CN107978388B - 冷却型直流充电桩电缆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种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填充网，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材料，两根主动力线芯的导体由若干组股线绞合而成，导体中分布有5根耐高温铜塑复合管，导体外重叠绕包耐高温铜塑复合带，铜塑复合带外包裹一层耐高温的柔软型弹性体材料，该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、循环往返次数较现有产品有了大幅度提升。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆及其制造领域，具体涉及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冷却型直流充电桩电缆及其制造方法，此种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：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填充网，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高温热固性弹性体材料，两根主动力线芯的导体由若干组股线绞合而成，导体中分布有5 根耐高温铜塑复合管，导体外重叠绕包耐高温铜塑复合带，铜塑复合带外包裹一层耐高温的柔软型弹性体材料。
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 根软圆铜绞线，按照35~38 倍的节径比束绞成股线；
步骤二：在绞线设备的中心放置一根壁厚不低于1mm 耐高温铜塑复合管，外部放置6 组步骤一制成的股线，按照20~22 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，外部放置4 根壁厚不低于1mm 耐高温铜塑复合管以及8 组步骤一制成的股线，4 根耐高温铜塑复合管呈十字分布，每根耐高温铜塑复合管之间分布2 组步骤一制成的股线，按照18~20 的节径比绞合成导体；
步骤四：在步骤三制成的导体外表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.04~0.1mm耐高温铜塑复合带；
步骤五：在螺杆长径比为25~28:1 的φ90 挤塑机中加入柔软型弹性体材料，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材料均匀的按照工艺规定厚度包覆在步骤四制成的导体表面，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，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中心线为基准，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高温热固性弹性体材料均匀的按照工艺规定厚度包覆在步骤三制成的线芯表面，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：主动力线芯中分布的5 根铜塑复合管，中心一根，外层4 根，呈十字型分布，外层每一根铜塑复合管的位置均轮流在绞线上部的伸长区和绞线下部的压缩区，当绞线弯曲时，铜塑复合管不会发生明显变形而破裂，可长久通循环冷却液，带走电缆负载时产生的热量，使电缆在有负载时表面温度升温不明显，从而大幅度提升电缆的额定载流量；主动力线芯导体上包覆的耐高温铜塑复合带，使得电缆有负载时产生的热量通过铜塑复合带均匀分布，避免局部出现热量堆积，进一步提升了电缆的热量分布及冷却效果；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材料，进一步保护铜塑复合管在使用过程中不受损伤，外层挤包耐磨耐腐蚀的弹性体材料，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 为本发明冷却型直流充电桩电缆结构示意图；
图2 为本发明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材料；2-1、导体；2-2、股线；2-3、铜塑复合管；2-4、铜塑复合带；2-5、耐磨耐腐蚀的高温热固性弹性体材料。
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：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填充网5、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材料7，如弹性体聚烯烃材料，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 中分布有5 根耐高温铜塑复合管2-3，导体2-1 外重叠绕包耐高温铜塑复合带2-4，铜塑复合带2-4 外包裹一层耐高温的柔软型弹性体材料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；
步骤二：在绞线设备的中心放置一根壁厚不低于1mm 耐高温铜塑复合管，外部放置6 组步骤一制成的股线，按照20~22 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，外部放置4 根壁厚不低于1mm 耐高温铜塑复合管以及8 组步骤一制成的股线，4 根耐高温铜塑复合管呈十字分布，每根耐高温铜塑复合管之间分布2 组步骤一制成的股线，按照18~20 的节径比绞合成导体；
步骤四：在步骤三制成的导体外表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.04~0.1mm耐高温铜塑复合带；
步骤五：在螺杆长径比为25~28:1 的φ90 挤塑机中加入柔软型弹性体材料，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，使挤出的耐磨耐腐蚀的高温热固性弹性体材料均匀的按照工艺规定厚度包覆在步骤四制成的导体表面，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8kV，通过后收入盘具即得到主动力线芯。
上述的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中心线为基准，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按照工艺规定厚度包覆在步骤三制成的线芯表面，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 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 | 32 |
| 2 | 断裂伸长率 | % | 585 |
| 3 | 老化后抗拉强度 | Mpa | 31 |
| 4 | 老化后断裂伸长率 | % | 580 |
| 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 | 循环弯曲试验 | 次 | 23285 |
| 8 | 弯曲半径 | —— | 4D |
| 9 | 额定载流量 | A | 615 |
本发明提出的冷却型直流充电桩电缆，采用特殊的方式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 冷却型直流充电桩电缆和普通充电桩电缆主要性能指标对比表
| 序号 | 性能项目 | 单位 | 冷却型直流充电桩电缆 | 普通充电桩电缆 |
| 1 | 抗拉强度 | Mpa | 32 | 25 |
| 2 | 断裂伸长率 | % | 585 | 456 |
| 3 | 老化后抗拉强度 | Mpa | 31 | 24 |
| 4 | 老化后断裂伸长率 | % | 480 | 225 |
| 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 | 循环弯曲试验 | 次 | 5993000 | 4826000 |
| 8 | 弯曲半径 | —— | 4D | 5D |
| 9 | 额定载流量 | A | 615 | 186 |
表3 冷却型直流充电桩电缆和普通充电桩电缆综合性能对比表
| 项目 | 冷却型直流充电桩电缆 | 普通充电桩电缆 |
| 耐温等级 | 125℃ | 105℃ |
| 弯曲半径 | 4D | 5D |
| 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 | 低 |
综上，本发明提出的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)
1.一种冷却型直流充电桩电缆的制造方法，其特征在于：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)，七根信号线芯中，线芯与线芯之间添加有高导热性能的填充网（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高温热固性弹性体材料（7），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）中分布有5 根耐高温铜塑复合管（2-3），导体（2-1）外重叠绕包耐高温铜塑复合带（2-4），铜塑复合带（2-4）外包裹一层耐高温的柔软型热固性弹性体材料层（2-5）；
所述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（2-2）；
步骤二：在绞线设备的中心放置一根壁厚不低于1mm 耐高温铜塑复合管（2-3），围绕该耐高温铜塑复合管（2-3）外部放置6 组步骤一制成的股线（2-2），按照20~22 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，外部放置4 根壁厚不低于1mm 耐高温铜塑复合管(2-3)以及8 组步骤一制成的股线(2-2)，4 根耐高温铜塑复合管(2-3)呈十字分布，每根耐高温铜塑复合管之间分布2 组步骤一制成的股线(2-2)，按照18~20 的节径比绞合成导体；
步骤四：在步骤三制成的导体外表面按照重叠方式包覆一层厚度为0.04~0.1mm 耐高温铜塑复合带(2-4)；
步骤五：在螺杆长径比为25~28:1 的φ90 挤塑机中加入柔软型热固性弹性体材料层，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材料均匀的按照工艺规定厚度包覆在步骤四制成的导体表面，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8kV，通过后收入盘具即得到主动力线芯（2）。
2.根据权利要求1 所述的冷却型直流充电桩电缆的制造方法，其特征在于：其步骤为：
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中心线为基准，在地线的对立面放置两组信号控制线缆，在控制线缆中间放置一组信号线芯，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25~28:1 的φ90~φ120 挤塑机中加入耐磨耐腐蚀的高温热固性弹性体材料，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按照工艺规定厚度包覆在步骤三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。
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2017
- 2017-11-12 CN CN201711110264.2A patent/CN107978388B/zh active Active
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