CN108172331A - 一种冷却电缆制造方法及电缆 - Google Patents
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Abstract
一种冷却电缆，包括辅助电源线芯、第一信号芯组、第二信号芯组、第三信号芯组、地线芯、主动力线芯、空心管道。把辅助电源线芯、第一信号芯组、第二信号芯组、第三信号芯组、地线芯、主动力线芯和循环冷却软管循环冷却软管这些功能线缆绞合构成大缆芯，大缆芯外重叠绕包无纺布带构成无纺布层；无纺布层外包裹外护套，构成电缆。该电缆的制造方法是，先制造各个功能线缆，再把它们绞合构成大缆芯，并绕包无纺布和包裹外护套。本冷却电缆实现冷却接口，冷却系统，可低成本地解决大功率电缆的发热问题。
Description
技术领域
本技术方案属于电缆技术领域，具体是一种冷却电缆制造方法及电缆。
背景技术
目前新能源汽车常用的锂离子动力蓄电池存在着比能量低，一次充电续驶里程短的问题。因此，在目前动力电池不能提供更多续驶里程的情况下，如果能实现电池的充电快速化，从另一个角度来解决电动汽车续驶里程短的致命弱点。充电快速化成为发展的需求。同时三元催化技术、石墨烯技术的逐步成熟，动力蓄电池的比能量在不断提升，这就要求未来实现快速充电的同时，满足电池的大功率充电，实现充电的大功率的传递。
不管是混合动力汽车、纯电动汽车还是燃料电池汽车，都离不开高压电气系统。纯电动汽车和插电式混合动力汽车采取超过300V的高电压和几百安培大电流。电压的提升会提高充电零部件的电性能要求，成本较高,未来的电压预计最高提升到1000V。电流的提升成为大功率充电的必选途径。目前的电流最大可达成250A，充电的电缆已采用90mm2的电缆，以保证实际使用的安全性。当电流继续真加到350A时，传统的充电电缆需要达到120mm2，使用不便。如果电流再上升到400A时，充电电缆的直径需要继续增大，那么带来了电缆重、不易弯曲、采购成本高等缺点。
大功率充电的电流较大(250A提升至400A以上)，为解决电缆的发热现象，线束的直径随之变粗(50mm以上)，充电的操作性降低，方案的经济性降低。故此必须要设计新的方案来解决大电流的发热问题，以较小的电缆来传递较大的电流。
大功率充电技术包括冷却系统技术、冷却电缆技术和冷却接口技术等方面。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术方案提出一种冷却电缆及其制造方法，具体为：
一种冷却电缆，结构包括如下功能线缆：
A、辅助电源线芯：由辅助电源线芯铜导体外包裹辅助电源线芯绝缘层构成辅助电源线芯；辅助电源线芯有多根；
B、第一信号芯组：由铜箔导体外包裹绝缘层构成信号线芯，多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，信号芯缆芯外包裹内护套层构成第一信号芯组；第一信号芯组有多根；
C、第二信号芯组：由铜箔导体外包裹绝缘层构成信号线芯，多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，信号芯缆芯重叠绕包铝箔带构成铝箔绕包层，铝箔绕包层外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝编织层表面包裹内护套层构成第二信号芯组；
D、第三信号芯组：结构与第二信号芯组相同；
E、地线芯：由地线芯导体外包裹地线芯绝缘层构成地线芯；
F、主动力线芯：由主动力线芯导体外包内绝缘层，内绝缘层外是外绝缘层，内、外绝缘层之间由多根连接筋支撑构成；各个连接筋围绕一轴线对称；
G、由辐照交联弹性体材料挤出构成的空心管道；
把辅助电源线芯、第一信号芯组、第二信号芯组、第三信号芯组、地线芯、主动力线芯和循环冷却软管循环冷却软管这些功能线缆绞合构成大缆芯，大缆芯间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳，大缆芯外重叠绕包无纺布带构成无纺布层；无纺布层外包裹外护套，构成电缆。
所述电缆的径向截面是圆形；按照线径大小，线径较大的功能线缆在内，线径较小的功能线缆在外，依次排列；相同线径最接近的两功能线缆的位置是沿穿过圆心的直线成轴对称。
所述主动力线芯导体、地线芯导体和辅助电源线芯铜导体的要求相同，它们都是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的14倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
所述第一信号芯组、第二信号芯组以及第三信号芯组的铜箔导体的要求相同；铜箔导体为铜箔疏绕纤维后，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；铝箔带的绕包搭盖率不小于20％；
