CN106558368B - 一种电动汽车充电电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电电缆及其制备方法，解决了目前电动汽车充电电缆充电速度不快，以及被频繁拖拽后容易损坏的技术问题，该充电电缆从内到外依次包括电缆内芯、填充材料、绕包带、带状蜂窝状材料和外护套；电缆内芯包括动力电源线、接地线、信号传输控制线和辅助电源线；其分别包括铜导体和包覆于铜导体外侧的绝缘层；信号传输控制线还包括：填充于对应绝缘层上的尼龙丝绳，相继缠绕的铝塑复合带层，包裹于铝塑复合带层上的编织层，及挤包于编织层上的内护套。不仅能够实现对电动汽车快速充电，而且具有耐扭曲、耐碾压及抗拉强度高的特性。

Description

一种电动汽车充电电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及一种耐扭曲、耐碾压、抗拉的电动汽车快速充电电缆及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，全球能源危机不断加剧、石油资源日趋枯竭、大气污染和全球气温变暖日益严重，而汽车作为人们出行不可或缺的交通工具，通常依靠烧油驱动，会加剧能源和环境危机。对此，汽车产业推出了新能源电动汽车，可避免或减少烧油，有利于促进环境保护和缓解传统能源的短缺危机，具有广阔的市场发展前景。电动汽车充电电缆作为电动汽车不可缺少的充电配件，同样具有十分广阔的市场发展前景。
一方面，随着人们生活节奏的加快，要求电动汽车充电电缆具有快速充电的性能。另一方面，随着新能源电动汽车(包括环保节能电动汽车和混合电动汽车)应用越来越广泛，对充电站用充电电缆的使用也越来越多，在为众多电动汽车充电时，充电电缆会被频繁的拖拽，从而容易造成其损坏，影响电缆的使用寿命。
可见，现有技术中存在电动汽车充电电缆充电速度不快，以及被频繁拖拽后容易损坏的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的电动汽车充电电缆充电速度不快，以及被频繁拖拽后容易损坏的技术问题，提供了一种电动汽车充电电缆及其制备方法，不仅能够实现对电动汽车快速充电，而且具有耐扭曲、耐碾压及抗拉强度高的特性。
一方面，本发明提供了一种电动汽车充电电缆，从内到外依次包括：电缆内芯、填充材料、绕包带、带状蜂窝状材料和外护套；
所述电缆内芯包括用于传输动力电源充电电流的动力电源线、用于提供接地保护的接地线、用于在低压下辅助充电的辅助电源线和用于传输充电状态信号的信号传输控制线；
所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线分别包括铜导体和包覆于铜导体外侧的绝缘层；
所述信号传输控制线还包括：填充于对应绝缘层上的尼龙丝绳，相继缠绕的铝塑复合带层，包裹于所述铝塑复合带层上的镀锡铜丝编织层，以及挤包于所述编织层上的内护套。
可选的，所述充电电缆所采用的铜导体为经过脉冲电流退火处理的无氧铜或者单晶铜，所述无氧铜或者单晶铜的单丝直径小于0.15mm，所述单丝的伸长率大于20％。
可选的，所述充电电缆中绝缘层的厚度为0.5～1.8mm，所述内护套的厚度为0.5～0.8mm，所述外护套的厚度为2.2～2.4mm。
可选的，所述充电电缆中绝缘层由热塑性TPEE复合材料制成。
可选的，所述内护套和所述外护套均由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制得。
可选的，所述带状蜂窝状材料由带状蜂窝状聚乙烯或者带状蜂窝状橡胶制得，厚度4～8mm，宽度5～10cm，缠绕在所述绕包带外，且内含空气层，用于缓冲外部带来的压力。
另一方面，本发明还提供了一种电动车充电电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、通过将铜导体材料拉丝、脉冲电流退火、绞合处理后，获得多根铜导体；
