一种新能源汽车用高压电缆的开发与应用

田崇军

摘要：本文通过研究新能源汽车线产品结构设计，材料选择、编织工艺研究找出最佳产品结构设计，材料特性对新能源汽车安全性，编织工艺对材料的影响，生产速度对产品表观质量影响，来提升产品安全可靠性。该产品具有运行温度高，载流量大，抗过载能力强的特点，适用于新能源汽车线车内高压电池、电机、电控等部件的连接，不仅保障了新能源汽车安全可靠高效地运行，同时满足新能源汽车对环保的要求，为新能源汽车行业建设提供了新的解决方案。

关键词：新能源汽车;汽车;高压连接线;反射系数

1  引言

新能源汽车线具有一般燃料道路车辆共有的要求，如溶剂性能优越、电性能优良、优良的耐高温、耐低温性能、机械性能、耐热性能，能够满足新能源汽车线专用电缆要求及高的荷载电流能力等特性。

目前市场所用新能源汽车连接高压系统连接电缆主要为耐温125℃辐照交联聚烯烃材料和耐温175℃硅橡胶材料为主，然而市场反馈耐温125℃电缆产品出现过开裂现象，耐温175℃硅橡胶材料产品耐油性能不良，不适合应用混合动力车型，因此针对混合动力车型，由于发动机在车厢内部温度会过高，耐高温125℃电缆耐温等级过低，而耐高温175℃电缆耐油性能不能满足要求，严重影响了汽车的安全性。

因此我们开发介于125℃和175℃之间的汽车高压连接线，以满足新能源汽车高压系统连接市场需求。

2  新能源汽车车内高压线的开发

石油日益减少、空气质量不断恶化，就是因为普遍使用的燃油汽车日益增多而导致的重要因素之一，尤其是行驶在城市道路中，燃烧效率很低导致油料污染空气更为严重。为此，发展电驱动、或其他环保燃料的能源驱动的车辆，就变得重中之重。而已经出现的新能源汽车是依靠纯电力驱动的，对城市空气污染几乎为零，且具有很小的噪音，即便是動力混合型汽车，可切换电力驱动应用在城市道路中，对于空气污染及环境破坏的也大大降低，而且提高能源的利用率。汽车工业的发展趋势必定是新能源汽车，也是中国七大战略性新兴产业之一，列入到“十二五”[1]规划中。

2.1  产品结构设计研究

2.1.1导体结构设计

用于连接三电系统的新能源汽车用电缆，导体设计时采用软结构导体，以保证产品柔性，包括设计导体材质、电阻和导体单丝根数。此为，导电传输增加很多，导体的直流电阻更优越，20℃导体直流电阻满足标准要求[1]。

2.1.2绝缘结构设计

新能源汽车用连接软电缆的绝缘设计，采用了热固性的辐照交联聚烯烃绝缘，提升耐温等级并保证电缆满足150℃耐温等级，载流量大大提升，并且产品耐磨性大大提升，不会出现长时间运行而导致电缆产生开裂等，可靠性大大提升。

此外采用的辐照交联聚烯烃材料中，加入特殊橡胶粉末，使之混合成为复合材料，改善了电缆柔软性和机械能，电缆材料的体积电阻率达到了1.0*1015Ω·mm，邵氏硬度78A，同时专用的车辆线缆用辐照交联聚烯烃材料，也保证车辆的标准要求性能指标耐刮磨、高温压力、150℃3000h长期老化等性能，确保产品的安全可靠性能。

2.1.3 屏蔽层设计

屏蔽层采用镀锡铜丝编织+铝塑复合带的复合屏蔽，其中镀锡铜丝编织密度≥85%，编织角度≤35°，这种结构设计大大提升屏蔽效果，即可屏蔽电缆运行过程中产生的电磁波，又能屏蔽其他电磁波以免影响电缆运行。

2.3.4 电缆外护套结构设计

电缆护套同样采用辐照交联聚烯烃材料，并且其电气性能、机械性能大大提升。

2.3.5 电缆辐照加工

采用大功率辐照加速器辐照，一次辐照，电荷残留在绝缘、护套层较少，以免造成对材料的二次损伤，辐照工艺参数是通过辐照小样并保留一定时间，确保空间电荷完全消失后来确定，确保产品辐照后性能稳定。

通过该产品的结构设计，能够保证产品具有优良的机械性能及电气性能。

2.2 导体结构对直流电阻的影响

为了提升产品柔软性，我们设计导体结构采用6类导体结构，同时绞合方式采用束绞+复绞同向绞合方式，即束丝采用左向绞合，复绞同样采用左向绞合的方式，这样可以大大增加导体柔软性，同时采用6类导体也大大增加了导体的柔软性，导体绞合结构。

2.3 编织密度及编织角度对屏蔽效率的影响

屏蔽采用镀锡铜丝编织+铝塑复合带双层屏蔽的屏蔽方式，镀锡铜丝编织密度采用≧85%，编织角度小于35°，铝塑复合带采用铝面与镀锡铜丝接触的方式增加屏蔽效果，通过验证屏蔽的转移阻抗与镀锡铜丝的编织密度及编织角度有关，其中编织

密度越大，编织角度越小，其转移阻抗越小，屏蔽效果越好，因此后续生产可根据要求，适当的增加编织密度及减小编织角度来增加屏蔽性能，同时经过验证铝塑复合带的厚度对屏蔽效能有一定影响，但是影响效果不明显，为了增加电缆的柔软度采用0.05mm厚的铝塑复合带进行屏蔽[2]。

2.4  最佳生产速率的研究

为使产品表面优良，应选用适宜的生产速率，我们通过与已检测样品比对产品表面质量，来调节生产速率，生产速率过大，会使导线表面存在毛糙现象;生产速率过小，电缆表面优良但是影响生产速度，生成效率过低，甚至产生材料胶烧现象。通过验证，我们确定生产速率为10～12m/min。

3  结论

本文通过研究新能源汽车线产品结构设计，材料选择、编织工艺研究找出最佳产品结构设计，材料特性对新能源汽车安全性，编织工艺对材料的影响，生产速度对产品表观质量影响，来提升产品安全可靠性。该产品具有运行温度高，载流量大，抗过载能力强的特点，适用于新能源汽车线车内高压电池、电机、电控等部件的连接，不仅保障了新能源汽车安全可靠高效地运行，同时满足新能源汽车对环保的要求，为新能源汽车行业建设提供了新的解决方案。

参考文献：

[1]GB/T3956-2008，电缆的导体 [S].

[2]余振飞，肖继东，沈丹凤.新能源汽车电缆的电磁兼容性研究[J].电线电缆， 2018，1：5-9.

（作者单位：远东电缆有限公司）