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導(dǎo)讀：新能源汽車日趨火爆，而車用塑膠材料（輕量化）又是目前發(fā)展的一大趨勢，那么，新能源車用的塑膠材料是怎樣的？我們在橡塑展艾邦組織的新能源車論壇中，有幸請到了比亞迪高級汽車工程師趙兵，來看一看作為新能源車領(lǐng)域龍頭企業(yè)的比亞迪，對于車用塑膠材料的應(yīng)用介紹。
”
把中國道路交通領(lǐng)域所有用油的地方全部用電解決！
“7”代表七大常規(guī)領(lǐng)域：
就材料的應(yīng)用來看，不同的新能源車同一個位置使用的材料也是不一樣的。
“4”代表四大特殊領(lǐng)域：
除了“7+4”以外，比亞迪現(xiàn)在還在做輕型軌道交通-云軌項目，目前有意向訂單1000億，已經(jīng)接到的訂單有100-200億。
云軌項目對材料的選擇和新能源車有些不一樣：因為在新能源汽車這一塊，雖然國家沒有強制報廢這一概念，但是目前新能源汽車在選材是按使用壽命10-15年來要求的；而在云軌這方面，不可拆卸部位的選材正常要求使用壽命達30年，這對材料本身來說也是一大挑戰(zhàn)。
2016年1-12月，比亞迪新能源汽車銷售量達到10萬輛，占比超過國內(nèi)新能源車總銷量1/3；蟬聯(lián)新能源車年度銷量冠軍。比亞迪新能源客車訂單突破1.5萬臺，市場占有率達到15%。在公共交通領(lǐng)域：
純電動出租車e6
比亞迪在深圳率先投放運營的850輛純電動出租車e6累計行駛里程已超3.8億公里，單車最高行駛里程已超過100萬公里，保持著當前全球純電動出租車最長行駛里程記錄。對單車行駛超過100萬公里的電動出租車包括高壓電池、電機、電動總成以及充電連接這一塊做一個全面的檢查，檢查發(fā)現(xiàn)某些材料還有很大的提升空間。
而在大家比較關(guān)注的充電方面，在投放市場時間較久的情況下，充電接口以及充電樁的使用并沒有達到我們正常所說的使用壽命達10-15年，而是在使用六七年左右充電樁或充電槍的一些缺陷就會顯現(xiàn)出來。
比亞迪K9純電動大巴
比亞迪在深圳投放運營的純電動公交客車K9累計行駛里程超過2.1億公里，單車最高行駛里程超過39萬公里。K9保持著當前全球純電動公交客車最長的行駛里程記錄。
比亞迪輕型軌道交通云軌
比亞迪云軌歷時5年、投資50億元研發(fā)，于2016年10月13日在深圳坪山新區(qū)正式通車，開放總里程4.4公里，時速可達80公里。
在國內(nèi)市場上，自2010年5月在深圳首次投入運營以來，比亞迪純電動公交已廣泛應(yīng)用于武漢、天津、廣州、南京、杭州、大連等國內(nèi)眾多城市公交系統(tǒng)。比亞迪電動客車現(xiàn)今推廣的地域分布十分廣，既包括潮濕的南方沿海地區(qū)，也包括寒冷干燥的北方地區(qū)，這就使得電動汽車高壓電氣的選材需要根據(jù)不同地區(qū)做不同的考量，這種考量也會對整個材料市場有很大影響。
如今，比亞迪新能源汽車已在全球50個國家和地區(qū)約245個城市運營，實現(xiàn)全球六大洲戰(zhàn)略布局！
針對全球市場來說，高壓電氣材料運用時需要考慮得因素就更多，除了考慮高溫、低溫以外，還需要考慮海拔因素，因為高海拔對高壓電氣的性能有一定的影響。
對于比亞迪電動車基本結(jié)構(gòu)介紹，主要分三種車型來說。
比亞迪電動乘用車主要是由下圖的高壓產(chǎn)品構(gòu)成，高壓絕緣主要是塑料。
目前很多電動車輛的電池外殼都是用塑膠做的，底板用的金屬，電池包、電池組之間的部分也是塑膠材質(zhì)的。
而針對電池控制器，最開始整個行業(yè)都想用塑膠材料去取代金屬，但是這樣做的話會在強度結(jié)構(gòu)、EMC/EMI屏蔽方面有很大弊端。
同樣的，DC、高壓配電箱和車載的外殼材質(zhì)，目前也很難用塑膠去代替金屬，但內(nèi)部的高壓連接和絕緣部分都是用的塑膠。
充電口的材質(zhì)目前市場上有全塑膠和塑膠+金屬兩種。在驅(qū)動電機里是很少用到塑膠材質(zhì)的。
