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）

?

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境與要求，而且對電纜的選材和結構進行了設計，重點對電纜的性能要求進行了確定。

關鍵詞：新能源；電動汽車；充電電纜；老化；燃燒；介電常數；穩定系數

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，既所謂的溫室效應所致。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，所以世界各國也都在積極尋找解決辦法。近些年，國內汽車工業的發展和人民生活水平的提高，道路上的汽車數量增長迅猛，使得這類燃油汽車排放的尾氣急速增多。研究與開發新型環保節能汽車成為當前熱門，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，近年來積極引導與大力支持新能源電動汽車的研究與開發，現已取得可觀的研究成果，相當一部分新能源電動汽車產品已投入或將投入市場。這類新能源電動汽車產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、酸堿及水等物質存在，且電纜在使用過程中要經常地拖拽彎曲移動，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. 電纜結構設計

1.1總體結構

本次研制的電動汽車充電電纜產品，可實現對電動汽車的連續充電，同時電纜還具有優異的耐熱性、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點，可滿足在各種環境下對電動汽車的持續充電。

該電纜產品的總體結構為：根據相關技術規范，電動汽車充電電纜應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，所以動力線芯設有2～5組；另外還設有信號監控線芯，可滿足充電自鎖和自動監控充電飽和以及安全預警等方面的要求，信號控制線芯內的絕緣線芯設有2～8組，其內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，外面擠包一層內護套后，添加編織總屏蔽，再擠包一層外護套。電纜基本結構如圖1所示。

1.2導體結構

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體均采用第6種鍍錫軟銅導體束絞，通過合理設計導體結構、嚴格控制節徑比，確保電纜更加柔軟和具有柔韌性，便于移動彎曲。

1.3絕緣結構

電纜的綜合性能要求較高，并結合生產的簡便可行性及材料經濟性，經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），該材料在常規彈性體材料的擠出上經過改性后，具有優良的電絕緣性能、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繞包帶和總繞包帶均采用阻燃型材料，繞包帶還應具有耐刺穿性能，以防編織屏蔽線頭的刺穿，損傷到線芯絕緣。

1.5屏蔽結構

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構，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控線芯信號傳輸的影響，避免在充電過程中出現誤動作；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造成的沖擊，同時還能有效屏蔽電纜本體對外發射電磁波，減小對電動汽車內部及外界弱電通信設備的干擾。

1.6信號控制線性保護層、內護套和外護套

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

2. 關鍵工藝控制

本次研制的電動汽車充電電纜產品，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。由于不需經過熱硫化，使用通用的塑料加工設備即可完成產品生產加工。

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。推薦擠出機各區點設定溫度如下，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. 產品主要性能指標

因為使用環境對電動汽車充電用電纜的要求特別苛刻，我們根據電纜現有的相關技術規范和特殊的環境使用要求，對其性能進行了如下要求，并對試制的樣品電纜按設計要求進行了試驗，其測試結果如下，見表2。

表2充電電纜主要性能要求和測試值

通過表2所給數據可以看出，我們試制電纜樣品的試驗結果均滿足所列要求，特別是耐環境綜合性能優異，即該產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充電，并且經久耐用。

結語

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構與性能。相信隨著人們環保意識的提高，以及新能源電動汽車技術的逐漸成熟，新能源電動汽車將最終取代傳統燃油動力汽車，隨之而來的就是對電動汽車充電電纜的大量需求，這對線纜行業而言是很好的發展機遇，也相信隨著行業技術水平的提高與經驗的積累，將不斷有更好的電動汽車充電用電纜產品被開發出來。

參考文獻

［1］王春江.電線電纜手冊［M］.北京：機械工業出版社，2001.

［2］UL62-2001，軟線或裝置線［S］.

中圖分類號：U469

文獻標識碼：A