S2、采用挤压式模具在每根所述铜导体外包覆绝缘层，以得到至少两根第一绝缘线、至少一根第二绝缘线、至少一根第三绝缘线和至少两根第四绝缘线；其中，所述第一绝缘线为动力电源线，所述第二绝缘线为接地线，所述第三绝缘线为辅助电源线，所述第四绝缘线用于构成信号传输控制线；
S3、将每两根所述第四绝缘线对绞，加尼龙丝绳填充，相继缠绕铝塑复合带，在所述铝塑复合带上包裹镀锡铜丝编织层，以及在所述编织层上挤包内护套，进而得到所述信号传输控制线；
S4、将所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线构成线组，并在所述线组上填充高强度PP绳，相继缠绕绕包带，并在所述绕包带外缠绕带状蜂窝状材料；
S5、在所述带状蜂窝状材料外紧压包覆外护套。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于在本发明方案中，电动汽车充电电缆从内到外依次包括：电缆内芯、填充材料、绕包带、带状蜂窝状材料和外护套；所述电缆内芯包括用于传输动力电源充电电流的动力电源线、用于提供接地保护的接地线、用于在低压下辅助充电的辅助电源线和用于传输充电状态信号的信号传输控制线；所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线分别包括铜导体和包覆于铜导体外侧的绝缘层；所述信号传输控制线还包括：填充于对应绝缘层上的尼龙丝绳，相继缠绕的铝塑复合带层，包裹于所述铝塑复合带层上的镀锡铜丝编织层，以及挤包于所述编织层上的内护套。有效的解决了现有技术中电动汽车充电电缆充电速度不快，以及被频繁拖拽后容易损坏的技术问题。首先，导体选用单丝直径小于0.15mm和单丝伸长率大于20％的无氧铜或者单晶铜，单丝直径较小和伸长率高，经过脉冲电流退火处理，单位截面积载流能力大，满足快速充电的要求，同时铜丝数量多，能有效均匀分散电缆所受的外力，使得本发明导体的导电性能强，无氢脆现象不容易断裂，具有极强的抗弯折能力，在经过超过数百万次往返弯折运动后不会断裂。其次，内护套和外护套采用热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制成，耐油、耐扭曲、弹力回复快，电缆的使用寿命长。再次，带状蜂窝状材料(如带状蜂窝状聚乙烯材料或者带状蜂窝状橡胶材料)缠绕在包带外，增加了空气层，缓冲压力，提高了电缆的抗碾压能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电动汽车充电电缆截面示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电动汽车充电电缆中带状蜂窝状材料的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电动车充电电缆的制备方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种电动汽车充电电缆，解决了现有技术中存在的电动汽车充电电缆充电速度不快，以及被频繁拖拽后容易损坏的技术问题，不仅能够实现对电动汽车快速充电，而且具有耐扭曲、耐碾压及抗拉强度高的特性。
本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供了一种电动汽车充电电缆，从内到外依次包括：电缆内芯、填充材料、绕包带、带状蜂窝状材料和外护套；所述电缆内芯包括用于传输动力电源充电电流的动力电源线、用于提供接地保护的接地线、用于在低压下辅助充电的辅助电源线和用于传输充电状态信号的信号传输控制线；所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线分别包括铜导体和包覆于铜导体外侧的绝缘层；所述信号传输控制线还包括：填充于对应绝缘层上的尼龙丝绳，相继缠绕的铝塑复合带层，包裹于所述铝塑复合带层上的镀锡铜丝编织层，以及挤包于所述编织层上的内护套。
