CN107967959B - 大功率冷却型直流充电桩电缆及其制造方法 - Google Patents

大功率冷却型直流充电桩电缆及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率冷却型直流充电桩电缆，包括：两组信号控制线缆、两根主动力线芯、两根备用动力线芯、一根地线，线芯与线芯之间添加有高导热性能的PP填充网，线芯组外缠绕一层导热薄膜，导热薄膜外包覆有一层耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料，两根主动力线芯的导体由若干组股线绞合而成，导体外疏绕一层耐高温的铁氟龙空心管，铁氟龙空心管外重叠绕包一层耐高温的PTFE绕包带，PTFE绕包带外包裹一层耐高温的柔软型弹性体聚烯烃材料，该大功率冷却型直流充电桩电缆解决了现有充电桩电缆同等截面额定负载小的问题，载流量为同等截面电缆的2.5~3倍，产品的耐弯曲性能、耐磨性能、耐油性能、耐腐蚀性能、使用温度范围、循环往返次数有了大幅度提升。

Description

大功率冷却型直流充电桩电缆及其制造方法
技术领域
本发明涉及电线电缆及其制造领域，具体涉及大功率冷却型直流充电桩电缆及其制造方法。
背景技术
随着现代工业的发展，环境问题日益严重，新能源电动汽车越来越受到世界各国的认可并开始推广；新能源电动汽车的动力来源为蓄电池，其蓄电池的容量及充电时间成为评估一款新能源电动汽车性能的关键指标。目前新能源电动汽车充电一般在特定的充电桩上充电，充电桩与新能源电动汽车之间采用连接器以及充电桩电缆连接，电缆通过一定负载电流时，导体会产生热量导致电缆发热，当电缆的负载电流超过额定负载时会危及使用安全，因此，大幅度提升同等截面电缆的额定负载，压缩充电时间，成为新能源电动汽车领域迫切需要解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种大功率冷却型直流充电桩电缆及其制造方法，此种大功率冷却型直流充电桩电缆解决了现有充电桩电缆同等截面额定负载小的问题，载流量为同等截面电缆的2.5~3倍，同时，产品的耐弯曲性能、耐磨性能、耐油性能、耐腐蚀性能、使用温度范围、循环往返次数较现有产品有了大幅度提升。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：大功率冷却型直流充电桩电缆，包括：两组信号控制线缆、两根主动力线芯、两根备用动力线芯、一根地线，线芯与线芯之间添加有高导热性能的PP填充网，线芯组外缠绕一层导热薄膜，导热薄膜外包覆有一层耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料，其特征在于：两根主动力线芯的导体由若干组股线绞合而成，导体外疏绕一层耐高温的铁氟龙空心管，铁氟龙空心管外重叠绕包一层耐高温的PTFE绕包带，PTFE绕包带外包裹一层耐高温的柔软型弹性体聚烯烃材料。
上述技术方案中进一步改进技术方案如下：
1、上述方案中，两根主动力线芯的制造方法为：
步骤一：选用直径为0.15~0.20mm的软圆铜绞线，根据主动力线芯的截面积取40~90根，按照35~38倍的节径比束绞成股线；
步骤二：在股线的外部按照6+12的排列方式放置步骤一制成的股线，按照18~20倍的节径比绞合成导体内芯；
步骤三：将步骤二制成的导体内芯放置在绞线设备的中心位置，外部疏绕放置6~20根壁厚不低于1mm的φ3mm耐高温铁氟龙空心管，按照12~14的节径比疏绕一层；
步骤四：在步骤三制成的铁氟龙空心管表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.04~0.1mm的耐高温PTFE绕包带；
步骤五：在螺杆长径比为22~25:1的φ90挤塑机中加入柔软型弹性体聚烯烃材料，挤塑机从进料口到模具8个温区的温度设定依次为：125℃、135℃、140℃、145℃、150℃、150℃、145℃、145℃，调节挤塑机的螺杆转速和牵引速度，使挤出的柔软型弹性体聚烯烃材料均匀的包覆在步骤四制成的PTFE绕包带表面，包覆厚度为1.2~2.5mm，冷却吹干后过工频火花试验机进行在线缺陷检测，试验电压为5kV，通过后收入盘具即得到主动力线芯。