高壓連接裝置橙色部分為塑膠材質(zhì)。充電樁在長時間暴曬的情況下，對抗UV性比常規(guī)產(chǎn)品要求更高一些。
比亞迪電動客車主要是由下圖的高壓產(chǎn)品構(gòu)成，高壓絕緣主要是塑料。
輪邊驅(qū)動橋?qū)Ω邏弘姎獬Ｒ?guī)性能以外，對高強度振動、高低溫交變、絕緣性能的綜合性要求也比較高，這也和其他常規(guī)車輛不同的地方。其他部件的材質(zhì)構(gòu)成和電動乘用車幾乎相同。
以上是針對純電動客車的結(jié)構(gòu)說明，如果是混合動力的客車，它的組成系統(tǒng)就相對復(fù)雜一些，除了燃油系統(tǒng)和純電系統(tǒng)外，還有一套混動的系統(tǒng)。混合動力汽車是有三種工作模式的。
圖 初期K系列大巴連接示意圖
比亞迪云軌主要是由下圖的高壓產(chǎn)品構(gòu)成，高壓絕緣主要是塑料。
控制柜包含所有的高壓集成，內(nèi)部用到的塑膠材質(zhì)非常多，新能源汽車在高壓控制方面比云軌少。
從參數(shù)來看，云軌目前有750伏、1500伏兩個電壓等級，在材料的耐高壓方面要求很高，這是需要整個材料行業(yè)的專家協(xié)商解決的問題。
因為云軌是單軌，所以在單軌道兩側(cè)設(shè)置了單軸轉(zhuǎn)向架。
而云軌的驅(qū)動電機和新能源巴士的驅(qū)動電機是差不多的。
云軌的電池分為車內(nèi)的電池和車外的電池，車內(nèi)外電池對材料的高強度、抗振動、耐久性、可靠性要求是不一樣的，如果是儲能電站的話，對這材料的這些要求相對就會低一些。
車間高低壓、信號的連接部分，比亞迪目前也是用塑膠材質(zhì)較多。
隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展以及節(jié)能減排相關(guān)法規(guī)的嚴格推行，汽車輕量化以及汽車材料環(huán)保性成為了不可逆的發(fā)展趨勢。而在眾多減重方案中，“以塑代鋼”以及其它塑料替代方案已經(jīng)開始為業(yè)界所接受，并逐漸流行起來。
那么我們就以電動車高壓電氣為例，來講述一下究竟塑膠在汽車產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用都有哪些趨勢。
以塑代鋼（金屬）輕量化趨勢（高壓電氣部分）
就高壓電氣來說，目前有一部分金屬外殼在不需要考慮屏蔽問題的前提下可以做以塑代鋼處理。
和金屬材質(zhì)相比，部分金屬更換為塑料后可減重30%左右，目前如一輛純電動車可降重100kg左右。而根據(jù)比亞迪和塑料廠商的探討，把塑料材質(zhì)的強度、抗沖擊等綜合性能提高的話，成本也會相應(yīng)提高。雖然就塑料材質(zhì)的單塊成本來說會提高，但是就整車而言，汽車重量減輕后，可以延長車輛的續(xù)駛里程，同時降低對電池容量的要求，而就節(jié)約用電量而節(jié)約的成本與塑料材質(zhì)的單塊上升的成本之間的成本差而言，汽車輕量化無疑是更好的選擇。
所以輕量化是目前整個新能源汽車以及云軌發(fā)展的趨勢，這不局限在高壓電氣、低壓電氣部分，同樣也適用于汽車的內(nèi)外飾。
塑膠+導(dǎo)電涂層（高壓電氣部分）或?qū)щ娝苣z材料
以塑代鋼的同時，塑膠材料的導(dǎo)電率也是需要著重考慮的問題。
因為只有塑膠材料能夠?qū)щ?，才能滿足高壓電氣的EMC要求。因為電動車輛在電磁信號抗干擾方面要求是非常嚴的。如果要用塑料替代高壓電氣和其他連接方面的一些金屬材質(zhì)的話，有兩種方案可以實施。
一種方法是塑膠表面涂可導(dǎo)電的金屬涂層；
另外一種方法是在原材料中加入導(dǎo)電材料。
通過這兩種方式達到整車EMC要求。但是塑膠+導(dǎo)電涂層的方法，因為成本、工藝以及生產(chǎn)效率低等因素，只能作為概念去嘗試，不能作為長遠發(fā)展的操作方式，未來應(yīng)該更趨向于開發(fā)一些導(dǎo)電的塑膠材料。這是整個新能源汽車行業(yè)需要去努力解決的問題。