可见，在本发明实施例中，充电电缆的电缆内芯载流量大，满足快速充电的要求，同时铜丝数量多，能有效均匀分散电缆所受的外力，使得本发明导体的导电性能强，无氢脆现象不容易断裂，具有极强的抗弯折能力，在经过超过数百万次往返弯折运动后不会断裂；带状蜂窝状材料缠绕在包带外，增加了空气层，缓冲压力，提高了电缆的抗碾压能力。有效的解决了现有技术中电动汽车充电电缆充电速度不快，以及被频繁拖拽后容易损坏的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，为本发明提供的一种耐扭曲、耐碾压及抗拉电动汽车快速充电电缆的截面示意图。图1所示本发明电动汽车快速充电电缆，从内到外依次包括：电缆内芯1、填充材料2、绕包带3、带状蜂窝状材料4和外护套5；
电缆内芯1包括：用于传输动力电源充电电流的动力电源线11、用于提供接地保护的接地线12、用于在低压下辅助充电的辅助电源线13和用于传输充电状态信号的信号传输控制线14；其中，动力电源线11、接地线12、辅助电源线13和信号传输控制线14分别包括铜导体和包覆于铜导体外侧的绝缘层。具体的，动力电源线11由第一铜导体111和包覆于第一铜导体111外侧的第一绝缘层112构成，接地线12由第二铜导体121和包覆于第二铜导体121外侧的第二绝缘层122构成，辅助电源线13由第三铜导体131和包覆于第三铜导体131外侧的第三绝缘层132构成，信号传输控制线14包括第四铜导体141和包覆于第四铜导体141外侧的第四绝缘层142。具体的，第一、二、三、四铜导体(111、121、131、141)可为相同材质，如无氧铜或者单晶铜；第一、二、三、四绝缘层(112、122、132、142)可由相同材质制成，如由热塑性TPEE复合材料制成。
图1右边为充电电缆的整体截面示意图、左边为充电电缆中信号传输控制线14的截面放大图，如图1左边信号传输控制线14的截面放大图所示，信号传输控制线14还包括：填充于对应绝缘层(即第四绝缘层142)上的尼龙丝绳143，相继缠绕的铝塑复合带层144，包裹于铝塑复合带层144上的镀锡铜丝编织层145，以及挤包于编织层145上的内护套146；其中，内护套146由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制得。
填充材料2可采用高强度PP绳，用于对动力电源线1、接地线2、辅助电源线3和信号传输控制线4构成的线组(即电缆内芯1)进行填充；绕包带3绕包在具有高强度PP绳填充的电缆内芯1上；请结合图1和图2，带状蜂窝状材料4具体可为厚度4～8mm、宽度5～10cm的带状蜂窝状聚乙烯材料或者带状蜂窝状橡胶材料，相继缠绕在绕包带3的外侧；外护套5同样由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制得。
在具体实施过程中，所述充电电缆所采用的铜导体(包括第一铜导体111、第二铜导体121、第三铜导体131、第四铜导体141)为经过脉冲电流退火处理的无氧铜或者单晶铜，所述无氧铜或者单晶铜的单丝直径较小(具体小于0.15mm)，所述单丝的伸长率高(具体大于20％)；其中，铜丝束绞绞合后得到铜导体。导体材料经过脉冲电流退火处理，单位截面积载流能力大，能够满足快速充电的要求。同时铜丝数量多，能有效均匀分散电缆所受的外力，使得本发明导体的导电性能强，无氢脆现象不容易断裂，具有极强的抗弯折能力，在经过超过数百万次往返弯折运动后不会断裂。
在具体实施过程中，每根信号传输控制线14包括两根由第四铜导体141包覆第四绝缘层142构成的绝缘线。这两根绝缘线对绞，在对绞的两个绝缘线的两侧各加多根(如3根)尼龙丝绳143进行填充，并在填充有尼龙丝绳143的对绞绝缘线外缠绕铝塑复合带层144，在铝塑复合带层144上包裹镀锡铜丝编织层145，以及在编织层145上挤包内护套146，进而得到信号传输控制线14。信号传输控制线14中两根绝缘线对绞，减小受扰电路的回路面积，减少电线间的电容耦合和互感耦合，编织层145与铝塑复合带层144双层屏蔽，抑制信号传输控制线的共模辐射。