2、上述方案中，大功率冷却型直流充电桩电缆的制造方法为：
步骤一：在φ800~φ1250的笼式成缆机上放置两根主动力线芯和一根地线，呈三角形分布，以两根主动力线芯的中心连接而成的直线为基准，在地线的对立面放置两组信号控制线缆，在主动力线芯与地线的连接外侧各放置一根备用动力线芯，线芯与线芯之间添加高导热性能的填充网，按照25~35倍的节径比绞合成半成品；
步骤二：在步骤一制成的半成品外表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.1~0.2mm导热薄膜；
步骤三：在螺杆长径比为22~25:1的φ90~φ120挤塑机中加入耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料，挤塑机从进料口到模具7个温区的温度设定依次为：130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、155℃、150℃、150℃，调节挤塑机的螺杆转速和牵引速度，使挤出的耐磨耐腐蚀的弹性体材料均匀的包覆在步骤二制成的导热薄膜外表面，冷却吹干后收入盘具即得到该电缆。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
主动力线芯外疏绕一层铁氟龙空心管，铁氟龙空心管通入循环冷却液后，带走电缆负载时产生的热量，随着负载的增大，循环冷却液带走的热量越多，使得电缆可通过的负载大大提升；PTFE绕包带重叠绕包，锁住了从铁氟龙空心管间隙散漏出的残余热量，铁氟龙空心管中的冷却液将残余热量送出电缆内部，使电缆在有负载时表面温度上升不明显，从而大幅度提升电缆的额定载流量；线芯绞合时中间填充有高导热性能的填充网，外缠绕一层导热聚酯薄膜，通过高导热性能的填充网与导热薄膜搭配，整个电缆内部在出现负载时产生的热量近一步散发及均化，提升冷却效果及散热效果；内层线芯挤包柔软型弹性体聚烯烃材料，进一步保护铁氟龙空心管在使用过程中不受损伤，外层挤包耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料，从而大幅度提升整个电缆的耐磨性能、耐油性能、耐腐蚀性能等性能。
附图说明
图1为本发明大功率冷却型直流充电桩电缆结构示意图；
图2为本发明大功率冷却型直流充电桩电缆的主动力线芯结构示意图；
以上附图中：1、信号控制线缆；2、主动力线芯；3、备用动力线芯；4、地线；5、填充网；6、导热薄膜；7、耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料 ；2-1、导体；2-2、股线；2-3、铁氟龙空心管；2-4、PTFE绕包带；2-5、柔软型弹性体聚烯烃材料。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：大功率冷却型直流充电桩电缆，包括：两组信号控制线缆1、两根主动力线芯2、两根备用动力线芯3、一根地线4，线芯与线芯之间添加有高导热性能的PP填充网5，线芯组外缠绕一层导热薄膜6，导热薄膜外包覆有一层耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料7，其特征在于：两根主动力线芯2的导体2-1由若干组股线2-2绞合而成，导体2-1外疏绕一层耐高温的铁氟龙空心管2-3，铁氟龙空心管2-3外重叠绕包一层耐高温的PTFE绕包带2-4，PTFE绕包带2-4外包裹一层耐高温的柔软型弹性体聚烯烃材料2-5。
上述两根主动力线芯2的制造方法为：
步骤一：选用直径为0.15~0.20mm的软圆铜绞线，根据主动力线芯的截面积取40~90根，按照35~38倍的节径比束绞成股线（2-1；