金属屏蔽采用镀锡铜丝编织，编织丝直径不大于0.15mm，编织密度88％～90％。
主动力线芯中，内绝缘层、连接筋和外绝缘层是在导体表面三层共挤绝缘料构成；填充绳材料成分为聚丙烯；无纺布带绕包搭盖率不小于5mm，无纺布带的厚度为0.1mm。
优选的，所述辅助电源线芯、第一信号芯组、主动力线芯和循环冷却软管各有两根；第二信号芯组、第三信号芯组和地线芯各有一根。
上述电缆在实际生产中遇到了问题：由于采用新的结构，采用传统生产工艺，或者是按照经验等在传统生产工艺上进行修正都无法生产出达到理论性能的电缆，甚至无法生产符合常规要求的电缆。为此，本发明创造提出一种新的制造方法，专用于该电缆，具体如下：
一种上述大功率快速充电用冷却电缆的制造方法，其特征是步骤包括：
1)先制造导体和铜箔导体：
A、导体：是由多股裸铜单丝绞合构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的14倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
导体的线径大小不同，分别作为主动力线芯导体、地线芯导体和辅助电源线芯铜导体，备用；
绞制过程中，导体的牵引速度为9.696±2m/min，牵引转速为10～15级。以1+6+12+18盘绞笼机为例，1+6绞笼转速为(76±3)r/min，12盘绞笼转速为(75.9±3)r/min，18盘绞笼转速为(66±3)r/min，绞线最外层节距不大于160mm；
B、铜箔导体：由铜箔疏绕和铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
铜箔导体的线径大小不同，分别作为第一信号芯组、第二信号芯组以及第三信号芯组的铜箔导体，备用；
2)各个功能线缆的制造：
2.1)制造主动力线芯：取动力线芯导体，并在其外挤包绝缘料；备用；
2.2)制造辅助电源线芯：取辅助电源线芯铜导体，并在其外挤包绝缘料；备用；
2.3)制造地线芯：取地线芯导体，并在其外挤包绝缘料；备用；
2.4)制造第一信号芯组：取第一信号芯组的铜箔导体，并在其外挤包绝缘料，构成信号线芯；多根线芯绞合构成信号芯缆芯，间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳；最后在信号芯缆芯外挤包内护套料；备用；
2.5)制造第二信号芯组：取第二信号芯组的铜箔导体，并在其外挤包绝缘料，构成信号线芯；多根线芯绞合构成信号芯缆芯，间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳；信号芯缆芯外重叠绕包铝箔带，绕包搭盖率不小于20％；再在铝箔带外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝直径不大于0.15mm，编织密度88％～90％；最后在镀锡铜丝编织层外挤抱内护套料；备用；
2.6)制造第三信号芯组：与步骤2.5)相同，三组绞合节距范围为20～35mm,为避免信号芯组干扰，三组绞合节距不能相同。
3)步骤2.1～2.5)制得的功能线缆以及循环冷却软管共同绞合成大缆芯后，再绕包无纺布带：
大缆芯的绞合设备采用退扭式成缆机，设备易采用3+6成缆机，成缆机的线设备共9个放线盘和2个后放线架轮式放线框；放线盘分别设为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9；A1放置第一信号芯组1，A2放置PE地线芯，A3放置辅助线芯1，A4放置辅助线芯2，A5放置第二信号芯组，A6放置第三信号芯组1，A7放置主线芯1，A8放置第三信号芯组2，A9放置主线芯2，两个后放线架轮式放线框分别放置一根循环冷却软管；
成缆机的成缆并线模采用钨钢模，内孔径等于线芯绞合外径，成缆方向为右向；
缆芯间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳；填充绳填充直径分别采用2根3.0mm、4根2.0mm、5根2.5mm、1根4.0mm、2根2.2mm；
成缆绞合节距范围是12～14倍线芯绞合后外径；
绞笼转速90～93r/min(优选92.2r/min)，牵引速度8～8.4m/min(优选8.32m/min)，绕包头转速15～25r/min；
用无纺布带重叠绕包的搭盖率不小于20％；绕包时，牵引速度为8～15m/min，绕包节距为40±5mm，无纺布带上的张力为43～47N(优选45N)；绕包方向为左向，绕包带厚度为0.1mm；
4)在无纺布带外挤包外护套料制得到护套层。
所述步骤2.1)和2.2)中，绝缘料相同，根据绝缘层结构，采用相应的模具，挤包绝缘料，并冷却；
在挤塑机并在机头上配模芯、模套，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；
所述步骤2.1)和2.2)的挤包温度要求为：