在具体实施过程中，内护套146和外护套5均由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制得，弹力好，回复力强，抗拉强度高。
在具体实施过程中，所述充电电缆中绝缘层(包括第一绝缘层112、第二绝缘层122、第三绝缘层132、第四绝缘层142)的厚度为0.5～1.8mm，内护套146的厚度为0.5～0.8mm，外护套5的厚度为2.2～2.4mm。保证了电缆在快速充电过程中的电气性能。
在具体实施过程中，带状蜂窝状材料4由带状蜂窝状聚乙烯或者带状蜂窝状橡胶制得，缠绕在绕包带3外，内含空气层缓冲外部带来的压力，提高了电缆的抗碾压能力。
基于同一发明构思，请参考图3，本发明实施例还提供了一种电动车充电电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、通过将铜导体材料拉丝、脉冲电流退火、绞合处理后，获得多根铜导体；其中，铜导体材料为经过脉冲电流退火处理的无氧铜或者单晶铜，所述无氧铜或者单晶铜的单丝直径小于0.15mm、单丝伸长率大于20％；铜丝束绞绞合后得到铜导体。导体材料经过脉冲电流退火处理，单位截面积载流能力大，能够满足快速充电的要求。同时铜丝数量多，能有效均匀分散电缆所受的外力，使得本发明导体的导电性能强，无氢脆现象不容易断裂，具有极强的抗弯折能力，在经过超过数百万次往返弯折运动后不会断裂。
S2、采用挤压式模具在每根所述铜导体外包覆绝缘层，以得到至少两根第一绝缘线、至少一根第二绝缘线、至少一根第三绝缘线和至少两根第四绝缘线；其中，所述第一绝缘线为动力电源线11，所述第二绝缘线为接地线12，所述第三绝缘线为辅助电源线13，所述第四绝缘线用于构成信号传输控制线14；
S3、将每两根所述第四绝缘线对绞，加尼龙丝绳143填充，相继缠绕铝塑复合带层144，在所述铝塑复合带层144上包裹镀锡铜丝编织层145，以及在所述编织层145上挤包内护套146，进而得到所述信号传输控制线14；
S4、将所述动力电源线11、所述接地线12、所述辅助电源线13和所述信号传输控制线14构成线组，并在所述线组上填充高强度PP绳(即填充材料2)，相继缠绕绕包带3，并在所述绕包带3外缠绕带状蜂窝状材料4；
S5、在带状蜂窝状材料4外紧压包覆外护套5；其中，外护套5由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制得。
根据上面的描述，上述充电电缆制备方法用于制备上述充电电缆，所以，该方法与上述充电电缆的一个或多个实施例一致，在此就不再一一赘述了。
下面给出一种电动汽车充电电缆的具体结构说明，请结合图1，该电动汽车充电电缆包括：
两根横截面积为120mm2的动力电源线11，其单丝直径为0.15mm，裸铜丝绞合，第一绝缘层112为热塑性TPEE复合材料，芯线外径18.10mm；
一根横截面积为35mm2的接地线12，其单丝直径为0.15mm，裸铜丝绞合，第二绝缘层122为热塑性TPEE复合材料，芯线外径18.10mm；
两根横截面积为6mm2的辅助电源线13，其单丝直径为0.15mm，裸铜丝绞合，第三绝缘层132为热塑性TPEE复合材料，芯线外径5.39mm；
两根外径为4.10mm的信号传输控制线14，每根信号传输控制线14包括两根绝缘线(即所述第四绝缘线)；每根绝缘线的横截面积为1mm2，单丝直径为0.15mm，裸铜丝绞合，第四绝缘层142为热塑性TPEE复合材料，芯线外径2.50mm；这两根绝缘线对绞，在对绞的两个绝缘线的两侧各加3根尼龙丝绳143进行填充，并在填充有尼龙丝绳143的对绞绝缘线外缠绕铝塑复合带层144，在铝塑复合带层144上包裹镀锡铜丝编织层145，以及在编织层145上挤包内护套146，进而得到信号传输控制线14；其中，编织层145采用直径0.10mm的铜丝编织获得，内护套146由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制成，内护套146厚度为0.6mm；
