一種新能源汽車用高壓電纜的開發(fā)與應(yīng)用

田崇軍

摘要：本文通過研究新能源汽車線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料選擇、編織工藝研究找出最佳產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料特性對新能源汽車安全性，編織工藝對材料的影響，生產(chǎn)速度對產(chǎn)品表觀質(zhì)量影響，來提升產(chǎn)品安全可靠性。該產(chǎn)品具有運行溫度高，載流量大，抗過載能力強的特點，適用于新能源汽車線車內(nèi)高壓電池、電機、電控等部件的連接，不僅保障了新能源汽車安全可靠高效地運行，同時滿足新能源汽車對環(huán)保的要求，為新能源汽車行業(yè)建設(shè)提供了新的解決方案。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;汽車;高壓連接線;反射系數(shù)

1 ?引言

新能源汽車線具有一般燃料道路車輛共有的要求，如溶劑性能優(yōu)越、電性能優(yōu)良、優(yōu)良的耐高溫、耐低溫性能、機械性能、耐熱性能，能夠滿足新能源汽車線專用電纜要求及高的荷載電流能力等特性。

目前市場所用新能源汽車連接高壓系統(tǒng)連接電纜主要為耐溫125℃輻照交聯(lián)聚烯烴材料和耐溫175℃硅橡膠材料為主，然而市場反饋耐溫125℃電纜產(chǎn)品出現(xiàn)過開裂現(xiàn)象，耐溫175℃硅橡膠材料產(chǎn)品耐油性能不良，不適合應(yīng)用混合動力車型，因此針對混合動力車型，由于發(fā)動機在車廂內(nèi)部溫度會過高，耐高溫125℃電纜耐溫等級過低，而耐高溫175℃電纜耐油性能不能滿足要求，嚴(yán)重影響了汽車的安全性。

因此我們開發(fā)介于125℃和175℃之間的汽車高壓連接線，以滿足新能源汽車高壓系統(tǒng)連接市場需求。

2 ?新能源汽車車內(nèi)高壓線的開發(fā)

石油日益減少、空氣質(zhì)量不斷惡化，就是因為普遍使用的燃油汽車日益增多而導(dǎo)致的重要因素之一，尤其是行駛在城市道路中，燃燒效率很低導(dǎo)致油料污染空氣更為嚴(yán)重。為此，發(fā)展電驅(qū)動、或其他環(huán)保燃料的能源驅(qū)動的車輛，就變得重中之重。而已經(jīng)出現(xiàn)的新能源汽車是依靠純電力驅(qū)動的，對城市空氣污染幾乎為零，且具有很小的噪音，即便是動力混合型汽車，可切換電力驅(qū)動應(yīng)用在城市道路中，對于空氣污染及環(huán)境破壞的也大大降低，而且提高能源的利用率。汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢必定是新能源汽車，也是中國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，列入到“十二五”[1]規(guī)劃中。

2.1 ?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

2.1.1導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計

用于連接三電系統(tǒng)的新能源汽車用電纜，導(dǎo)體設(shè)計時采用軟結(jié)構(gòu)導(dǎo)體，以保證產(chǎn)品柔性，包括設(shè)計導(dǎo)體材質(zhì)、電阻和導(dǎo)體單絲根數(shù)。此為，導(dǎo)電傳輸增加很多，導(dǎo)體的直流電阻更優(yōu)越，20℃導(dǎo)體直流電阻滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

2.1.2絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計

新能源汽車用連接軟電纜的絕緣設(shè)計，采用了熱固性的輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣，提升耐溫等級并保證電纜滿足150℃耐溫等級，載流量大大提升，并且產(chǎn)品耐磨性大大提升，不會出現(xiàn)長時間運行而導(dǎo)致電纜產(chǎn)生開裂等，可靠性大大提升。

此外采用的輻照交聯(lián)聚烯烴材料中，加入特殊橡膠粉末，使之混合成為復(fù)合材料，改善了電纜柔軟性和機械能，電纜材料的體積電阻率達(dá)到了1.0*1015Ω·mm，邵氏硬度78A，同時專用的車輛線纜用輻照交聯(lián)聚烯烴材料，也保證車輛的標(biāo)準(zhǔn)要求性能指標(biāo)耐刮磨、高溫壓力、150℃3000h長期老化等性能，確保產(chǎn)品的安全可靠性能。

