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探析電動(dòng)汽車充電電纜的研制性能要求論文
當(dāng)今世界各地能源緊缺、環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重，各國(guó)大力倡導(dǎo)節(jié)能減排，借此電動(dòng)汽車得到了快速發(fā)展。電動(dòng)汽車充電電纜是電動(dòng)汽車重要的傳輸線，吸引了各大電纜生產(chǎn)廠家的關(guān)注，紛紛著手研發(fā)。本公司在研制該電纜時(shí)，主要根據(jù)電動(dòng)汽車充電電纜的工作要求以及使用環(huán)境，并結(jié)合GB /T 18487、UL 62、UL 62 CRD、TaV 2Pfg /1908. 02. 11 等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。電動(dòng)汽車充電電纜主要用于公路服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)、購(gòu)物中心等一些公共場(chǎng)合的充電站，在使用過程中長(zhǎng)期經(jīng)受惡劣環(huán)境的侵蝕，因此電纜應(yīng)具有機(jī)械性能高、信號(hào)和電能傳輸穩(wěn)定、耐高低溫、耐酸堿腐蝕、防紫外線等性能。電動(dòng)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(yīng)具有直流電動(dòng)汽車充電和交流電動(dòng)汽車充電兩種規(guī)格，以滿足實(shí)際需求。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇
為了滿足上述性能要求，在電動(dòng)汽車充電電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dǎo)體采用了退火絞合鍍錫軟銅線，其性能符合GB /T3956 的5 類導(dǎo)體。b.為使電纜具有耐高低溫、耐酸堿腐蝕、防紫外線等性能，絕緣采用了輻照交聯(lián)乙丙橡膠，其長(zhǎng)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(hù)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(jī)械強(qiáng)度高、耐磨、耐紫外線的性能。為本公司設(shè)計(jì)的直流和交流電動(dòng)汽車充電電纜的結(jié)構(gòu)示意圖，其中直流電動(dòng)汽車充電電纜保護(hù)接地線芯為黃/綠雙色，電源負(fù)線芯為藍(lán)色，其他線芯無優(yōu)先顏色，推薦采用) 中規(guī)定的線芯顏色; 交流電動(dòng)汽車充電電纜保護(hù)接地線芯為黃/綠雙色，中線線芯為藍(lán)色，其他線芯無優(yōu)先顏色，推薦采用) 中規(guī)定的線芯顏色。
成纜高阻燃無鹵玻纖填充繩，節(jié)徑比≤12包帶0. 20 mm × 25 mm 高阻燃無鹵玻纖帶護(hù)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 的高阻燃無鹵玻纖帶，以保證屏蔽層不損傷其他絕緣線芯和外護(hù)層。
3 生產(chǎn)工藝控制
經(jīng)過不斷生產(chǎn)試制后，我們發(fā)現(xiàn)為使電動(dòng)汽車充電電纜具有良好的性能，必須對(duì)以下關(guān)鍵生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制: a.在鍍錫銅單線絞合過程中，必須確保絞合節(jié)距優(yōu)化、均勻。優(yōu)化后的較小絞距，一方面可提高導(dǎo)體的彎曲性和柔軟性，滿足電纜在使用時(shí)的柔軟性; 另一方面可使導(dǎo)體質(zhì)量較好、外觀圓整，導(dǎo)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(lián)乙丙橡膠絕緣在擠出時(shí)因在螺桿上打滑而導(dǎo)致物料在喂料口發(fā)生梗塞的問題，實(shí)現(xiàn)自供料，提高擠出效率和擠出質(zhì)量，在擠出時(shí)應(yīng)選用長(zhǎng)徑比為25∶ 1的單螺紋等距不等深螺桿，且加熱區(qū)溫度要穩(wěn)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(yīng)嚴(yán)格按工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)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(duì)于直流電動(dòng)汽車充電電纜，充電通信和充電連接確認(rèn)線芯應(yīng)絞合為一個(gè)單元作為第6 芯再與其它線芯絞合; 對(duì)于交流電動(dòng)汽車充電電纜，控制確認(rèn)和充電連接確認(rèn)線芯應(yīng)絞合為一個(gè)單元作為第6 芯再與其它線芯絞合。絞合單元的絞合方向?yàn)樽笙颉＝g合單元應(yīng)用高阻燃無鹵玻纖帶扎在一起。絞合單元成纜后，可以有效地避免使用時(shí)多線混亂的現(xiàn)象。d.充電通信和充電連接確認(rèn)線芯表面應(yīng)采用鍍錫軟銅絲編織屏蔽，編織密度應(yīng)不小于90%，并應(yīng)確保編織層緊密、無氧化、脫錫等現(xiàn)象。e.由于TPU 彈性體護(hù)套料對(duì)擠出設(shè)備機(jī)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(xiàn)象，嚴(yán)重影響電纜的外觀和護(hù)套的機(jī)械物理特性，因此在TPU 彈性體護(hù)套擠出時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制擠出溫度，優(yōu)化擠塑機(jī)溫度分布，通過不斷的調(diào)試和改進(jìn)，提高擠出質(zhì)量，使電纜護(hù)套表面光滑、圓整、充分塑化。當(dāng)擠出壓力過大時(shí)，TPU 彈性體護(hù)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(yīng)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(hù)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(hù)套料在擠出時(shí)易產(chǎn)生大量氣泡，從而導(dǎo)致無法使用，因此在擠出前必須對(duì)TPU 彈性體護(hù)套料進(jìn)行預(yù)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(hù)套料極易發(fā)生熔化板結(jié)，不易順利進(jìn)入螺桿進(jìn)料段，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行擠出加工。
4 性能測(cè)試
本公司經(jīng)過多次調(diào)試、試制、試驗(yàn)，終于研制出了直流電動(dòng)汽車充電電纜和交流電動(dòng)汽車充電電纜，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(tǒng)。本公司參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合電纜設(shè)計(jì)要求，對(duì)試制成功的3 × 10 +4 × 0. 5 + 2 × 4 DC 1 000 V 直流電動(dòng)汽車充電電纜樣品的主要性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2 所示�？梢�，該電纜試制樣品的主要性能完全符合設(shè)計(jì)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求�？v觀世界能源戰(zhàn)略規(guī)劃，電動(dòng)汽車充電電纜定將具有廣泛的市場(chǎng)。此文謹(jǐn)為同行制造者提供參考，共同促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車充電電纜的發(fā)展。
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