CN104134489B - 一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，属于电力电缆技术领域。它包括汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线，高速数据USB3.0成品传输线，阻水纱或阻水绳，阻水层材料和TPE外护套，所述汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线，高速数据USB3.0成品传输线形成绞合体一，绞合时设置阻水纱填充绞合间隙，所述外护套包覆在绞合体一的外部，所述绞合体一设置在外护套的中心圆心，所述阻水层材料设置在绞合体一与外护套之间，所述阻水纱设置在阻水带和绞合体一之间。本发明的复合电缆具备较强的阻水性，阻燃环保性，耐酸碱及耐油腐蚀性，抗扭曲开裂性，抗碾压性和低温耐寒性，实现了对复合电缆结构多重保护功能。

Description

一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域。尤其是一种节能环保、安全耐用的电动汽车充电与数据信息传输用电缆。

背景技术

随着全球气候变暖，北极冰川大面积融化，海平面的不断上升，地球不同区域内自然环境的恶化，温室效应及其现象已被全世界所关注，其是破坏环境和影响生活的重要因素，为此世界许多国家正在大力减少尾气排放和能源消耗的办法。21世纪中国已挤身全球第二大经济体，特别是汽车工业的发展以及人们消费水平的提升，所带来的内需效应强大。据相关统计，中国汽车保有量跃居全球第二，不可否认中国在经济发展的同时也面临着发展所带来的负面效应，例如北方城市雾霾现象数日不散，城市空气质量指数PM2.5严重恶化。如何处理保护环境与经济发展之间的关系已经在国家两会上提出议案。

鉴于此，国家相关部门在多方面改善空气质量的同时，也大力推行环保节能型产品。2014年7月9日李克强总理主持召开国务院常务会议，决定自2014年9月1日起至2017年底对于新能源电动汽车产品免征车辆购置税，所以研究开发新型环保节能汽车成为当前话题，因此新型电动汽车用具备充电及数据控制功能的复合电缆开发已成为线缆行业新课题。

中国发明专利申请公开说明书CN103646699A中公开了一种电动汽车充电桩专用充电电缆，为了解决现有充电电缆为普通软电缆，无法实用像加油枪一样移动的频率，也不具备信号控制传输功能，无法满足电动充电桩设施及汽车电池的严格要求，该发明的技术方案是：一种电动汽车充电桩专用充电电缆，包括动力传输线芯，用于充电电缆的动力传输；信号控制线芯，用于充电电缆的信号控制；信号传输线芯，用于充电电缆的信号传输；以及护套，动力传输线芯、信号控制线芯和信号传输线芯共同成缆后挤包于护套内。虽然该充电电缆具有高柔软性，可以在类似于加油枪一样移动的频率下使用，而且具备信号控制传输功能，应用更广泛。但是其机械性能及电气性能稳定性，阻燃性，阻水性要求并不能保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，在结构上面满足环保节能性、机械性能及电气性能稳定性，阻燃性，阻水性要求，功能上面具备对电动汽车在充电状态时进行数据信息采集，并将信息传输到车载分析系统与控制系统，以此执行相对应的预警动作。解决以上技术问题，本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

本发明所采用的技术方案为：

一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，其特征是，包括汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线，高速数据USB3.0成品传输线，用于纵向阻水（填充）的阻水纱或阻水绳，径向阻水（绕包）的阻水层材料和外护套，所述汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线，高速数据USB3.0成品传输线形成绞合体一，绞合时设置阻水纱或阻水绳填充绞合间隙，所述外护套包覆在绞合体一的外部，所述绞合体一设置在外护套的中心圆心，所述阻水层材料设置在绞合体一与外护套之间，所述阻水纱或阻水绳设置在阻水层材料和绞合体一之间。

所述填充阻水纱或阻水绳阻水机理为：如果电缆在受恶劣自然条件作用下发生电缆护套开裂或外力作用损伤，水份或潮气就会沿着电缆的内部结构纵深渗入，此时水份和潮气就会被阻水纱或阻水绳所吸收，这些阻水材料吸水后迅速膨胀形成凝胶状物质，阻塞渗水通道，终止水分和潮气的进一步向内扩散和延伸，使电缆受到潮气或水份的浸湿程度降到最低。