自进料到出料方向，挤塑机机身温区分别为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；机头和机颈的各个温区的温度都是180±5℃；
对于主动力线芯，其模套是三层共挤模套。
绝缘材料为环保型无卤阻燃弹性体。
该材料以弹性体为基材，配合增韧体系、阻燃体系、防老体系以及润滑体系经物理及化学改性而成，抗撕裂性能不小于15N/mm，耐水性通过80℃×168试验要求，通过耐汽油、柴油、电解液、电池酸要求，外径变化率不大于15％，绝缘硬度不小于85邵氏A，不析出、无卤素、无红磷。
步骤2.3)～2.6)中，所述地线芯的绝缘料、第一～三信号芯组的绝缘料和内护套料是相同的电缆料，它们为环保型无卤阻燃弹性体；
该材料以弹性体为基材，配合增韧体系、阻燃体系、防老体系以及润滑体系经物理及化学改性而成，抗撕裂性能不小于15N/mm，耐水性通过80℃×168试验要求，通过耐汽油、柴油、电解液、电池酸要求，外径变化率不大于15％，绝缘硬度不小于85邵氏A，不析出、无卤素、无红磷。
电缆料采用挤塑机装配相应的模芯和模套后，挤包到相应线缆的外，挤包的温度要求为：
自进料到出料方向，挤塑机机身温区为：一区165±5℃、二区170±5℃、三区175±5℃、四区180±5℃、五区185±5℃；机头、机颈的温区温度：一区185±5℃、二区185±5℃、三区190±5℃、四区190±5℃；
电缆料挤出后通过电子加速完成辐照,辐照能量2.1MEV，束流20mA，能量比1.3，生产线速度100～120m/min。
所述步骤4)中，护套料是以弹性体为基材，配合增韧体系、阻燃体系、防老体系以及润滑体系经物理及化学改成，具有良好的柔顺性,耐油，耐磨、抗UV、耐水解，阻燃优越、不析出、无卤素、无红磷，耐720h气候，通过单根垂直燃烧试验，抗撕裂强度不小于20N/mm。
采用挤塑机挤包护套料；
自进料到出料方向，出料方向，机身温区为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；
机头、机颈的各个温区的温度都是180±5℃。
所述绝缘层、连接筋材料要求为高电性、耐老化、耐-40℃低温、耐水解、耐化学液体。
所述主动力线芯要求为通过上上自主设计的三层共挤出模具，将绝缘层+连接筋+绝缘层三层共挤方式挤包在导体表面；见图2。
所述护套层的护套料要求为：高抗撕、高耐磨、耐候、耐-40℃低温、阻燃、环保、耐化学液体。
所述地线芯绝缘层、辅助线芯、信号线芯绝缘层材料为：高电性、耐-40℃低温、耐老化耐水解、耐化学液体、阻燃和热固性。
本电缆通过材料、结构、工装模具的特定设计，充电时间15min内充满，续航400km,电缆重量、外径降低，充电发热温升小于35℃，该技术的应用，可低成本的解决我国新能源汽车充电时间长的瓶颈问题，有利于新能源汽车的推广使用。
采用本方法制得的电缆，能满足设计要求，同时，合格率达到98％以上。
本冷却电缆实现冷却接口，冷却系统，冷却材料设计，主动力绝缘线芯导体下降30％，充电时间15min内充满，电缆重量、外径降低，该技术的应用，可低成本的解决我国新能源汽车充电时间长的瓶颈问题，有利于新能源汽车的推广使用。
附图说明
图1是本实施例电缆的径向截面示意图，
图2是主动力线芯的径向截面示意图，
图中：辅助电源线芯铜导体1、辅助电源线芯绝缘层2、第二信号芯组的铜箔导体3、第二信号芯组的绝缘层4、第二信号芯组的铝箔绕包层5、第二信号芯组的镀锡铜丝编织层6、第二信号芯组的内护套层7、地线芯导体8、地线芯绝缘层9、主动力线芯导体10、内绝缘层11、连接筋12、外绝缘层13、循环冷却软管14、无纺布层15、外护套16、第一信号芯组17、第二信号芯组18。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
如图1、2，一种冷却电缆，结构包括如下功能线缆：
A、辅助电源线芯：由辅助电源线芯铜导体外包裹辅助电源线芯绝缘层构成辅助电源线芯；辅助电源线芯有多根；
B、第一信号芯组：由铜箔导体外包裹绝缘层构成信号线芯，多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，信号芯缆芯外包裹内护套层构成第一信号芯组；第一信号芯组有多根；
C、第二信号芯组：由铜箔导体外包裹绝缘层构成信号线芯，多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，信号芯缆芯重叠绕包铝箔带构成铝箔绕包层，铝箔绕包层外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝编织层表面包裹内护套层构成第二信号芯组；
D、第三信号芯组：结构与第二信号芯组相同；
E、地线芯：由地线芯导体外包裹地线芯绝缘层构成地线芯；
F、主动力线芯：由主动力线芯导体外包内绝缘层，内绝缘层外是外绝缘层，内、外绝缘层之间由多根连接筋支撑构成；各个连接筋围绕一轴线对称；
