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探析電動(dòng)汽車(chē)充電電纜的研制性能要求論文
當今世界各地能源緊缺、環(huán)境污染愈發(fā)嚴重，各國大力倡導節能減排，借此電動(dòng)汽車(chē)得到了快速發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)充電電纜是電動(dòng)汽車(chē)重要的傳輸線(xiàn)，吸引了各大電纜生產(chǎn)廠(chǎng)家的關(guān)注，紛紛著(zhù)手研發(fā)。本公司在研制該電纜時(shí)，主要根據電動(dòng)汽車(chē)充電電纜的工作要求以及使用環(huán)境，并結合GB /T 18487、UL 62、UL 62 CRD、TaV 2Pfg /1908. 02. 11 等相關(guān)的標準進(jìn)行的。電動(dòng)汽車(chē)充電電纜主要用于公路服務(wù)區、停車(chē)場(chǎng)、購物中心等一些公共場(chǎng)合的充電站，在使用過(guò)程中長(cháng)期經(jīng)受惡劣環(huán)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、耐高低溫、耐酸堿腐蝕、防紫外線(xiàn)等性能。電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電和交流電動(dòng)汽車(chē)充電兩種規格，以滿(mǎn)足實(shí)際需求。
2 結構設計和材料選擇
為了滿(mǎn)足上述性能要求，在電動(dòng)汽車(chē)充電電纜結構設計和材料選擇時(shí)進(jìn)行了如下考慮: a.為使電纜具有優(yōu)良的彎曲性能、耐腐蝕性以及傳輸性能，導體采用了退火絞合鍍錫軟銅線(xiàn)，其性能符合GB /T3956 的5 類(lèi)導體。b.為使電纜具有耐高低溫、耐酸堿腐蝕、防紫外線(xiàn)等性能，絕緣采用了輻照交聯(lián)乙丙橡膠，其長(cháng)期允許工作溫度為- 40 ～ 125 ℃，具有優(yōu)良的電氣絕緣性、耐臭氧、耐低溫、耐化學(xué)腐蝕等性能。c.填充和包帶材料采用了高阻燃無(wú)鹵玻纖繩和玻纖帶; 編織屏蔽材料采用了鍍錫軟銅絲，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(yōu)良。d.護套采用了熱塑性聚氨酯彈性體橡膠( TPU 彈性體) ，具有耐低溫、耐油、機械強度高、耐磨、耐紫外線(xiàn)的性能。為本公司設計的直流和交流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜的結構示意圖，其中直流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜保護接地線(xiàn)芯為黃/綠雙色，電源負線(xiàn)芯為藍色，其他線(xiàn)芯無(wú)優(yōu)先顏色，推薦采用) 中規定的線(xiàn)芯顏色; 交流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜保護接地線(xiàn)芯為黃/綠雙色，中線(xiàn)線(xiàn)芯為藍色，其他線(xiàn)芯無(wú)優(yōu)先顏色，推薦采用) 中規定的線(xiàn)芯顏色。
成纜高阻燃無(wú)鹵玻纖填充繩，節徑比≤12包帶0. 20 mm × 25 mm 高阻燃無(wú)鹵玻纖帶護套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(wú)鹵玻纖帶，以保證屏蔽層不損傷其他絕緣線(xiàn)芯和外護層。
3 生產(chǎn)工藝控制
經(jīng)過(guò)不斷生產(chǎn)試制后，我們發(fā)現為使電動(dòng)汽車(chē)充電電纜具有良好的性能，必須對以下關(guān)鍵生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴格控制: a.在鍍錫銅單線(xiàn)絞合過(guò)程中，必須確保絞合節距優(yōu)化、均勻。優(yōu)化后的較小絞距，一方面可提高導體的彎曲性和柔軟性，滿(mǎn)足電纜在使用時(shí)的柔軟性; 另一方面可使導體質(zhì)量較好、外觀(guān)圓整，導體與絕緣有效地緊密包覆，從而保證電纜滿(mǎn)足苛刻的電氣性能要求。b.為了避免輻照交聯(lián)乙丙橡膠絕緣在擠出時(shí)因在螺桿上打滑而導致物料在喂料口發(fā)生梗塞的問(wèn)題，實(shí)現自供料，提高擠出效率和擠出質(zhì)量，在擠出時(shí)應選用長(cháng)徑比為25∶ 1的單螺紋等距不等深螺桿，且加熱區溫度要穩定，螺桿的壓縮比宜為1∶ 1. 2。在絕緣擠出后的輻照交聯(lián)工藝中，電子加速器應嚴格按工藝參數進(jìn)行設定，使絕緣交聯(lián)后的物理性能和電氣性能得到很大改善。c.對于直流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜，充電通信和充電連接確認線(xiàn)芯應絞合為一個(gè)單元作為第6 芯再與其它線(xiàn)芯絞合; 對于交流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜，控制確認和充電連接確認線(xiàn)芯應絞合為一個(gè)單元作為第6 芯再與其它線(xiàn)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(wú)鹵玻纖帶扎在一起。絞合單元成纜后，可以有效地避免使用時(shí)多線(xiàn)混亂的現象。d.充電通信和充電連接確認線(xiàn)芯表面應采用鍍錫軟銅絲編織屏蔽，編織密度應不小于90%，并應確保編織層緊密、無(wú)氧化、脫錫等現象。e.由于TPU 彈性體護套料對擠出設備機身溫度非常敏感，溫度偏高或者偏低都會(huì )造成擠塑表面質(zhì)量差或塑化不良等現象，嚴重影響電纜的外觀(guān)和護套的機械物理特性，因此在TPU 彈性體護套擠出時(shí)應嚴格控制擠出溫度，優(yōu)化擠塑機溫度分布，通過(guò)不斷的調試和改進(jìn)，提高擠出質(zhì)量，使電纜護套表面光滑、圓整、充分塑化。當擠出壓力過(guò)大時(shí)，TPU 彈性體護套料易成為流涎一樣的熔融狀，較難成型，故不宜采用擠壓式模具，而應采用模芯略帶一點(diǎn)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，吸潮后的TPU 彈性體護套料在擠出時(shí)易產(chǎn)生大量氣泡，從而導致無(wú)法使用，因此在擠出前必須對TPU 彈性體護套料進(jìn)行預烘干處理，且烘干溫度宜為70 ～ 120 ℃，若超出此溫度范圍，TPU 彈性體護套料極易發(fā)生熔化板結，不易順利進(jìn)入螺桿進(jìn)料段，從而導致無(wú)法進(jìn)行擠出加工。
4 性能測試
本公司經(jīng)過(guò)多次調試、試制、試驗，終于研制出了直流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜和交流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜，可分別適用于直流( 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(guān)標準，并結合電纜設計要求，對試制成功的3 × 10 +4 × 0. 5 + 2 × 4 DC 1 000 V 直流電動(dòng)汽車(chē)充電電纜樣品的主要性能進(jìn)行了測試，測試結果如表2 所示�？梢�(jiàn)，該電纜試制樣品的主要性能完全符合設計和相關(guān)標準的要求�？v觀(guān)世界能源戰略規劃，電動(dòng)汽車(chē)充電電纜定將具有廣泛的市場(chǎng)。此文謹為同行制造者提供參考，共同促進(jìn)我國電動(dòng)汽車(chē)充電電纜的發(fā)展。
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