所述绕包阻水带阻水机理为：USB3.0成品线，汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线绞合增加阻水纱或阻水绳充填充后绕包阻水带，阻水带遇水气化迅速膨胀，阻堵渗水微孔。

优选的，所述外护套为TPE。该外护套为具有耐油性，耐酸碱性，抗紫外线照射性及耐寒抗扭曲性，有一定柔软度的弹性体。

优选的，所述阻水层材料为阻水带。所述阻水带是具备高抗拉性及耐温性能的带状基材层和均匀附着在基材层上的高倍率吸水材料层组成，两层之间可通过粘接、涂覆、浸渍等多种方式相结合。优点是厚度薄，吸水倍率高，遇水时膨胀迅速，填充缆芯间隙，径向阻水效果非常好，阻水技术性能稳定，实用性强。

优选的，所述汽车充电用交流电源线型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为棕色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。所述TPE为105℃ TPE绝缘层，用于传输电能至汽车储电池。

优选的，所述中性线型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为蓝色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。所述TPE为105℃ TPE绝缘层，用于提供电能回路连接使用。

优选的，所述保护接地线型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为黄/绿双色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。所述TPE为105℃ TPE绝缘层，用于起保护接地安全的作用。

优选的，所述高速数据USB3.0成品传输线型号为28AWGX2P+28AWGX1P+22AWGX2C，是由2对屏蔽线对，用于数据信号接收与发送，以此对充电状态进行数据信息采集，并将信息传送到车辆数据分析系统进行相对应的预警指令；1对非屏蔽线对，用于对充电饱和，安全预警的信号进行控制，2根电源线对数据信息控制系统进行供电，及90%密度的镀锡铜编织网与105℃阻燃TPE内护套层组成。所述2对屏蔽线对，1对非屏蔽线对，2根电源线形成绞合体二，绞合时设置阻水纱或阻水绳填充绞合间隙，所述90%密度的镀锡铜编织网包覆在绞合体二的外部，所述105℃阻燃TPE内护套层包覆在90%密度的镀锡铜编织网的外部。

电气性能：USB3.0成品线满足以下要求，见下表1和表2。

表1 屏蔽线对电气性能指标

项目名称 性能指标

特性阻抗（Ω） 90+/-7

衰减（dB/m） 0.625GHz≤1.0

1.25GHz ≤1.5

2.5GHz ≤2.5

5.0GHz ≤3.6

7.0GHz ≤4.7

表2非屏蔽线对电气性能指标

项目名称 性能指标

特性阻抗（Ω） 90+/-15

衰减（dB/m） 24MHz ≤9.5

48MHz ≤1.35

96MHz ≤1.9

200MHz ≤3.2

400MHz ≤5.8

优选的，所述屏蔽线对导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜导体表面采用双层共挤方法挤包化学发泡型聚乙烯绝缘材料，使线芯传输衰减最小化，且特性阻抗更稳定；

所述非屏蔽线对导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜表面挤包一层实芯低介质常数聚乙烯绝缘材料，使线芯传输衰减小；

屏蔽线对线芯对绞后加地线绕包抗干扰铝箔材料，确保信号不泄露；

所述高速数据USB3.0成品传输线中的电源线导体为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜绞合体表面挤包一层TPE；

优选的，所述无氧镀锡铜导体纯度为99.99%，氧含量≤5PPM，满足高频信号传输衰减小要求；

所述聚乙烯绝缘材料介电常数小且性能稳定，满足低频信号传输衰减小要求；

所述屏蔽线对绕包的抗干扰铝箔材料与90%密度的镀锡铜编织网相结合形成双屏蔽结构。（此屏蔽结构使USB3.0线缆整体具备较强的电磁兼容性），电磁兼容稳定性高，全面满足高速信号传输使用。

