新能源電動(dòng)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(tuán)有限公司，安徽　巢湖　238371）

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新能源電動(dòng)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(tuán)有限公司，安徽巢湖238371）

摘要：本文主要介紹了新能源電動(dòng)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(duì)電纜的選材和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)電纜的性能要求進(jìn)行了確定。

關(guān)鍵詞：新能源；電動(dòng)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(bào)道稱，南極冰川融化速度進(jìn)一步加快，地球整體海平面將進(jìn)一步加速上升，這對(duì)人類的負(fù)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(guó)也都在積極尋找解決辦法。近些年，國(guó)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(zhǎng)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(guò)程中，電動(dòng)汽車逐漸成為新能源汽車的代表。好在我國(guó)政府決策部門的遠(yuǎn)見，近年來(lái)積極引導(dǎo)與大力支持新能源電動(dòng)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(dòng)汽車產(chǎn)品已投入或?qū)⑼度胧袌?chǎng)。這類新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)品需要隨時(shí)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(dòng)汽車充電電纜產(chǎn)品綜合性能差，使用壽命短。由于電動(dòng)汽車電纜工作場(chǎng)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(guò)程中要經(jīng)常地拖拽彎曲移動(dòng)，所以對(duì)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(jì)

1.1總體結(jié)構(gòu)

本次研制的電動(dòng)汽車充電電纜產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的連續(xù)充電，同時(shí)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可滿足在各種環(huán)境下對(duì)電動(dòng)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(dòng)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(dòng)力線芯設(shè)有2～5組；另外還設(shè)有信號(hào)監(jiān)控線芯，可滿足充電自鎖和自動(dòng)監(jiān)控充電飽和以及安全預(yù)警等方面的要求，信號(hào)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(hù)層；然后動(dòng)力線芯和信號(hào)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(hù)套后，添加編織總屏蔽，再擠包一層外護(hù)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(dòng)彎曲的性能要求，動(dòng)力線芯和信號(hào)控制線芯導(dǎo)體均采用第6種鍍錫軟銅導(dǎo)體束絞，通過(guò)合理設(shè)計(jì)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、嚴(yán)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(dòng)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(jiǎn)便可行性及材料經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)過(guò)多次的試制與測(cè)試，最終確定動(dòng)力線芯和信號(hào)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(guò)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(dòng)汽車充電電纜在各種惡劣的工作環(huán)境下長(zhǎng)期彎曲移動(dòng)使用。

1.4填充和繞包帶

填充以及信號(hào)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(hào)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(hào)控制線芯屏蔽層能有效屏蔽外界電磁波對(duì)監(jiān)控線芯信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀苊庠诔潆娺^(guò)程中出現(xiàn)誤動(dòng)作；電纜總屏蔽層在電纜工作時(shí)作為接地線使用，可有效抑制由于電動(dòng)汽車充電時(shí)由于電流過(guò)大而對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，同時(shí)還能有效屏蔽電纜本體對(duì)外發(fā)射電磁波，減小對(duì)電動(dòng)汽車內(nèi)部及外界弱電通信設(shè)備的干擾。

1.6信號(hào)控制線性保護(hù)層、內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套

為滿足電動(dòng)汽車充電用電纜特殊使用要求，護(hù)套應(yīng)選用綜合性能優(yōu)良的材料。我們對(duì)樣品進(jìn)行大量試制與試驗(yàn)，結(jié)合制造與使用方面的考慮，最終確定本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品內(nèi)護(hù)套與外護(hù)套及信號(hào)控制線芯保護(hù)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(dòng)汽車充電電纜產(chǎn)品，其絕緣層和各個(gè)護(hù)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(gè)護(hù)層的擠出工藝。熱塑性彈性體（TPE）具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能。由于不需經(jīng)過(guò)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(guò)我們多次試制，最終確定擠出工藝：采用一般擠出機(jī)加工，螺桿L/ D≥20，最好使用低壓縮比的低煙無(wú)鹵專用螺桿。推薦擠出機(jī)各區(qū)點(diǎn)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?yàn)槭褂铆h(huán)境對(duì)電動(dòng)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(duì)其性能進(jìn)行了如下要求，并對(duì)試制的樣品電纜按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了試驗(yàn)，其測(cè)試結(jié)果如下，見表2。

表2充電電纜主要性能要求和測(cè)試值

通過(guò)表2所給數(shù)據(jù)可以看出，我們?cè)囍齐娎|樣品的試驗(yàn)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(dòng)汽車充電用電纜的嚴(yán)苛使用要求，保證對(duì)電動(dòng)汽車的連續(xù)充電，并且經(jīng)久耐用。

結(jié)語(yǔ)

本文介紹了新能源電動(dòng)汽車充電電纜的研制，重點(diǎn)對(duì)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(shí)的提高，以及新能源電動(dòng)汽車技術(shù)的逐漸成熟，新能源電動(dòng)汽車將最終取代傳統(tǒng)燃油動(dòng)力汽車，隨之而來(lái)的就是對(duì)電動(dòng)汽車充電電纜的大量需求，這對(duì)線纜行業(yè)而言是很好的發(fā)展機(jī)遇，也相信隨著行業(yè)技術(shù)水平的提高與經(jīng)驗(yàn)的積累，將不斷有更好的電動(dòng)汽車充電用電纜產(chǎn)品被開發(fā)出來(lái)。

參考文獻(xiàn)

［1］王春江.電線電纜手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［2］UL62-2001，軟線或裝置線［S］.

中圖分類號(hào)：U469

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A