步骤二：在股线2-1的外部按照6+12的排列方式放置步骤一制成的股线2-1，按照18~20倍的节径比绞合成导体内芯；
步骤三：将步骤二制成的导体内芯放置在绞线设备的中心位置，外部疏绕放置6~20根壁厚不低于1mm的φ3mm耐高温铁氟龙空心管2-3，按照12~14的节径比疏绕一层；
步骤四：在步骤三制成的铁氟龙空心管2-3表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.04~0.1mm的耐高温PTFE绕包带2-4；
步骤五：在螺杆长径比为22~25:1的φ90挤塑机中加入柔软型弹性体聚烯烃材料2-5，挤塑机从进料口到模具8个温区的温度设定依次为：125℃、135℃、140℃、145℃、150℃、150℃、145℃、145℃，调节挤塑机的螺杆转速和牵引速度，使挤出的柔软型弹性体聚烯烃材料均匀的包覆在步骤四制成的PTFE绕包带表面，包覆厚度为1.2~2.5mm，冷却吹干后过工频火花试验机进行在线缺陷检测，试验电压为5kV，通过后收入盘具即得到主动力线芯2。
上述的大功率冷却型直流充电桩电缆，其制造方法为：
步骤一：在φ800~φ1250的笼式成缆机上放置两根主动力线芯和一根地线，呈三角形分布，以两根主动力线芯的中心连接而成的直线为基准，在地线的对立面放置两组信号控制线缆，在主动力线芯与地线的连接外侧各放置一根备用动力线芯，线芯与线芯之间添加高导热性能的填充网，按照25~35倍的节径比绞合成半成品；
步骤二：在步骤一制成的半成品外表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.1~0.2mm导热薄膜；
步骤三：在螺杆长径比为22~25:1的φ90~φ120挤塑机中加入耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料，挤塑机从进料口到模具7个温区的温度设定依次为：130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、155℃、150℃、150℃，调节挤塑机的螺杆转速和牵引速度，使挤出的耐磨耐腐蚀的弹性体材料均匀的包覆在步骤二制成的导热薄膜外表面，冷却吹干后收入盘具即得到该电缆。
按照上述方法，制成主动力线芯截面积为35mm2的大功率冷却型直流充电桩电缆，电缆的主要性能指标符合预期设计，具体见表1。
表1 35mm2大功率冷却型直流充电桩电缆主要性能指标
序号 性能项目 单位 检测结果
1 抗拉强度 Mpa 12.7
2 断裂伸长率 % 585
3 老化后抗拉强度 Mpa 11.3
4 老化后断裂伸长率 % 535
5 体积电阻率 Ω*m 5.1*1014
6 耐磨性 —— 附加重物0.2kg，砂带行走2532mm
7 循环曲挠试验 次 5993000
8 弯曲半径 —— 5D
9 额定载流量（40℃） A 400
本发明提出的大功率冷却型直流充电桩电缆，给铁氟龙空心管通入循环冷却液对导体进行冷却降温，从而使得电缆的额定载流量为同等截面电缆的2.5~3倍，该产品的耐弯曲性能、耐磨性能、耐油性能、耐腐蚀性能、使用温度范围、循环往返次数也较现有产品有了大幅度提升。以主动力线芯截面积为35mm2为例，该电缆和常规直流充电桩电缆的主要性能指标对比表见表2，综合性能对比见表3。
表2主要性能指标对比表
序号 性能项目 单位 大功率冷却型直流充电桩电缆 普通充电桩电缆
1 抗拉强度 Mpa 12.7 11.8
2 断裂伸长率 % 585 567
3 老化后抗拉强度 Mpa 11.3 10.8
4 老化后断裂伸长率 % 535 506
5 体积电阻率 Ω*m 5.1*1014 4.2*1013
6 耐磨性 —— 附加重物0.2kg，砂带行走2532mm 附加重物0.2kg，砂带行走1786mm
7 循环曲挠试验 次 5993000 4826000
8 弯曲半径 —— 5D 8D
9 额定载流量 A 400 135
表3 综合性能对比表
