能的测试分析，并测试了70℃，168h条件下空气老化前后三种护套的热失重曲线。结果显示，硅橡胶在老化前后性能变化比较明显，硅橡胶的抗氧化性能最好，TPU和TPE的抗撕强度均大于硅橡胶。
关键词：充电电缆；TPU；TPE；硅橡胶；机械性能；热失重
引言
目前，电动汽车以其绿色环保的优势成为汽车行业发展的方向，在汽车行业整体低迷的情况下，电动汽车保有量不断增加。作为电动汽车的重要配套设施，各城市在大型商场、停车场、居民小区等公共区域建设了数量众多的充电桩设备以满足日益增长的电动汽车充电需求。作为高功率电工电子设备，电动汽车充电设备也对周边电磁环境带来一定的影响，因此分析充电设备电磁干扰、确保其电磁兼容性具有重要实践意义。
1电动汽车充电站运维体系
作为风险评估研究的基础，电动汽车用户的充电行为不仅取决于行车习惯，也与路网交通、站址分布以及充电设施有很大的关系。因此在构建基于风险分析的运维体系时，应考虑用户习惯、道路网络、充电站和充电桩多个方面的动态变化。随着社会信息化的快速发展，目前车联网已接入超过全社会80％的充电桩以及4万辆电动汽车，依托于实时交通路况、充电站设备运行以及用户出行此类基于群智感知的实时信息，可制定同时考虑设备侧与用户侧的充电站运维体系。充电桩的运行风险是要从其本身的可靠性概率参数，以及该桩运行状态对于系统内用户的影响共同决定的。
2机械性能测试
根据国家标准GB/T33594—2017规定，电动汽车充电用电缆绝缘和护套材料老化前后的抗张强度和断裂伸长率检测方法按照国家标准GB/T2951.11—2008和GB/T2951.12—2008实施，从每个被试样品上切取足够长的样段，供制取老化前机械性能试验用件至少5个，供要求进行各种老化用试件至少5个，应注意制备每个试件的取样长度要求100mm，在ETM204C型200N微机控制电子万能试验机上做拉伸试验如图2所示，每种试样进行3次测试，将所得数据求出平均值并统计。热延伸性能试验按照国家标准GB/T2951.21—2008实施，从每一被试试样上切取两个绝缘样段和护套样段，制备哑铃状试样并测量截面积。在每个哑铃试样的中部标上20mm的标志线。将试件悬挂在型号为RL100的热老化试验箱中，下夹头加重物。在200℃下负重10min后，测量标记线间距离并计算伸长率。然后在下夹头处把试样剪断，并将试样保留在烘箱中5min。从烘箱中取出试样冷却至室温，再次测量标记线间的距离。绝缘和护套材料的抗撕试验参照GB/T33594—2017试验标准附录B，从电缆护套上制取3个试片，磨平使之具有大致平行的表面。使用锋利的刀片切出轴对称的缺口，垂直于试片宽度，并保证切口在线芯产生的凹槽的最薄处。在切口长度方向的三个等距离的点用指针式测厚仪测量试片厚度，取中间值。将试片切开端的两边分别夹在拉力试验机的上下夹具上，以（250±50）mm/min的速率切开试片。读取撕开试片到标记线是最大的撕力。
3完善电磁兼容设计防护
为从源头提高充电设备的电磁兼容性能，保障周边电磁环境安全，应在设计阶段做好EMC设计，并针对出现的电磁兼容问题采取相应的措施：设计阶段根据相应电磁兼容设计准则，做好设备内部EMI电路设计，合理安装布局和线缆敷设，在保障散热情况下减少机箱电磁泄漏，提高屏蔽效能，以满足相关国标对电磁骚扰限值的要求。
在设备安装调试过程中，严格遵守相应安装规程，合理设计及安装接地系统，保障接地系统具备较低公共阻抗，从而保障屏蔽措施的有效性。
4执行相应EMC标准
汽车推荐性国家标准《电动汽车充电耦合系统的电磁兼容性要求和试验方法》征求意见稿中，提出了电动汽车使用充电耦合系统进行传导充电时的电磁兼容性要求和试验方法，详细描述了汽车试验下的车辆状态、充电模式、连接方式，并从电磁辐射发射特性、沿AC电源线的谐波发射特性、沿AC电源线的电压变化、电压波动和闪烁发射特性、沿AC电源线的射频传导发射特性等方面，对电磁骚扰的限值做出了规定，是电动汽车传导充电电磁兼容设计的重要参考。而在无线充电方面，《电动汽车无线充电系统电磁兼容性要求和试验方法》征求意见稿中，同样规定了试验条件下的工作模式状态、负载条件、试验场景布置，并针对地面设备和车载设备的发射、低频骚扰（谐波电流、电压波动和闪烁）、传导骚扰、辐射骚扰（包括30MHz以下的磁场骚扰限值和30MHz以上的电场骚扰限值）限值进行了规定。作为充电设备电磁兼容设计的重要参考，满足相关标准对电磁骚扰限值的相关要求，可促进电磁环境的良好管控，确保充电设备与周边电子设备的和谐共存，是构建良好电磁环境的基础。
5护套机械物理性能分析
TPU护套材料老化前后的抗拉强度、断裂伸长率以及抗撕强度值均明显高于TPE和硅橡胶，表现出优异的耐老化性能。硅橡胶老化后抗拉强度和断裂伸长率的变化率较TPE和TPU明显要大，可能是在老化过程中，聚硅氧烷中的有机基团（如CH3等）在热和氧的共同作用下从硅氧烷主链上断裂，同时形成了新的Si-O-Si交联点，硅橡胶体系的有机成分减少，宏观上表现为力学性能下降。
6无线充电方式干扰机理
无线充电技术通过埋于地下的供电导轨，以高频交变磁场的形式，将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电。在多种技术中，磁耦合谐振式在静态无线充电中优势较为明显，是主要发展方向。耦合谐振式工作方式为在发射线圈周围形成一定空间磁场，只有接收线圈的谐振频率与发射线圈相同，才进行能量高效传输。ITU建议书中，明确提出了WPT-EV使用的两段高功率候选频段22kHz频段（19-25kHz）、60kHz频段（55-57kHz和63-65kHz）和一个中功率候选频段80kHz（79-90kHz）。由此可知，无线充电装置在用频率较低，与周围电子设备较难发生谐振，干扰耦合到周边设备能量较小。
结语
综上所述，电动汽车充电设备电磁干扰研究，在电动汽车大力发展背景下具有重要实践意义。传统插枪导电充电装置在低频可能存在一定的干扰风险。对潜在电磁兼容问题提出了相关建议：做好电磁兼容设计，满足相关标准限值要求，同时充分利用屏蔽、滤波、接地等措施进行处理整改，确保电动汽车充电装置的电磁兼容性能。
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