新能源電動汽車充電電纜的研制

王文淵　趙錢育　宮傳播（安徽江淮電纜集團有限公司，安徽　巢湖　238371）

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新能源電動汽車充電電纜的研制

王文淵趙錢育宮傳播
（安徽江淮電纜集團有限公司，安徽巢湖238371）

摘要：本文主要介紹了新能源電動汽車充電電纜的研制，分析了電纜的使用環(huán)境與要求，而且對電纜的選材和結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，重點對電纜的性能要求進行了確定。

關(guān)鍵詞：新能源；電動汽車；充電電纜；老化；燃燒；介電常數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)

0. 引言

最近又有報道稱，南極冰川融化速度進一步加快，地球整體海平面將進一步加速上升，這對人類的負面影響是極為駭人的。冰川融化是因全球變暖，既所謂的溫室效應(yīng)所致。工業(yè)和汽車排放的尾氣是當(dāng)前造成溫室效應(yīng)、破壞環(huán)境和影響生活的重要因素，所以世界各國也都在積極尋找解決辦法。近些年，國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，道路上的汽車數(shù)量增長迅猛，使得這類燃油汽車排放的尾氣急速增多。研究與開發(fā)新型環(huán)保節(jié)能汽車成為當(dāng)前熱門，在此過程中，電動汽車逐漸成為新能源汽車的代表。好在我國政府決策部門的遠見，近年來積極引導(dǎo)與大力支持新能源電動汽車的研究與開發(fā)，現(xiàn)已取得可觀的研究成果，相當(dāng)一部分新能源電動汽車產(chǎn)品已投入或?qū)⑼度胧袌觥＿@類新能源電動汽車產(chǎn)品需要隨時隨地充電，其中就需要到汽車與充電樁連接的電纜。目前大部分的電動汽車充電電纜產(chǎn)品綜合性能差，使用壽命短。由于電動汽車電纜工作場合比較惡劣，可能有油污、酸堿及水等物質(zhì)存在，且電纜在使用過程中要經(jīng)常地拖拽彎曲移動，所以對電纜的耐油污、耐酸堿、耐水、抗彎曲、抗拉、柔韌性、抗撕裂及耐磨等性能要求比較高。

圖1

1. 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1總體結(jié)構(gòu)

本次研制的電動汽車充電電纜產(chǎn)品，可實現(xiàn)對電動汽車的連續(xù)充電，同時電纜還具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、高柔韌性、耐磨性、耐油性、耐酸堿、耐水性和使用壽命長等優(yōu)點，可滿足在各種環(huán)境下對電動汽車的持續(xù)充電。

該電纜產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)為：根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，電動汽車充電電纜應(yīng)適用于額定電壓交流450/750V及以下或直流1.0kV及以下的充電系統(tǒng)，所以動力線芯設(shè)有2～5組；另外還設(shè)有信號監(jiān)控線芯，可滿足充電自鎖和自動監(jiān)控充電飽和以及安全預(yù)警等方面的要求，信號控制線芯內(nèi)的絕緣線芯設(shè)有2～8組，其內(nèi)絕緣線芯絞合成纜并繞包一層阻燃型帶子，外面再編織屏蔽并擠包一層保護層；然后動力線芯和信號監(jiān)控線芯與添加的填充一并絞合成纜并繞包一層阻燃型帶子，外面擠包一層內(nèi)護套后，添加編織總屏蔽，再擠包一層外護套。電纜基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

考慮電纜移動彎曲的性能要求，動力線芯和信號控制線芯導(dǎo)體均采用第6種鍍錫軟銅導(dǎo)體束絞，通過合理設(shè)計導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、嚴格控制節(jié)徑比，確保電纜更加柔軟和具有柔韌性，便于移動彎曲。

1.3絕緣結(jié)構(gòu)

電纜的綜合性能要求較高，并結(jié)合生產(chǎn)的簡便可行性及材料經(jīng)濟性，經(jīng)過多次的試制與測試，最終確定動力線芯和信號控制線芯絕緣層均采用新型改性熱塑性彈性體材料（TPE），該材料在常規(guī)彈性體材料的擠出上經(jīng)過改性后，具有優(yōu)良的電絕緣性能、柔韌性、抗撕性、耐磨、耐油、耐水、耐酸堿、阻燃等綜合性能，能夠滿足電動汽車充電電纜在各種惡劣的工作環(huán)境下長期彎曲移動使用。

