探析電動汽車充電電纜的研製性能要求論文

當今世界各地能源緊缺、環境污染愈發嚴重，各國大力倡導節能減排，藉此電動汽車得到了快速發展。電動汽車充電電纜是電動汽車重要的傳輸線，吸引了各大電纜生產廠家的關注，紛紛着手研發。本公司在研製該電纜時，主要根據電動汽車充電電纜的工作要求以及使用環境，並結合GB /T 18487、UL 62、UL 62 CRD、TaV 2Pfg /1908. 02. 11 等相關的標準進行的。電動汽車充電電纜主要用於公路服務區、停車場、購物中心等一些公共場合的充電站，在使用過程中長期經受惡劣環境的侵蝕，因此電纜應具有機械性能高、信號和電能傳輸穩定、耐高低温、耐酸鹼腐蝕、防紫外線等性能。電動汽車充電連接裝置有交流充電接口和直流充電接口，因此電纜應具有直流電動汽車充電和交流電動汽車充電兩種規格，以滿足實際需求。

　　2 結構設計和材料選擇

為了滿足上述性能要求，在電動汽車充電電纜結構設計和材料選擇時進行了如下考慮: a.為使電纜具有優良的彎曲性能、耐腐蝕性以及傳輸性能，導體採用了退火絞合鍍錫軟銅線，其性能符合GB /T3956 的5 類導體。b.為使電纜具有耐高低温、耐酸鹼腐蝕、防紫外線等性能，絕緣採用了輻照交聯乙丙橡膠，其長期允許工作温度為- 40 ～ 125 ℃，具有優良的電氣絕緣性、耐臭氧、耐低温、耐化學腐蝕等性能。c.填充和包帶材料採用了高阻燃無滷玻纖繩和玻纖帶; 編織屏蔽材料採用了鍍錫軟銅絲，編織密度90%以上，這既增加了電纜的柔軟度和抗拉性能，又使屏蔽效果更加優良。d.護套採用了熱塑性聚氨酯彈性體橡膠( TPU 彈性體) ，具有耐低温、耐油、機械強度高、耐磨、耐紫外線的性能。為本公司設計的直流和交流電動汽車充電電纜的結構示意圖，其中直流電動汽車充電電纜保護接地線芯為黃/綠雙色，電源負線芯為藍色，其他線芯無優先顏色，推薦採用) 中規定的線芯顏色; 交流電動汽車充電電纜保護接地線芯為黃/綠雙色，中線線芯為藍色，其他線芯無優先顏色，推薦採用) 中規定的線芯顏色。

成纜高阻燃無滷玻纖填充繩，節徑比≤12包帶0. 20 mm × 25 mm 高阻燃無滷玻纖帶護套TPU 彈性體，平均厚度≥1. 6 mm注: 1) 在編織屏蔽層外繞包一層0. 20 mm 的高阻燃無滷玻纖帶，以保證屏蔽層不損傷其他絕緣線芯和外護層。

　　3 生產工藝控制

經過不斷生產試製後，我們發現為使電動汽車充電電纜具有良好的性能，必須對以下關鍵生產工藝進行嚴格控制: a.在鍍錫銅單線絞合過程中，必須確保絞合節距優化、均勻。優化後的較小絞距，一方面可提高導體的彎曲性和柔軟性，滿足電纜在使用時的柔軟性; 另一方面可使導體質量較好、外觀圓整，導體與絕緣有效地緊密包覆，從而保證電纜滿足苛刻的電氣性能要求。b.為了避免輻照交聯乙丙橡膠絕緣在擠出時因在螺桿上打滑而導致物料在喂料口發生梗塞的問題，實現自供料，提高擠出效率和擠出質量，在擠出時應選用長徑比為25∶ 1的單螺紋等距不等深螺桿，且加熱區温度要穩定，螺桿的壓縮比宜為1∶ 1. 2。在絕緣擠出後的輻照交聯工藝中，電子加速器應嚴格按工藝參數進行設定，使絕緣交聯後的物理性能和電氣性能得到很大改善。c.對於直流電動汽車充電電纜，充電通信和充電連接確認線芯應絞合為一個單元作為第6 芯再與其它線芯絞合; 對於交流電動汽車充電電纜，控制確認和充電連接確認線芯應絞合為一個單元作為第6 芯再與其它線芯絞合。絞合單元的絞合方向為左向。絞合單元應用高阻燃無滷玻纖帶紮在一起。絞合單元成纜後，可以有效地避免使用時多線混亂的現象。d.充電通信和充電連接確認線芯表面應採用鍍錫軟銅絲編織屏蔽，編織密度應不小於90%，並應確保編織層緊密、無氧化、脱錫等現象。e.由於TPU 彈性體護套料對擠出設備機身温度非常敏感，温度偏高或者偏低都會造成擠塑表面質量差或塑化不良等現象，嚴重影響電纜的外觀和護套的機械物理特性，因此在TPU 彈性體護套擠出時應嚴格控制擠出温度，優化擠塑機温度分佈，通過不斷的調試和改進，提高擠出質量，使電纜護套表面光滑、圓整、充分塑化。當擠出壓力過大時，TPU 彈性體護套料易成為流涎一樣的'熔融狀，較難成型，故不宜採用擠壓式模具，而應採用模芯略帶一點外承徑的半擠壓式模具。此外，TPU 彈性體護套料的分子中含有醚鍵，易吸潮，含水量極高，吸潮後的TPU 彈性體護套料在擠出時易產生大量氣泡，從而導致無法使用，因此在擠出前必須對TPU 彈性體護套料進行預烘乾處理，且烘乾温度宜為70 ～ 120 ℃，若超出此温度範圍，TPU 彈性體護套料極易發生熔化板結，不易順利進入螺桿進料段，從而導致無法進行擠出加工。

　　4 性能測試

本公司經過多次調試、試製、試驗，終於研製出了直流電動汽車充電電纜和交流電動汽車充電電纜，可分別適用於直流( DC 1 000 V) 、交流( U0 /U =450 V/750 V) 的充電系統。本公司參考國內外相關標準，並結合電纜設計要求，對試製成功的3 × 10 +4 × 0. 5 + 2 × 4 DC 1 000 V 直流電動汽車充電電纜樣品的主要性能進行了測試，測試結果如表2 所示。可見，該電纜試製樣品的主要性能完全符合設計和相關標準的要求。縱觀世界能源戰略規劃，電動汽車充電電纜定將具有廣泛的市場。此文謹為同行製造者提供參考，共同促進我國電動汽車充電電纜的發展。