一種新能源汽車用高壓電纜的開發與應用

田崇軍

摘要：本文通過研究新能源汽車線產品結構設計，材料選擇、編織工藝研究找出最佳產品結構設計，材料特性對新能源汽車安全性，編織工藝對材料的影響，生產速度對產品表觀質量影響，來提升產品安全可靠性。該產品具有運行溫度高，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保的要求，為新能源汽車行業建設提供了新的解決方案。

關鍵詞：新能源汽車;汽車;高壓連接線;反射系數

1 ?引言

新能源汽車線具有一般燃料道路車輛共有的要求，如溶劑性能優越、電性能優良、優良的耐高溫、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連接電纜主要為耐溫125℃輻照交聯聚烯烴材料和耐溫175℃硅橡膠材料為主，然而市場反饋耐溫125℃電纜產品出現過開裂現象，耐溫175℃硅橡膠材料產品耐油性能不良，不適合應用混合動力車型，因此針對混合動力車型，由于發動機在車廂內部溫度會過高，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，嚴重影響了汽車的安全性。

因此我們開發介于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連接市場需求。

2 ?新能源汽車車內高壓線的開發

石油日益減少、空氣質量不斷惡化，就是因為普遍使用的燃油汽車日益增多而導致的重要因素之一，尤其是行駛在城市道路中，燃燒效率很低導致油料污染空氣更為嚴重。為此，發展電驅動、或其他環保燃料的能源驅動的車輛，就變得重中之重。而已經出現的新能源汽車是依靠純電力驅動的，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，可切換電力驅動應用在城市道路中，對于空氣污染及環境破壞的也大大降低，而且提高能源的利用率。汽車工業的發展趨勢必定是新能源汽車，也是中國七大戰略性新興產業之一，列入到“十二五”[1]規劃中。

2.1 ?產品結構設計研究

2.1.1導體結構設計

用于連接三電系統的新能源汽車用電纜，導體設計時采用軟結構導體，以保證產品柔性，包括設計導體材質、電阻和導體單絲根數。此為，導電傳輸增加很多，導體的直流電阻更優越，20℃導體直流電阻滿足標準要求[1]。

2.1.2絕緣結構設計

新能源汽車用連接軟電纜的絕緣設計，采用了熱固性的輻照交聯聚烯烴絕緣，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，并且產品耐磨性大大提升，不會出現長時間運行而導致電纜產生開裂等，可靠性大大提升。

此外采用的輻照交聯聚烯烴材料中，加入特殊橡膠粉末，使之混合成為復合材料，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聚烯烴材料，也保證車輛的標準要求性能指標耐刮磨、高溫壓力、150℃3000h長期老化等性能，確保產品的安全可靠性能。

2.1.3 屏蔽層設計

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

2.3.4 電纜外護套結構設計

電纜護套同樣采用輻照交聯聚烯烴材料，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、護套層較少，以免造成對材料的二次損傷，輻照工藝參數是通過輻照小樣并保留一定時間，確保空間電荷完全消失后來確定，確保產品輻照后性能穩定。

通過該產品的結構設計，能夠保證產品具有優良的機械性能及電氣性能。

2.2 導體結構對直流電阻的影響

為了提升產品柔軟性，我們設計導體結構采用6類導體結構，同時絞合方式采用束絞+復絞同向絞合方式，即束絲采用左向絞合，復絞同樣采用左向絞合的方式，這樣可以大大增加導體柔軟性，同時采用6類導體也大大增加了導體的柔軟性，導體絞合結構。

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，通過驗證屏蔽的轉移阻抗與鍍錫銅絲的編織密度及編織角度有關，其中編織

密度越大，編織角度越小，其轉移阻抗越小，屏蔽效果越好，因此后續生產可根據要求，適當的增加編織密度及減小編織角度來增加屏蔽性能，同時經過驗證鋁塑復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厚的鋁塑復合帶進行屏蔽[2]。

2.4 ?最佳生產速率的研究

為使產品表面優良，應選用適宜的生產速率，我們通過與已檢測樣品比對產品表面質量，來調節生產速率，生產速率過大，會使導線表面存在毛糙現象;生產速率過小，電纜表面優良但是影響生產速度，生成效率過低，甚至產生材料膠燒現象。通過驗證，我們確定生產速率為10～12m/min。

3 ?結論

本文通過研究新能源汽車線產品結構設計，材料選擇、編織工藝研究找出最佳產品結構設計，材料特性對新能源汽車安全性，編織工藝對材料的影響，生產速度對產品表觀質量影響，來提升產品安全可靠性。該產品具有運行溫度高，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保的要求，為新能源汽車行業建設提供了新的解決方案。

參考文獻：

[1]GB/T3956-2008，電纜的導體 [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：遠東電纜有限公司）