G、：由辐照交联弹性体材料挤出构成的空心管道；
把辅助电源线芯、第一信号芯组、第二信号芯组、第三信号芯组、地线芯、主动力线芯和循环冷却软管循环冷却软管这些功能线缆绞合构成大缆芯，大缆芯间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳大缆芯外重叠绕包无纺布带构成无纺布层；无纺布层外包裹外护套，构成电缆。
所述电缆的径向截面是圆形；按照线径大小，线径较大的功能线缆在内，线径较小的功能线缆在外，依次排列；相同线径最接近的两功能线缆的位置是沿穿过圆心的直线成轴对称。
所述主动力线芯导体、地线芯导体和辅助电源线芯铜导体的要求相同，它们都是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的14倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
所述第一信号芯组、第二信号芯组以及第三信号芯组的铜箔导体的要求相同；铜箔导体为铜箔疏绕纤维后，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；铝箔带的绕包搭盖率不小于20％；
金属屏蔽采用镀锡铜丝编织，编织丝直径不大于0.15mm，编织密度88％～90％。
主动力线芯中，内绝缘层、连接筋和外绝缘层是在导体表面三层共挤绝缘料构成；填充绳材料成分为聚丙烯；无纺布带绕包搭盖率不小于5mm，无纺布带的厚度为0.1mm。
本例中，所述辅助电源线芯、第一信号芯组、主动力线芯和循环冷却软管各有两根；第二信号芯组、第三信号芯组和地线芯各有一根。
该冷却电缆的设计思路是，导体外包裹绝缘层+连接筋+绝缘层三层共挤方式构成主动力绝缘线芯；导体外包裹绝缘层构成地绝缘线芯；导体外包裹绝缘层构成辅助绝缘线芯；铜箔导体外包裹绝缘层形成信号线芯，将多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，缆芯外包裹内护套形成信号芯组1；铜箔导体外包裹绝缘层形成信号线芯，将多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，缆芯外铝箔带重叠绕包，铝箔带表面采用镀锡铜丝编织，镀锡铜丝表面包裹内护套层构成信号芯组2、信号组3、4；将辐照交联弹性体材料挤出构成循环冷却软管；将主动力绝缘线芯、地绝缘线芯、信号芯组1、2、3、4、循环冷却软管绞合成大缆芯，大缆芯外重叠绕包无纺布；无纺布外包裹护套，构成电缆。
选择铜作为导体材质；把多根退火的金属单丝绞合构成导体，金属单丝的电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m：所述金属单丝多根绞合成一束，多束金属丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两股金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层金属单丝的绞合节距不大于绞合后外径的16倍；采用挤包方式把绝缘层、连接筋、外绝缘层包裹在导体外，采用自主设计的三层共挤模套挤塑并冷却构成主动力绝缘线芯。在EVA基料中增加阻燃剂、抗氧润滑剂、色粉等溶融塑化，切粒至地线芯、信号线芯、内护套材料。采用挤塑机并在机头上配模芯、模套。地线芯、信号线芯、内护套材料挤出后通过电子加速完成辐照。铝箔材料绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。金属编织屏蔽密度88％～90％。选择的循环冷却软管，所述材料耐化学液体、柔软易弯曲、耐车辆碾压、耐老化、耐-40℃低温和热固性。缆芯绕包带为无纺布，绕包搭盖率不小于20％。在弹性体基料中增加填料、色母、塑化剂、软化油、SEBS、相溶剂、隔离剂等溶融塑化，切粒至护套料；采用挤压式生产方式把护套料紧密包裹在缆芯外，形成护套层，并冷却，构成电缆。
上述电缆的制造方法说明如下：
一种冷却电缆制造方法，步骤包括：
1)选择铜作为导体材质；把多根退火的金属单丝绞合构成导体，金属单丝的电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m：所述金属单丝多根绞合成一束，多束金属丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两股金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层金属单丝的绞合节距不大于绞合后外径的16倍。
2)采用挤包方式把内绝缘层、连接筋、外绝缘层包裹在导体外，挤塑并冷却：
在弹性体基料中增加填料、色母、塑化剂、软化油、SEBS、相溶剂、隔离剂等溶融塑化，切粒至主动力线芯绝缘料；