1.4填充和繞包帶

填充以及信號控制線芯內(nèi)繞包帶和總繞包帶均采用阻燃型材料，繞包帶還應(yīng)具有耐刺穿性能，以防編織屏蔽線頭的刺穿，損傷到線芯絕緣。

1.5屏蔽結(jié)構(gòu)

信號控制線芯的屏蔽和總屏蔽均采用鍍錫銅絲編織屏蔽結(jié)構(gòu)，編織密度不小于80%。信號控制線芯屏蔽層能有效屏蔽外界電磁波對監(jiān)控線芯信號傳輸?shù)挠绊懀苊庠诔潆娺^程中出現(xiàn)誤動作；電纜總屏蔽層在電纜工作時作為接地線使用，可有效抑制由于電動汽車充電時由于電流過大而對電網(wǎng)造成的沖擊，同時還能有效屏蔽電纜本體對外發(fā)射電磁波，減小對電動汽車內(nèi)部及外界弱電通信設(shè)備的干擾。

1.6信號控制線性保護層、內(nèi)護套和外護套

為滿足電動汽車充電用電纜特殊使用要求，護套應(yīng)選用綜合性能優(yōu)良的材料。我們對樣品進行大量試制與試驗，結(jié)合制造與使用方面的考慮，最終確定本次設(shè)計的產(chǎn)品內(nèi)護套與外護套及信號控制線芯保護層均采用如絕緣結(jié)構(gòu)中所述的新型改性熱塑性彈性體材料（TPE）。

2. 關(guān)鍵工藝控制

本次研制的電動汽車充電電纜產(chǎn)品，其絕緣層和各個護層均采用新型改性熱塑性彈性體材料（TPE），所以其關(guān)鍵工藝為絕緣層和各個護層的擠出工藝。熱塑性彈性體（TPE）具有硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能。由于不需經(jīng)過熱硫化，使用通用的塑料加工設(shè)備即可完成產(chǎn)品生產(chǎn)加工。

通過我們多次試制，最終確定擠出工藝：采用一般擠出機加工，螺桿L/ D≥20，最好使用低壓縮比的低煙無鹵專用螺桿。推薦擠出機各區(qū)點設(shè)定溫度如下，見表1。

表1熱塑性彈性體（TPE）擠出工藝溫度

采用此工藝試制出的樣品表觀光滑圓整，性能全面滿足要求。

3. 產(chǎn)品主要性能指標(biāo)

因為使用環(huán)境對電動汽車充電用電纜的要求特別苛刻，我們根據(jù)電纜現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)規(guī)范和特殊的環(huán)境使用要求，對其性能進行了如下要求，并對試制的樣品電纜按設(shè)計要求進行了試驗，其測試結(jié)果如下，見表2。

表2充電電纜主要性能要求和測試值

通過表2所給數(shù)據(jù)可以看出，我們試制電纜樣品的試驗結(jié)果均滿足所列要求，特別是耐環(huán)境綜合性能優(yōu)異，即該產(chǎn)品能滿足電動汽車充電用電纜的嚴苛使用要求，保證對電動汽車的連續(xù)充電，并且經(jīng)久耐用。

結(jié)語

本文介紹了新能源電動汽車充電電纜的研制，重點對闡述了該充電電纜的結(jié)構(gòu)與性能。相信隨著人們環(huán)保意識的提高，以及新能源電動汽車技術(shù)的逐漸成熟，新能源電動汽車將最終取代傳統(tǒng)燃油動力汽車，隨之而來的就是對電動汽車充電電纜的大量需求，這對線纜行業(yè)而言是很好的發(fā)展機遇，也相信隨著行業(yè)技術(shù)水平的提高與經(jīng)驗的積累，將不斷有更好的電動汽車充電用電纜產(chǎn)品被開發(fā)出來。

參考文獻

［1］王春江.電線電纜手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001.

［2］UL62-2001，軟線或裝置線［S］.

中圖分類號：U469

文獻標(biāo)識碼：A