本发明的有益效果：

本发明的电缆在结构上面满足阻水性，机械性能及电气性能稳定性，环保阻燃性和耐酸碱腐蚀性及耐油性要求。阻水性分为纵向阻水与径向阻水，纵向阻水是在所述USB3.0成品线，汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线绞合时增加阻水纱或阻水绳充分填充其绞合间隙，阻水纱或阻水绳相关性能符合通信行业标准YD/T1115.2-2001规定要求。阻水纱或阻水绳使用型号ZS-2.0，其线密度达到2000m/kg,抗张强度≥150N，断裂伸长率≥15%，膨胀速率≥55ml/g/min, 膨胀率≥65ml/g，长期耐温膨胀率（150℃，24h）≥55ml/g，瞬间耐温膨胀率（230℃，10min）≥65ml/g，含水量≤9%。径向阻水是在所述USB3.0成品线，汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线增加阻水纱或阻水绳完成后绕包阻水带。阻水带相关性能符合通信行业标准YD/T1115.1-2001规定要求。阻水带使用ZD型（双面阻水带），标准厚度为0.40±0.03mm，膨胀速率≥14ml/min，膨胀高度≥18mm，断裂伸长率≥12%，抗张强度≥40N/cm，长期耐温膨胀高度（90℃，24h）≥18mm，瞬间耐温膨胀高度（230℃，20s）≥18mm,含水量≤9%。再在阻水带外面挤包一层黑色105℃阻燃TPE材料。该材料机械性能满足TICW 18-2012（电动汽车传导充电系统用电缆技术规范）第一部份护套机械物理性能要求。老化前：抗张强度≥10N/mm2，断裂伸长率≥300%，老化后：抗张强度变化率最大老化前数值±25%，断裂伸长变化率最大老化前数值±25%。低温弯曲试验：-40℃，16小时，无裂纹，断裂伸长率≥30%。

本发明的电缆产品环保阻燃性满足TICW 18-2012标准第一部份10.5.8及10.5.10要求，耐酸碱腐蚀性符合TICW 18-2012标准第一部份表7规定要求。耐油性满足TICW 18-2012标准第一部份表8规定要求，抗扭曲开裂及碾压性满足TICW 18-2012标准第一部份表10.5.4规定要求，以上几项特性完美结合满足该复合电缆的正常使用性。

本发明的复合电缆从电气性能，机械性能，热老化性，阻燃性，使用环保性及阻水性等多方面进行结构优化设计，该复合电缆不仅具备充电功能，而且对电动汽车在充电状态时的相关数据信息进行采集，并将数据信息传输到车载分析系统与控制系统，同时通过车载分析系统与控制系统将指令反馈给充电系统，以此执行相对应的预警动作。

本发明环保节能电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆具备较强的电磁兼容性，在功能使用上面既能满足电动汽车充电，同时又能满足在充电过程中对充电状态进行数据信息的采集与发送，通过车载分析系统处理，对充电饱和，安全预警的信号进行识别控制。在结构设计上面该复合电缆具备较强的阻水性，阻燃环保性，耐酸碱及耐油腐蚀性，抗扭曲开裂性，抗碾压性和低温耐寒性，实现了对复合电缆结构多重保护功能，保证了本发明复合电缆的功能有效性。此复合电缆工作电压不超过300V，长期工作电流不超过15A，工作环境温度为：-40℃至105℃，弯曲半径不小于60mm，使用长度在5米以内，适合在室外连接充电桩使用。

附图说明

附图1为本发明电缆产品结构示意图；

图1中：1－屏蔽线对，2－非屏蔽线对，3－电源线，4 －抗干扰铝箔材料，5－90%密度的镀锡铜编织网，6－105℃阻燃TPE内护套层，7 －汽车充电用交流电源线，8－中性线，9－保护接地线，10－外护套，11－阻水纱或阻水绳，12－阻水层材料，13－高速数据USB3.0成品传输线，14地线。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。

下面结合实例对本发明做进一步说明：

实施例1

一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，包括汽车充电用交流电源线7，中性线8，保护接地线9，高速数据USB3.0成品传输线13，用于纵向阻水（填充）的阻水纱或阻水绳11，径向阻水（绕包）的阻水层材料12和外护套10，所述汽车充电用交流电源线7，中性线8，保护接地线9，高速数据USB3.0成品传输线13形成绞合体一，绞合时设置阻水纱或阻水绳11填充绞合间隙，所述外护套10包覆在绞合体一的外部，所述绞合体一设置在外护套10的中心圆心，所述阻水层材料12设置在绞合体一与外护套10层之间，所述阻水纱或阻水绳11设置在阻水层材料12和绞合体一之间。

