电动汽车充电电缆的研制性能

　　当今世界各地能源紧缺、环境污染愈发严重，各国大力倡导节能减排，借此电动汽车得到了快速发展。电动汽车充电电缆是电动汽车重要的传输线，吸引了各大电缆生产厂家的关注，纷纷着手研发。本公司在研制该电缆时，主要根据电动汽车充电电缆的工作要求以及使用环境，并结合GB /T 18487、UL 62、UL 62 CRD、TV 2Pfg /1908. 02. 11 等相关的标准进行的。电动汽车充电电缆主要用于公路服务区、停车场、购物中心等一些公共场合的充电站，在使用过程中长期经受恶劣环境的侵蚀，因此电缆应具有机械性能高、信号和电能传输稳定、耐高低温、耐酸碱腐蚀、防紫外线等性能。电动汽车充电连接装置有交流充电接口和直流充电接口，因此电缆应具有直流电动汽车充电和交流电动汽车充电两种规格，以满足实际需求。

　　2 结构设计和材料选择

　　为了满足上述性能要求，在电动汽车充电电缆结构设计和材料选择时进行了如下考虑: a.为使电缆具有优良的弯曲性能、耐腐蚀性以及传输性能，导体采用了退火绞合镀锡软铜线，其性能符合GB /T3956 的5 类导体。b.为使电缆具有耐高低温、耐酸碱腐蚀、防紫外线等性能，绝缘采用了辐照交联乙丙橡胶，其长期允许工作温度为- 40 ～ 125 ℃，具有优良的电气绝缘性、耐臭氧、耐低温、耐化学腐蚀等性能。c.填充和包带材料采用了高阻燃无卤玻纤绳和玻纤带; 编织屏蔽材料采用了镀锡软铜丝，编织密度90%以上，这既增加了电缆的柔软度和抗拉性能，又使屏蔽效果更加优良。d.护套采用了热塑性聚氨酯弹性体橡胶( TPU 弹性体) ，具有耐低温、耐油、机械强度高、耐磨、耐紫外线的性能。为本公司设计的直流和交流电动汽车充电电缆的结构示意图，其中直流电动汽车充电电缆保护接地线芯为黄/绿双色，电源负线芯为蓝色，其他线芯无优先颜色，推荐采用) 中规定的线芯颜色; 交流电动汽车充电电缆保护接地线芯为黄/绿双色，中线线芯为蓝色，其他线芯无优先颜色，推荐采用) 中规定的线芯颜色。

　　成缆高阻燃无卤玻纤填充绳，节径比≤12包带0. 20 mm × 25 mm 高阻燃无卤玻纤带护套TPU 弹性体，平均厚度≥1. 6 mm注: 1) 在编织屏蔽层外绕包一层0. 20 mm 的高阻燃无卤玻纤带，以保证屏蔽层不损伤其他绝缘线芯和外护层。

　　3 生产工艺控制

　　经过不断生产试制后，我们发现为使电动汽车充电电缆具有良好的性能，必须对以下关键生产工艺进行严格控制: a.在镀锡铜单线绞合过程中，必须确保绞合节距优化、均匀。优化后的较小绞距，一方面可提高导体的弯曲性和柔软性，满足电缆在使用时的柔软性; 另一方面可使导体质量较好、外观圆整，导体与绝缘有效地紧密包覆，从而保证电缆满足苛刻的电气性能要求。b.为了避免辐照交联乙丙橡胶绝缘在挤出时因在螺杆上打滑而导致物料在喂料口发生梗塞的问题，实现自供料，提高挤出效率和挤出质量，在挤出时应选用长径比为25∶ 1的单螺纹等距不等深螺杆，且加热区温度要稳定，螺杆的压缩比宜为1∶ 1. 2。在绝缘挤出后的辐照交联工艺中，电子加速器应严格按工艺参数进行设定，使绝缘交联后的物理性能和电气性能得到很大改善。c.对于直流电动汽车充电电缆，充电通信和充电连接确认线芯应绞合为一个单元作为第6 芯再与其它线芯绞合; 对于交流电动汽车充电电缆，控制确认和充电连接确认线芯应绞合为一个单元作为第6 芯再与其它线芯绞合。绞合单元的绞合方向为左向。绞合单元应用高阻燃无卤玻纤带扎在一起。绞合单元成缆后，可以有效地避免使用时多线混乱的现象。d.充电通信和充电连接确认线芯表面应采用镀锡软铜丝编织屏蔽，编织密度应不小于90%，并应确保编织层紧密、无氧化、脱锡等现象。e.由于TPU 弹性体护套料对挤出设备机身温度非常敏感，温度偏高或者偏低都会造成挤塑表面质量差或塑化不良等现象，严重影响电缆的外观和护套的机械物理特性，因此在TPU 弹性体护套挤出时应严格控制挤出温度，优化挤塑机温度分布，通过不断的调试和改进，提高挤出质量，使电缆护套表面光滑、圆整、充分塑化。当挤出压力过大时，TPU 弹性体护套料易成为流涎一样的熔融状，较难成型，故不宜采用挤压式模具，而应采用模芯略带一点外承径的半挤压式模具。此外，TPU 弹性体护套料的分子中含有醚键，易吸潮，含水量极高，吸潮后的TPU 弹性体护套料在挤出时易产生大量气泡，从而导致无法使用，因此在挤出前必须对TPU 弹性体护套料进行预烘干处理，且烘干温度宜为70 ～ 120 ℃，若超出此温度范围，TPU 弹性体护套料极易发生熔化板结，不易顺利进入螺杆进料段，从而导致无法进行挤出加工。

　　4 性能测试

　　本公司经过多次调试、试制、试验，终于研制出了直流电动汽车充电电缆和交流电动汽车充电电缆，可分别适用于直流( DC 1 000 V) 、交流( U0 /U =450 V/750 V) 的充电系统。本公司参考国内外相关标准，并结合电缆设计要求，对试制成功的3 × 10 +4 × 0. 5 + 2 × 4 DC 1 000 V 直流电动汽车充电电缆样品的主要性能进行了测试，测试结果如表2 所示。可见，该电缆试制样品的主要性能完全符合设计和相关标准的要求。纵观世界能源战略规划，电动汽车充电电缆定将具有广泛的市场。此文谨为同行制造者提供参考，共同促进我国电动汽车充电电缆的发展。