2.1.3 屏蔽層設(shè)計

屏蔽層采用鍍錫銅絲編織+鋁塑復(fù)合帶的復(fù)合屏蔽，其中鍍錫銅絲編織密度≥85%，編織角度≤35°，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計大大提升屏蔽效果，即可屏蔽電纜運行過程中產(chǎn)生的電磁波，又能屏蔽其他電磁波以免影響電纜運行。

2.3.4 電纜外護(hù)套結(jié)構(gòu)設(shè)計

電纜護(hù)套同樣采用輻照交聯(lián)聚烯烴材料，并且其電氣性能、機械性能大大提升。

2.3.5 電纜輻照加工

采用大功率輻照加速器輻照，一次輻照，電荷殘留在絕緣、護(hù)套層較少，以免造成對材料的二次損傷，輻照工藝參數(shù)是通過輻照小樣并保留一定時間，確?？臻g電荷完全消失后來確定，確保產(chǎn)品輻照后性能穩(wěn)定。

通過該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的機械性能及電氣性能。

2.2 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對直流電阻的影響

為了提升產(chǎn)品柔軟性，我們設(shè)計導(dǎo)體結(jié)構(gòu)采用6類導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，同時絞合方式采用束絞+復(fù)絞同向絞合方式，即束絲采用左向絞合，復(fù)絞同樣采用左向絞合的方式，這樣可以大大增加導(dǎo)體柔軟性，同時采用6類導(dǎo)體也大大增加了導(dǎo)體的柔軟性，導(dǎo)體絞合結(jié)構(gòu)。

2.3 編織密度及編織角度對屏蔽效率的影響

屏蔽采用鍍錫銅絲編織+鋁塑復(fù)合帶雙層屏蔽的屏蔽方式，鍍錫銅絲編織密度采用≧85%，編織角度小于35°，鋁塑復(fù)合帶采用鋁面與鍍錫銅絲接觸的方式增加屏蔽效果，通過驗證屏蔽的轉(zhuǎn)移阻抗與鍍錫銅絲的編織密度及編織角度有關(guān)，其中編織

密度越大，編織角度越小，其轉(zhuǎn)移阻抗越小，屏蔽效果越好，因此后續(xù)生產(chǎn)可根據(jù)要求，適當(dāng)?shù)脑黾泳幙椕芏燃皽p小編織角度來增加屏蔽性能，同時經(jīng)過驗證鋁塑復(fù)合帶的厚度對屏蔽效能有一定影響，但是影響效果不明顯，為了增加電纜的柔軟度采用0.05mm厚的鋁塑復(fù)合帶進(jìn)行屏蔽[2]。

2.4 ?最佳生產(chǎn)速率的研究

為使產(chǎn)品表面優(yōu)良，應(yīng)選用適宜的生產(chǎn)速率，我們通過與已檢測樣品比對產(chǎn)品表面質(zhì)量，來調(diào)節(jié)生產(chǎn)速率，生產(chǎn)速率過大，會使導(dǎo)線表面存在毛糙現(xiàn)象;生產(chǎn)速率過小，電纜表面優(yōu)良但是影響生產(chǎn)速度，生成效率過低，甚至產(chǎn)生材料膠燒現(xiàn)象。通過驗證，我們確定生產(chǎn)速率為10～12m/min。

3 ?結(jié)論

本文通過研究新能源汽車線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料選擇、編織工藝研究找出最佳產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料特性對新能源汽車安全性，編織工藝對材料的影響，生產(chǎn)速度對產(chǎn)品表觀質(zhì)量影響，來提升產(chǎn)品安全可靠性。該產(chǎn)品具有運行溫度高，載流量大，抗過載能力強的特點，適用于新能源汽車線車內(nèi)高壓電池、電機、電控等部件的連接，不僅保障了新能源汽車安全可靠高效地運行，同時滿足新能源汽車對環(huán)保的要求，為新能源汽車行業(yè)建設(shè)提供了新的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T3956-2008，電纜的導(dǎo)體 [S].

[2]余振飛，肖繼東，沈丹鳳.新能源汽車電纜的電磁兼容性研究[J].電線電纜， 2018，1：5-9.

（作者單位：遠(yuǎn)東電纜有限公司）