采用挤压式生产方式把绝缘料紧密包裹在导体外，形成主动力绝缘层，并冷却：绝缘采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于导体直径，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；采用自主设计的三层共挤模套。
挤塑机采用低烟无卤螺杆。挤塑机机身采用冷水机冷却，自进料到出料方向，机身温区为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；机头、机颈温度：一区180±5℃、二区180±5℃、三区180±5℃、四区：180±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却。
绝缘挤出时设备负荷保持在110A～125A，偏心度不大于20％；
3)在EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)基料中增加阻燃剂、抗氧润滑剂、色粉等溶融塑化，切粒至地线芯、信号线芯、内护套材料。
采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于导体(或缆芯)直径，模芯孔径＝导体(或缆芯)直径+0.3mm；模套孔径＝导体(或缆芯)直径+2×绝缘标称厚度(或2×内护套标称厚度)
挤塑机采用低烟无卤螺杆。挤塑机机身采用冷水机冷却，自进料到出料方向，机身温区为：一区165±5℃、二区170±5℃、三区175±5℃、四区180±5℃、五区185±5℃；机头、机颈温度：一区185±5℃、二区185±5℃、三区190±5℃、四区：190±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却。
地线芯、信号线芯、内护套材料挤出时设备负荷保持在130A～146A，偏心度不大于20％；
绝缘模芯的孔径大于导体外径，模芯孔径＝导体外径+0.3mm；模套孔径＝导体外径+2×绝缘标称厚度+0.3mm；
内护套模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.1mm；模套孔径＝缆芯外径+2×内护套标称厚度+0.3mm；
地线芯、信号线芯、内护套材料挤出后通过电子加速完成辐照。
4)选择的绕包带为铝箔材料，所述的材料为非吸湿性绕包带与纯铝箔复合组成，厚度要求为0.03mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在金属屏蔽表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
5)金属编织屏蔽选用高电导率、耐腐蚀的镀锡铜丝，镀锡铜丝表面光滑、活动性好，电缆扭转弯曲时，镀锡铜线之间的摩擦阻力较小,编织张力气压控制在2级～4级，金属编织屏蔽密度88％～90％。。
6)选择的循环冷却软管，所述材料耐化学液体、柔软易弯曲、耐车辆碾压、耐老化、耐-40℃低温和热固性。
7)选择的缆芯绕包带为无纺布，所述的材料厚度要求为0.1mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在成缆线芯表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
8)在弹性体基料中增加填料、色母、塑化剂、软化油、SEBS、相溶剂、隔离剂等溶融塑化，切粒至护套料；
采用挤压式生产方式把护套料紧密包裹在缆芯外，形成护套层，并冷却：
护套采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.5mm。
挤塑机采用低烟无卤螺杆。挤塑机机身采用冷水机冷却，自进料到出料方向，机身温区为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；机头、机颈温度：一区180±5℃、二区180±5℃、三区180±5℃、四区：180±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却。
护套挤出时设备负荷保持在210A～235A，偏心度不大于20％；
护套模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.4mm；模套孔径＝缆芯外径+2×护套标称厚度+0.4mm；
例1：
1)选择铜作为导体材质；金属单丝的电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m：所述金属单丝多根绞合成一束，多束金属丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两股金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层金属单丝的绞合节距不大于绞合后外径的16倍。