比亞迪針對未來350KW大功率充電，傾向于SPOC模式-液冷模式以及電池液冷-實現(xiàn)方法
制作充電裝置、高壓電氣時對材料的長期耐水解、吸水性方面有很高的要求。
在長期潮濕或者有水的環(huán)境下，我們對電氣安全以及高壓電氣的耐壓等級方面的要求可能會降低。但是隨著大功率充電裝置的啟用，我們對塑膠材料的耐高溫、耐水解性要求又提高了。而高壓電氣內(nèi)采用的液冷控溫模式則對我們塑膠材料的除常規(guī)耐高溫、耐水解外又有了耐工業(yè)溶劑及耐酸堿性的要求。
同時我們對塑膠材料的可靠性也有很高的要求，需要確保不在使用過程中產(chǎn)生安全事故。
圖 吸水性要求示意圖
主要以比亞迪工程車和物流車為例來解說新能源汽車對塑膠材料的強度要求。
1）高強度高韌性要求
這類車輛在減震和舒適度方面要求沒有轎車要求那么高，在減震器方面的選擇就決定了：如果要用塑膠材料的高壓電氣連接或者確保整個高壓電氣內(nèi)部的絕緣性能，那么就會對塑膠材料的韌性和高強度有很高的要求。那高強度和韌性是不是有沖突？這就需要有個綜合的對比。
2）抗極寒要求
比亞迪此前整車去到漠河做實驗，發(fā)現(xiàn)原本在南方地區(qū)實驗中未出現(xiàn)問題的車輛，在漠河做實驗時就出現(xiàn)了零部件開裂和一些其他問題，這就說明在應(yīng)用塑膠材料時需要考慮極寒狀態(tài)下會出現(xiàn)的一些狀況。
3）耐高溫方面保持穩(wěn)定性
汽車電機旁這一塊是低溫和高溫交變的區(qū)域，整個電機在極寒狀態(tài)下會經(jīng)歷從零下幾十度上升到上百度的驟變過程，而電機在運行過程中也一直保持在上百度高溫的狀態(tài)，這就需要塑膠材料在耐高溫性能方面保持穩(wěn)定性。
4）確保車輛電氣設(shè)備在高頻振動下不出現(xiàn)開裂狀況
而在強沖擊方面，由于路況、整車速度以及駕駛員習(xí)慣等因素，我們在強沖擊方面要求也比較高，目前比亞迪整機制作的高壓電氣抗沖擊性能為30J—35J。
以上情況說明，我們在材料應(yīng)用方面的要求，不能僅依據(jù)我們看到的部分，還要結(jié)合實際使用狀態(tài)下出現(xiàn)的各種情況。
那接下來給大家介紹一下在使用狀態(tài)下對材料的特殊要求：
1）耐磨耐裂
目前主要是在充電連接方面，正常情況下充電接口的壽命是插拔各一萬次，但是在實際使用過程中，充電接口會出現(xiàn)嚴重的磨損、公差和開裂等問題，這就對材料的耐磨性有很高要求。
2）阻燃環(huán)保
目前市場上對阻燃這方面有設(shè)定HB、V-2、V-1、V-0等等級，材料需要達到哪種阻燃等級，最終需要根據(jù)設(shè)計去選型。同時為避免事故發(fā)生時出現(xiàn)濃煙和毒害情況，在燃燒煙密度和毒性指數(shù)方面，我們也需要密切關(guān)注。
3）耐氣候性
在室外長期使用充電的工程車耐氣候性一般要求是10--15年。在不拆卸情況下長期使用，汽車用塑膠材料的壽命取決于整車的質(zhì)量，那么塑膠材料耐UV長期暴曬要求要是很重要的一點。
1）整車全球客戶不同地區(qū)差異如何選材？
地區(qū)使用海拔、氣候、道路狀況、使用客戶習(xí)慣、使用壽命、地區(qū)法規(guī)要求等；
2）整車部件分布差異如何選材？
不同車型同一位置選材不一定相同，同車型不同位置選材不一定相同。
3）總成零部件選材？
同一部件結(jié)構(gòu)區(qū)別導(dǎo)致選材不同。
4）部件原材料選擇？
綜合評估不能出現(xiàn)某一項性能偏高就有選擇偏向，除機械、電氣、環(huán)境性能和使用壽命外，還需要根據(jù)我們注塑加工能力和批量穩(wěn)定性，同時需要考慮成本和供貨穩(wěn)定性等、附加技術(shù)服務(wù)和技術(shù)支持等。
原材料—制造工藝—總成零部件—成本—車輛使用部位分布—整車全球分布—售后確認。
市場用戶問題反饋分析—使用材料回收分析—材料配PDCA循環(huán)
