新型環保電動汽車充電電纜的研制

高 峰， 周國良， 周春花， 劉 楊

(1.衡陽恒飛電纜有限責任公司，湖南衡陽421008;2.湖南衡陽汽車運輸集團公司，湖南衡陽421001;3.湖南祁東規劃管理局，湖南祁東421600)

0 引言

工業和汽車排放的尾氣是當前造成溫室效應、破壞環境和影響生活的重要因素，為此世界多國正在商議并尋找減少尾氣排放和能源消耗的辦法。隨著汽車工業的發展和人民生活水平的提高，人民對汽車的需求與使用越來越多，汽車排放的尾氣也急速增多。研究與開發新型環保節能汽車成為了當前話題，其中開發新能源電動汽車成為了首選。因此新型電動汽車充電電纜(EV電纜)的開發已成為線纜行業急需解決的問題。下面就來介紹如何開發新型環保、節能、安全、耐用的電動車電纜。

1 電纜的設計

應按環保電動汽車的使用環境，及對充電電纜的使用要求，結合現有電纜標準的規范，來設計新型電動汽車充電電纜。

1.1 電纜的使用環境與要求

汽車充電電纜常有兩種使用模式:一種是存置于汽車上，跟隨汽車在不同環境中使用;另一種是被安置于公路、車庫、賓館、商場、停車場的充電柱上被長期使用。無論那種使用模式，電纜都有可能受到包括日光、風化、潮濕、海水、油污、酸雨、冰凍等多種不利環境的影響，同時在使用中還經常要彎曲、拖拉，不可避免會發生磨擦、刮擦、壓碾等機械損傷。這就對電纜的柔軟性、撓曲性和機械性能都有了更高的要求。

汽車充電柱有電壓120 V和240 V，電流15 A和30 A兩種常用充電模式。下面以充電裝置240 V 15 A為例，設計配套新型充電電纜。

1.2 電纜設計

綜合考慮電纜需要的電性能、機械力學性、熱老化性、燃燒性、使用環境、壽命等多方面的因素，對新型電動車充電電纜進行設計。

(1)選材。導體為絞合裸銅絲;絕緣為熱塑彈性體(TPE);填充為阻燃聚丙烯(PP);通訊線為USB2.0;隔離層為電纜紙;外被為特種熱塑彈性體(TPE)混合物。

(2)結構。結合汽車充電柱輸出的電壓與電流及動力蓄力池規格與容量，進行充電電纜的設計，電纜的截面圖和結構尺寸見圖1和表1。

(3)性能要求。現美國UL標準規范TPE絕緣電纜主要性能要求見表2。新設計的新型電動汽車充電電纜在已有規范的基礎上，對性能要求進行了部分的修改與增加，電纜的主要性能要求見表3。①通訊線外被使用聚烯烴。

圖1 充電電纜截面圖

表1 充電電纜結構尺寸 (單位:mm)

表2 TPE絕緣主要性能要求

在對比性能要求表時可以發現，新設計的電動車充電電纜增加了曲撓、扭轉、介電常數、穩定因數、耐候、浸水、耐油試驗，修改了絕緣電阻、電壓試驗、低溫彎曲、機械強度試驗。

表3 電動汽車充電電纜主要性能

(4)適用范圍。設計的新型電動車充電電纜，允許的使用條件包括:工作電壓不超過300 V，長期工作電流不超過15 A(直流);工作環境溫度為－40～80℃;長期濕度在25% ～75%;不可接觸酸、堿等腐蝕溶液，不可長期暴曬于日光下;彎曲半徑不小于60 mm(使用長度小于5 m)。

2 試制與試用

按照新設計的電動車充電電纜的結構與要求，試制樣品電纜。在對電纜性能測試時發現，芯線的問題相對比較好解決，外被的老化、阻燃、耐候及耐油性很難同時滿足。經過多次摸索與試驗，發現外被料的選用與制作工藝至關重要，最終選用了特種復合交聯型TPE混合物。

2.1 試制與測試

按設計進行了樣品電纜的制作，并對試制的樣品電纜按設計要求進行了測試，部分測試結果見表4。

表4 充電電纜主要性能測試值

2.2 樣品試用

將試制合格的樣品送了客戶，客戶有計劃地在美國東西部三個充電站進行了試用，至今已試用了60多個月。從這60多個月的使用情況來看，電纜的使用效果不錯，均未出現異樣情況，還可繼續使用下去，這充分說明了電纜的設計符合汽車充電電纜的使用需要。

3 結束語

本文介紹了新型電動汽車充電電纜的研制，重點對充電電纜結構與性能作了詳細的介紹。隨著世界低碳經濟的高速發展，像新能源、環保型的電動汽車將迎來快速的發展期。這對于線纜行業而言是很好的發展機遇，相信隨著行業技術水平的提高和經驗的積累，不斷有更新穎、更節能、更環保的優質充電電纜開發出來。

［1］汪景璞，鄒元傳.電纜材料［M］.北京:機械工業出版社，1983.

［2］王春江主編.電線電纜手冊(第一冊)［M］.北京:機械工業出版社，2001.

［3］劉子玉.電力電纜結構設計原理［M］.西安:西安交通大學出版社，1995.

［4］UL 62—201018thEdition flexible cords and cables［S］.

［5］UL 2556—2007 Wire and cable test methods［S］.

［6］UL 1581—2006 Reference standard for electrical wires，cables，and flexible cords［S］.

［7］HD21—2003 Cables of rated voltages up to and including 450/750 V and having thermoplastic insulation［S］.