其中，两根动力电源线11、一根接地线12、两根辅助电源线13和两根信号传输控制线14按照图1的结构排列构成线组，并相继填充高密度PP绳(即填充材料2)，缠绕绕包带3，外侧再缠绕带状蜂窝状材料4，押出热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料的外护层5，最终获得一种耐扭曲、耐碾压及抗拉电动汽车快速充电电缆。
总而言之，实施本发明的抗电磁辐射的电动汽车快速充电电缆及其制备方法，具有以下有益效果：
1)导体采用较小单丝直径和高伸长率的铜丝，经过脉冲退火工艺，载流量大，满足快速充电的要求，同时铜丝数量多，能有效均匀分散电缆所受的外力，使得本发明导体的导电性能强，无氢脆现象不容易断裂，具有极强的抗弯折能力，在经过超过数百万次往返弯折运动后不会断裂；
2)内护套146和外护套5采用热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制成，耐油、耐扭曲、弹力回复快，电缆的使用寿命长；
3)带状蜂窝状材料(如带状蜂窝状聚乙烯材料或者带状蜂窝状橡胶材料)缠绕在包带外，增加了空气层，缓冲压力，提高了电缆的抗碾压能力。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种电动汽车充电电缆，其特征在于，从内到外依次包括：电缆内芯、填充材料、绕包带、带状蜂窝状材料和外护套；
所述电缆内芯包括用于传输动力电源充电电流的动力电源线、用于提供接地保护的接地线、用于在低压下辅助充电的辅助电源线和用于传输充电状态信号的信号传输控制线；
所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线分别包括铜导体和包覆于铜导体外侧的绝缘层；所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线相互之间具有间隙，且所述间隙中填充有填充材料；
所述信号传输控制线还包括：填充于对应绝缘层上的尼龙丝绳，相继缠绕的铝塑复合带层，包裹于所述铝塑复合带层上的镀锡铜丝编织层，以及挤包于所述编织层上的内护套；所述充电电缆所采用的铜导体为经过脉冲电流退火处理的无氧铜或者单晶铜，所述无氧铜或者单晶铜的单丝直径小于0.15mm，所述单丝的伸长率大于20％；所述充电电缆中绝缘层的厚度为0.5～1.8mm，所述内护套的厚度为0.6mm，所述外护套的厚度为2.2～2.4mm；所述充电电缆中绝缘层由热塑性TPEE复合材料制成；所述内护套和所述外护套均由热塑性聚醚类聚氨酯TPU复合材料制得；所述带状蜂窝状材料由带状蜂窝状聚乙烯或者带状蜂窝状橡胶制得，厚度4～8mm，宽度5～10cm，缠绕在所述绕包带外，且内含空气层，用于缓冲外部带来的压力。
2.一种如权利要求1所述的电动车充电电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过将铜导体材料拉丝、脉冲电流退火、绞合处理后，获得多根铜导体；
S2、采用挤压式模具在每根所述铜导体外包覆绝缘层，以得到至少两根第一绝缘线、至少一根第二绝缘线、至少一根第三绝缘线和至少两根第四绝缘线；其中，所述第一绝缘线为动力电源线，所述第二绝缘线为接地线，所述第三绝缘线为辅助电源线，所述第四绝缘线用于构成信号传输控制线；
S3、将每两根所述第四绝缘线对绞，加尼龙丝绳填充，相继缠绕铝塑复合带，在所述铝塑复合带上包裹镀锡铜丝编织层，以及在所述编织层上挤包内护套，进而得到所述信号传输控制线；
S4、将所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线构成线组，并在所述线组上填充高强度PP绳，相继缠绕绕包带，在所述绕包带外缠绕带状蜂窝状材料；其中，所述高强度PP绳将所述动力电源线、所述接地线、所述辅助电源线和所述信号传输控制线相互间隔开，
S5、在所述带状蜂窝状材料外紧压包覆外护套。
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