项目 大功率冷却型直流充电桩电缆 普通充电桩电缆
耐温等级 150℃ 105℃
弯曲半径 5D 8D
耐磨性能 优秀 优良
耐油性能 优秀 优良
耐腐蚀性能 优秀 优良
成本 稍高 略高
综上，本发明提出的大功率冷却型直流充电桩电缆，解决了现有充电桩电缆同等截面额定负载小的问题，载流量为同等截面电缆的2.5~3倍，同时，产品的耐弯曲性能、耐磨性能、耐油性能、耐腐蚀性能、使用温度范围、循环往返次数较现有产品有了大幅度提升。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种大功率冷却型充电桩电缆的制造方法，其特征在于：大功率冷却型充电桩电缆包括：两组信号控制线缆(1)、两根主动力线芯(2)、两根备用动力线芯(3)、一根地线(4)，线芯与线芯之间添加有高导热性能的PP 填充网（5），上述线芯组外缠绕一层导热薄膜（6），导热薄膜外包覆有一层耐磨耐腐蚀的弹性体聚烯烃材料（7），两根主动力线芯(2)的导体内芯（2-1）由若干组股线（2-2）绞合而成，导体内芯（2-1）外绕包一层耐高温耐腐蚀空心管（2-3），耐高温耐腐蚀空心管（2-3）外重叠绕包一层耐高温的PTFE绕包带（2-4），PTFE 绕包带（2-4）外包裹一层耐高温的柔软型热固性弹性体聚烯烃材料（2-5）；两根主动力线芯（2）的制造方法为：步骤一：选用直径为0.15~0.20mm 的软圆铜绞线，根据主动力线芯的截面积取40~90 根，按照35~38 倍的节径比束绞成股线（2-2）；步骤二：在股线（2-2）的外部按照6+12的排列方式放置步骤一制成的股线（2-2），按照18~20 倍的节径比绞合成导体内芯（2-1）；步骤三：将步骤二制成的导体内芯（2-1）放置在绞线设备的中心位置，外部绕包一层壁厚不低于1mm 的φ3mm 耐高温耐腐蚀空心管(2-3)，绕包最大间隙率不大于一根管子的宽度；步骤四：在步骤三制成的耐高温耐腐蚀空心管(2-3)表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.04~0.1mm 的耐高温PTFE 绕包带(2-4)；步骤五：在螺杆长径比为22~25:1 的φ90 挤塑机中加入柔软型热固性弹性体聚烯烃材料（2-5），挤塑机从进料口到模具8 个温区的温度设定依次为：125℃、135℃、140℃、145℃、150℃、150℃、145℃、145℃，调节挤塑机的螺杆转速和牵引速度，使挤出的柔软型热固性弹性体聚烯烃材料均匀的包覆在步骤四制成的PTFE 绕包带表面，包覆厚度为1.2~2.5mm，冷却吹干后过工频火花试验机进行在线缺陷检测，试验电压为5kV，通过后收入盘具即得到主动力线芯（2）。
2.根据权利要求1 所述的大功率冷却型充电桩电缆的制造方法，其特征在于：步骤一：在φ800~φ1250 的笼式成缆机上放置两根主动力线芯（2）和一根地线（4），呈三角形分布，以两根主动力线芯（2）的中心连接而成的直线为基准，在地线（4）的对立面放置两组信号控制线缆（1），在主动力线芯（2）与地线（4）的连接外侧各放置一根备用动力线芯（3），线芯与线芯之间添加高导热性能的PP 填充网（5），按照25~35 倍的节径比绞合成半成品；步骤二：在步骤一制成的半成品外表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.1~0.2mm 导热薄膜（6）；步骤三：在螺杆长径比为22~25:1 的φ90~φ120 挤塑机中加入耐磨耐腐蚀的热固性弹性体聚烯烃材料，挤塑机从进料口到模具8 个温区的温度设定依次为：130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、155℃、150℃、150℃，调节挤塑机的螺杆转速和牵引速度，使挤出的耐磨耐腐蚀的弹性体材料均匀的包覆在步骤二制成的导热薄膜（6）外表面，冷却吹干后收入盘具即得到该电缆。
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