新型环保电动汽车充电电缆的研制

高 峰， 周国良， 周春花， 刘 杨

(1.衡阳恒飞电缆有限责任公司，湖南衡阳421008;2.湖南衡阳汽车运输集团公司，湖南衡阳421001;3.湖南祁东规划管理局，湖南祁东421600)

0 引言

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，为此世界多国正在商议并寻找减少尾气排放和能源消耗的办法。随着汽车工业的发展和人民生活水平的提高，人民对汽车的需求与使用越来越多，汽车排放的尾气也急速增多。研究与开发新型环保节能汽车成为了当前话题，其中开发新能源电动汽车成为了首选。因此新型电动汽车充电电缆(EV电缆)的开发已成为线缆行业急需解决的问题。下面就来介绍如何开发新型环保、节能、安全、耐用的电动车电缆。

1 电缆的设计

应按环保电动汽车的使用环境，及对充电电缆的使用要求，结合现有电缆标准的规范，来设计新型电动汽车充电电缆。

1.1 电缆的使用环境与要求

汽车充电电缆常有两种使用模式:一种是存置于汽车上，跟随汽车在不同环境中使用;另一种是被安置于公路、车库、宾馆、商场、停车场的充电柱上被长期使用。无论那种使用模式，电缆都有可能受到包括日光、风化、潮湿、海水、油污、酸雨、冰冻等多种不利环境的影响，同时在使用中还经常要弯曲、拖拉，不可避免会发生磨擦、刮擦、压碾等机械损伤。这就对电缆的柔软性、挠曲性和机械性能都有了更高的要求。

汽车充电柱有电压120 V和240 V，电流15 A和30 A两种常用充电模式。下面以充电装置240 V 15 A为例，设计配套新型充电电缆。

1.2 电缆设计

综合考虑电缆需要的电性能、机械力学性、热老化性、燃烧性、使用环境、寿命等多方面的因素，对新型电动车充电电缆进行设计。

(1)选材。导体为绞合裸铜丝;绝缘为热塑弹性体(TPE);填充为阻燃聚丙烯(PP);通讯线为USB2.0;隔离层为电缆纸;外被为特种热塑弹性体(TPE)混合物。

(2)结构。结合汽车充电柱输出的电压与电流及动力蓄力池规格与容量，进行充电电缆的设计，电缆的截面图和结构尺寸见图1和表1。

(3)性能要求。现美国UL标准规范TPE绝缘电缆主要性能要求见表2。新设计的新型电动汽车充电电缆在已有规范的基础上，对性能要求进行了部分的修改与增加，电缆的主要性能要求见表3。①通讯线外被使用聚烯烃。

图1 充电电缆截面图

表1 充电电缆结构尺寸 (单位:mm)

表2 TPE绝缘主要性能要求

在对比性能要求表时可以发现，新设计的电动车充电电缆增加了曲挠、扭转、介电常数、稳定因数、耐候、浸水、耐油试验，修改了绝缘电阻、电压试验、低温弯曲、机械强度试验。

表3 电动汽车充电电缆主要性能

(4)适用范围。设计的新型电动车充电电缆，允许的使用条件包括:工作电压不超过300 V，长期工作电流不超过15 A(直流);工作环境温度为－40～80℃;长期湿度在25% ～75%;不可接触酸、碱等腐蚀溶液，不可长期暴晒于日光下;弯曲半径不小于60 mm(使用长度小于5 m)。

2 试制与试用

按照新设计的电动车充电电缆的结构与要求，试制样品电缆。在对电缆性能测试时发现，芯线的问题相对比较好解决，外被的老化、阻燃、耐候及耐油性很难同时满足。经过多次摸索与试验，发现外被料的选用与制作工艺至关重要，最终选用了特种复合交联型TPE混合物。

2.1 试制与测试

按设计进行了样品电缆的制作，并对试制的样品电缆按设计要求进行了测试，部分测试结果见表4。

表4 充电电缆主要性能测试值

2.2 样品试用

将试制合格的样品送了客户，客户有计划地在美国东西部三个充电站进行了试用，至今已试用了60多个月。从这60多个月的使用情况来看，电缆的使用效果不错，均未出现异样情况，还可继续使用下去，这充分说明了电缆的设计符合汽车充电电缆的使用需要。

3 结束语

本文介绍了新型电动汽车充电电缆的研制，重点对充电电缆结构与性能作了详细的介绍。随着世界低碳经济的高速发展，像新能源、环保型的电动汽车将迎来快速的发展期。这对于线缆行业而言是很好的发展机遇，相信随着行业技术水平的提高和经验的积累，不断有更新颖、更节能、更环保的优质充电电缆开发出来。

［1］汪景璞，邹元传.电缆材料［M］.北京:机械工业出版社，1983.

［2］王春江主编.电线电缆手册(第一册)［M］.北京:机械工业出版社，2001.

［3］刘子玉.电力电缆结构设计原理［M］.西安:西安交通大学出版社，1995.

［4］UL 62—201018thEdition flexible cords and cables［S］.

［5］UL 2556—2007 Wire and cable test methods［S］.

［6］UL 1581—2006 Reference standard for electrical wires，cables，and flexible cords［S］.

［7］HD21—2003 Cables of rated voltages up to and including 450/750 V and having thermoplastic insulation［S］.