所述外护套10为TPE。所述阻水层材料12为阻水带。所述汽车充电用交流电源线7型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为棕色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。所述TPE为105℃ TPE绝缘层，用于传输电能至汽车储电池。

优选的，所述中性线8型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为蓝色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。所述TPE为105℃ TPE绝缘层，用于提供电能回路连接使用。

优选的，所述保护接地线9型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为黄/绿双色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。所述TPE为105℃ TPE绝缘层，用于起保护接地安全的作用。

所述高速数据USB3.0成品传输线13型号为28AWGX2P+28AWGX1P+22AWGX2C，是由2对屏蔽线对1，用于数据信号接收与发送，以此对充电状态进行数据信息采集，并将信息传送到车辆数据分析系统进行相对应的预警指令；1对非屏蔽线对2，用于对充电饱和，安全预警的信号进行控制，2根电源线3对数据信息控制系统进行供电，及90%密度的镀锡铜编织网5与105℃阻燃TPE内护套层6组成。所述2对屏蔽线对1，1对非屏蔽线对2，2根电源线3形成绞合体二，绞合时设置阻水纱或阻水绳11填充绞合间隙，所述90%密度的镀锡铜编织网5包覆在绞合体二的外部，所述105℃阻燃TPE内护套层6包覆在90%密度的镀锡铜编织网5的外部。

所述屏蔽线对1导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜导体表面采用双层共挤方法挤包化学发泡型聚乙烯绝缘材料，使线芯传输衰减最小化，且特性阻抗更稳定；

所述非屏蔽线对2导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜表面挤包一层实芯低介质常数聚乙烯绝缘材料，使线芯传输衰减小；

屏蔽线对1线芯对绞后加地线14绕包抗干扰铝箔材料4，确保信号不泄露；

所述屏蔽线对1绕包的抗干扰铝箔材料4与90%密度的镀锡铜编织网5相结合形成双屏蔽结构。（此屏蔽结构使USB3.0线缆整体具备较强的电磁兼容性，电磁兼容稳定性高，全面满足高速信号传输使用。）

所述高速数据USB3.0成品传输线13中的电源线3导体为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜绞合体表面挤包一层TPE；

所述无氧镀锡铜导体纯度为99.99%，氧含量≤5PPM，满足高频信号传输衰减小要求；

所述聚乙烯绝缘材料介电常数小且性能稳定，满足低频信号传输衰减小要求。

具体的：参照图1结构，环保节能型电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆包括汽车充电用交流电源线7，中性线8，保护接地线9，充电系统用高速数据USB3.0成品传输线13，以及用于纵向阻水（填充）的阻水纱或阻水绳11和径向阻水（绕包）的阻水带12与具备耐油性，耐酸碱性，抗紫外线照射性及耐寒抗扭曲性，有一定柔软度的弹性体105℃阻燃TPE外护套10。

所述高速数据USB3.0成品传输线13由屏蔽线对1导体规格为28AWG，非屏蔽线对2导体规格为28AWG，电源线3导体规格为22AWG，以及90%密度的镀锡铜编织网5与105℃阻燃TPE内护套层6组成。屏蔽线对1导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜导体表面采用双层共挤方法挤包化学发泡型聚乙烯绝缘材料，使线芯传输衰减最小化，且特性阻抗更稳定。非屏蔽线对2导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜表面挤包一层实芯低介质常数聚乙烯绝缘材料，使线芯传输衰减小。屏蔽线对1线芯对绞后加地线14绕包抗干扰铝箔材料4，确保信号不泄露；屏蔽线对1绕包的抗干扰铝箔材料4与90%密度的镀锡铜编织网5相结合形成双屏蔽结构。（此屏蔽结构使USB3.0线缆整体具备较强的电磁兼容性，电磁兼容稳定性高，全面满足高速信号传输使用。）

