新能源电动汽车充电电缆的研制

王文渊　赵钱育　宫传播（安徽江淮电缆集团有限公司，安徽　巢湖　238371）



新能源电动汽车充电电缆的研制

王文渊赵钱育宫传播
（安徽江淮电缆集团有限公司，安徽巢湖238371）

摘要：本文主要介绍了新能源电动汽车充电电缆的研制，分析了电缆的使用环境与要求，而且对电缆的选材和结构进行了设计，重点对电缆的性能要求进行了确定。

关键词：新能源；电动汽车；充电电缆；老化；燃烧；介电常数；稳定系数

0. 引言

最近又有报道称，南极冰川融化速度进一步加快，地球整体海平面将进一步加速上升，这对人类的负面影响是极为骇人的。冰川融化是因全球变暖，既所谓的温室效应所致。工业和汽车排放的尾气是当前造成温室效应、破坏环境和影响生活的重要因素，所以世界各国也都在积极寻找解决办法。近些年，国内汽车工业的发展和人民生活水平的提高，道路上的汽车数量增长迅猛，使得这类燃油汽车排放的尾气急速增多。研究与开发新型环保节能汽车成为当前热门，在此过程中，电动汽车逐渐成为新能源汽车的代表。好在我国政府决策部门的远见，近年来积极引导与大力支持新能源电动汽车的研究与开发，现已取得可观的研究成果，相当一部分新能源电动汽车产品已投入或将投入市场。这类新能源电动汽车产品需要随时随地充电，其中就需要到汽车与充电桩连接的电缆。目前大部分的电动汽车充电电缆产品综合性能差，使用寿命短。由于电动汽车电缆工作场合比较恶劣，可能有油污、酸碱及水等物质存在，且电缆在使用过程中要经常地拖拽弯曲移动，所以对电缆的耐油污、耐酸碱、耐水、抗弯曲、抗拉、柔韧性、抗撕裂及耐磨等性能要求比较高。

图1

1. 电缆结构设计

1.1总体结构

本次研制的电动汽车充电电缆产品，可实现对电动汽车的连续充电，同时电缆还具有优异的耐热性、耐寒性、高柔韧性、耐磨性、耐油性、耐酸碱、耐水性和使用寿命长等优点，可满足在各种环境下对电动汽车的持续充电。

该电缆产品的总体结构为：根据相关技术规范，电动汽车充电电缆应适用于额定电压交流450/750V及以下或直流1.0kV及以下的充电系统，所以动力线芯设有2～5组；另外还设有信号监控线芯，可满足充电自锁和自动监控充电饱和以及安全预警等方面的要求，信号控制线芯内的绝缘线芯设有2～8组，其内绝缘线芯绞合成缆并绕包一层阻燃型带子，外面再编织屏蔽并挤包一层保护层；然后动力线芯和信号监控线芯与添加的填充一并绞合成缆并绕包一层阻燃型带子，外面挤包一层内护套后，添加编织总屏蔽，再挤包一层外护套。电缆基本结构如图1所示。

1.2导体结构

考虑电缆移动弯曲的性能要求，动力线芯和信号控制线芯导体均采用第6种镀锡软铜导体束绞，通过合理设计导体结构、严格控制节径比，确保电缆更加柔软和具有柔韧性，便于移动弯曲。

1.3绝缘结构

电缆的综合性能要求较高，并结合生产的简便可行性及材料经济性，经过多次的试制与测试，最终确定动力线芯和信号控制线芯绝缘层均采用新型改性热塑性弹性体材料（TPE），该材料在常规弹性体材料的挤出上经过改性后，具有优良的电绝缘性能、柔韧性、抗撕性、耐磨、耐油、耐水、耐酸碱、阻燃等综合性能，能够满足电动汽车充电电缆在各种恶劣的工作环境下长期弯曲移动使用。

1.4填充和绕包带

填充以及信号控制线芯内绕包带和总绕包带均采用阻燃型材料，绕包带还应具有耐刺穿性能，以防编织屏蔽线头的刺穿，损伤到线芯绝缘。

1.5屏蔽结构

信号控制线芯的屏蔽和总屏蔽均采用镀锡铜丝编织屏蔽结构，编织密度不小于80%。信号控制线芯屏蔽层能有效屏蔽外界电磁波对监控线芯信号传输的影响，避免在充电过程中出现误动作；电缆总屏蔽层在电缆工作时作为接地线使用，可有效抑制由于电动汽车充电时由于电流过大而对电网造成的冲击，同时还能有效屏蔽电缆本体对外发射电磁波，减小对电动汽车内部及外界弱电通信设备的干扰。

1.6信号控制线性保护层、内护套和外护套

为满足电动汽车充电用电缆特殊使用要求，护套应选用综合性能优良的材料。我们对样品进行大量试制与试验，结合制造与使用方面的考虑，最终确定本次设计的产品内护套与外护套及信号控制线芯保护层均采用如绝缘结构中所述的新型改性热塑性弹性体材料（TPE）。

2. 关键工艺控制

本次研制的电动汽车充电电缆产品，其绝缘层和各个护层均采用新型改性热塑性弹性体材料（TPE），所以其关键工艺为绝缘层和各个护层的挤出工艺。热塑性弹性体（TPE）具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能。由于不需经过热硫化，使用通用的塑料加工设备即可完成产品生产加工。

通过我们多次试制，最终确定挤出工艺：采用一般挤出机加工，螺杆L/ D≥20，最好使用低压缩比的低烟无卤专用螺杆。推荐挤出机各区点设定温度如下，见表1。

表1热塑性弹性体（TPE）挤出工艺温度

采用此工艺试制出的样品表观光滑圆整，性能全面满足要求。

3. 产品主要性能指标

因为使用环境对电动汽车充电用电缆的要求特别苛刻，我们根据电缆现有的相关技术规范和特殊的环境使用要求，对其性能进行了如下要求，并对试制的样品电缆按设计要求进行了试验，其测试结果如下，见表2。

表2充电电缆主要性能要求和测试值

通过表2所给数据可以看出，我们试制电缆样品的试验结果均满足所列要求，特别是耐环境综合性能优异，即该产品能满足电动汽车充电用电缆的严苛使用要求，保证对电动汽车的连续充电，并且经久耐用。

结语

本文介绍了新能源电动汽车充电电缆的研制，重点对阐述了该充电电缆的结构与性能。相信随着人们环保意识的提高，以及新能源电动汽车技术的逐渐成熟，新能源电动汽车将最终取代传统燃油动力汽车，随之而来的就是对电动汽车充电电缆的大量需求，这对线缆行业而言是很好的发展机遇，也相信随着行业技术水平的提高与经验的积累，将不断有更好的电动汽车充电用电缆产品被开发出来。

参考文献

［1］王春江.电线电缆手册［M］.北京：机械工业出版社，2001.

［2］UL62-2001，软线或装置线［S］.

中图分类号：U469

文献标识码：A