此外，在材料選擇方面，需要主機廠、加工廠以及材料廠的三方配合。
1）機械方向
振動、摩擦、變形、（未增強、玻璃增強、礦物增強）；
2）環(huán)境方向
PTI、UV、吸水（濕）性、阻燃、顏色、高溫、高海拔、低溫、綜合狀態(tài)；
3）電氣方向：CTI、污染等級；
4）工藝：尺寸穩(wěn)定性；
5）極限壽命：油、水、老化、撞擊；
6）材料對比：
同一材料：同一產(chǎn)品制造廠家同一批次部件產(chǎn)品異常？
同一材料：同一產(chǎn)品制造廠家不同批次部件產(chǎn)品異常？
同一材料成份不同廠家：同一產(chǎn)品制造廠家同一批次部件產(chǎn)品異常？
同一材料成份不同廠家：同一產(chǎn)品制造廠家不同批次部件產(chǎn)品異常？
說明了材料和制造關(guān)聯(lián)至關(guān)重要。
現(xiàn)場，幾家知名企業(yè)對趙總進行了提問：
請問通常情況下我們在電機運行中所說的高溫是指多高的溫度？高溫是不是瞬間的大電流產(chǎn)生的？對于電池外殼用塑膠的方案中EMC屏蔽問題，您認為現(xiàn)在是怎么來解決的？
高溫正常情況是指150℃、200℃，一般正常連接部位最低溫度125℃，正如剛剛所說的RTI值，這就需要材料廠給到我們一個長期使用的溫度。
另外，高溫也不是有大電流產(chǎn)生的，有些溫度是持續(xù)的，比如在電機里、整個主電機控制器內(nèi)以及高壓配電里，只要車輛在運行，就有一部分溫度是持續(xù)的。
目前市場上塑膠做EMC的情況還比較少，如果要解決這些問題，主要是使用鍍涂層和貼屏蔽紙的方法。
這主要從兩個方面解答：
一個是充電方面的問題，大家比較關(guān)注功率的問題，目前國家電網(wǎng)及整個車企都在思考這個問題，這可能需要從國家層面去推動；
另外一個是車企需要去解決的大流量充電、電池使用壽命以及整車穩(wěn)定性這方面的問題，重點是充電這一塊的問題，這是一個需要全行業(yè)協(xié)力解決的問題。
本月12號中電聯(lián)也在討論高功率充電的問題，如果充電問題解決了，相當于加油站多了，出行就不需要擔(dān)心了。
另外一塊大家比較關(guān)注的還是安全問題，目前從電池方面的來說，三元鋰電池國內(nèi)已經(jīng)制作了好幾年了，國外也做了很久了，所以電池方面安全是解決了，而電池管理方面配合解決的話，就能更好的確保安全。
在成本方面，我們需要從多方面來解決，因為國家補貼在退縮，而新能源汽車的價格相對燃油汽車來說還是比較高的，但比亞迪在四年前就在做這個鋪墊了，那么即使在新能源補貼取消的情況下，也可以和燃油車去抗衡。
最后，在環(huán)保和舒適性方面，我們也會有全面提升。我想接下來新能源汽車的發(fā)展還是一個的趨勢。
現(xiàn)在在高壓連接系統(tǒng)、充電連接系統(tǒng)、整個高壓電氣、高壓配電的產(chǎn)品設(shè)計這塊已經(jīng)有成熟應(yīng)用了。而就電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分暫時未有研究，但是在材料運用方面，我們比亞迪十年前就有在做材料驗證了，現(xiàn)在也有成熟的材料和應(yīng)用在做這方面的工作了。
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Time: September 9, 2017
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Conference address: Crowne Plaza Chongqing New North Zone
No.1 Longhuai Street Economic & Technological DevPark New North Zone, Chongqing
本次主題：低VOCs低氣味材料、新能源汽車塑料、汽車輕量化
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