电源线3导体为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜绞合体表面挤包一层TPE。无氧铜导体纯度为99.99%，氧含量≤5PPM，满足高频信号传输衰减小要求。聚乙烯绝缘材料介电常数小且性能稳定，满足低频信号传输衰减小要求。双屏蔽结构采用抗干扰铝箔材料4与90%密度的镀锡铜编织网5相结合，电磁兼容稳定性高，全面满足高速信号传输使用。所述汽车充电用交流电源线7导体为无氧镀锡铜绞合体，导体截面积为1.5mm²，在绞合体一表面挤包一层弹性体TPE，线芯耐压强度达2.5KV不击穿。所述中性线8导体为无氧镀锡铜绞合体，导体截面积为1.5mm²，在绞合体表面挤包一层弹性体TPE，线芯绝缘电阻最小值为3.67MΩ•km。所述保护接地线9导体为无氧镀锡铜绞合体，导体截面积为1.5mm²，在绞合体一表面挤包一层双色弹性体TPE。所述纵向阻水（填充）层采用阻水纱或阻水绳11，其具备高抗张强度及高吸水性，当有水气通过电缆接头处渗入遇阻水纱或阻水绳11后，阻水纱或阻水绳11快递膨胀，阻此水份进一步渗入线缆内部。所述径向阻水（绕包）的阻水带12其完全包覆线缆内部结构，当有水气从外护套10外部渗入内，阻水带12具备高吸水性，阻止水气进一步渗入线缆内结构。所述外护套10采用耐热105℃热塑性弹性体阻燃TPE材料，此材料具备较强的抗酸碱腐蚀性，耐油性，耐寒性，抗扭曲开裂及耐碾压性等机械物理性能，通过结构上面满足阻水性及机械物理性能来达到复合线缆的长期使用有效性。

由于上述结构具有较高的电磁兼容性及阻水性，机械物理性，因此本复合电缆可以使用于室外，用于电动汽车与充电桩之间的连接使用。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的实际研究技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，其特征是：包括汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线，高速数据USB3.0成品传输线，阻水纱或阻水绳，阻水层材料和外护套，所述汽车充电用交流电源线，中性线，保护接地线，高速数据USB3.0成品传输线形成绞合体一，绞合时设置阻水纱或阻水绳填充绞合间隙，所述外护套包覆在绞合体一的外部，所述绞合体一设置在外护套的中心圆心，所述阻水层材料设置在绞合体一与外护套之间，所述阻水纱或阻水绳设置在阻水层材料和绞合体一之间；所述高速数据USB3.0成品传输线型号为28AWGX2P+28AWGX1P+22AWGX2C，是由2对屏蔽线对，1对非屏蔽线对，2根电源线及90%密度的镀锡铜编织网与105℃阻燃TPE内护套层组成，所述2对屏蔽线对，1对非屏蔽线对，2根电源线形成绞合体二，绞合时设置阻水纱或阻水绳填充绞合间隙，所述90%密度的镀锡铜编织网包覆在绞合体二的外部，所述105℃阻燃TPE内护套层包覆在90%密度的镀锡铜编织网的外部；所述屏蔽线对导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜导体表面采用双层共挤方法挤包化学发泡型聚乙烯绝缘材料；所述非屏蔽线对导体材质为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜表面挤包一层实芯低介质常数聚乙烯绝缘材料；屏蔽线对线芯对绞后加地线绕包抗干扰铝箔材料；所述高速数据USB3.0成品传输线中的电源线导体为无氧镀锡铜绞合体，在镀锡铜绞合体表面挤包一层TPE；所述无氧镀锡铜导体纯度为99.99%，氧含量≤5PPM；所述屏蔽线对绕包的抗干扰铝箔材料与90%密度的镀锡铜编织网相结合形成双屏蔽结构；

所述阻水层材料为阻水带；

所述汽车充电用交流电源线型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为棕色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，其特征是：所述外护套为TPE。

3.根据权利要求1所述的电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，其特征是：所述中性线型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为蓝色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。

4.根据权利要求1所述的电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，其特征是：所述保护接地线型号为1.5mm²，由导体及挤包在导体上面的TPE绝缘层组合成线芯，线芯颜色为黄/绿双色，导体采用无氧镀锡铜绞合体，所述线芯绝缘材料采用弹性体TPE。