以电缆规格为2×35+1×6+2×4+2×1+1根(2×1)+2根(4×1)来说明，绞合的设备为笼绞机，导体结构共由3层绞合完成，采用1+6+12结构排列，绞合方向最外层为左向，相邻层相反，框绞机牵引速度为10m/min，牵引档位为3档，最外层绞合节距不大于绞合后外径的16倍。
2)采用自主设计的三层共挤模套，采用挤包方式把内绝缘层、连接筋、外绝缘层包裹在导体外包裹在导体外。
模芯的孔径大于导体直径，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；
挤塑机采用低烟无卤螺杆。挤塑机机身采用冷水机冷却，自进料到出料方向，机身温区为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；机头、机颈温度：一区180±5℃、二区180±5℃、三区180±5℃、四区：180±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却。
绝缘挤出时设备负荷保持在110A～125A，挤出时施加循环冷却气压，气压设定3MPa，内绝缘与外绝缘不粘合，间距均匀控制在3mm，偏心度不大于20％；
3)地线芯、信号线芯、内护套层挤出时，采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于导体(或缆芯)直径，模芯孔径＝导体(或缆芯)直径+0.3mm；模套孔径＝导体(或缆芯)直径+2×绝缘标称厚度(或2×内护套标称厚度)
挤塑机采用低烟无卤螺杆。挤塑机机身采用冷水机冷却，自进料到出料方向，机身温区为：一区165±5℃、二区170±5℃、三区175±5℃、四区180±5℃、五区185±5℃；机头、机颈温度：一区185±5℃、二区185±5℃、三区190±5℃、四区：190±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却。
地线芯、信号线芯、内护套材料挤出时设备负荷保持在130A～146A，偏心度不大于20％；
绝缘模芯的孔径大于导体外径，模芯孔径＝导体外径+0.3mm；模套孔径＝导体外径+2×绝缘标称厚度+0.3mm；
内护套模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.1mm；模套孔径＝缆芯外径+2×内护套标称厚度+0.3mm；
地线芯、信号线芯、内护套材料挤出后通过电子加速完成辐照。
4)铝箔材料，厚度要求为0.03mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在金属屏蔽表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
5)金属编织屏蔽标称直径为0.1mm,编织张力气压控制在2级～4级，金属编织屏蔽密度88％～90％。
6)选择的循环冷却软管，所述材料耐化学液体、柔软易弯曲、耐车辆碾压、耐老化、耐-40℃低温和热固性。
7)将主动力绝缘线芯、地绝缘线芯、辅助绝缘线芯、信号芯组A、B、C、循环冷却软管绞合成大缆芯,成缆设备选择退扭式成缆机。
8)无纺布，所述的材料厚度要求为0.1mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在成缆线芯表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
9)采用挤压式生产方式把护套料紧密包裹在缆芯外，形成护套层，并冷却：
护套采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.5mm。
挤塑机采用低烟无卤螺杆。挤塑机机身采用冷水机冷却，自进料到出料方向，机身温区为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；机头、机颈温度：一区180±5℃、二区180±5℃、三区180±5℃、四区：180±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却。
护套挤出时设备负荷保持在210A～235A，偏心度不大于20％；
护套模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.4mm；模套孔径＝缆芯外径+2×护套标称厚度+0.4mm；
例2：
与例1的同之处仅在于步骤2)中：
采用自主设计的三层共挤模套，采用挤包方式把内绝缘层、连接筋、外绝缘层包裹在导体外包裹在导体外。
模芯的孔径大于导体直径，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；
绝缘挤出时设备负荷保持在110A～125A，气压设定1MPa，内绝缘与外绝缘出现粘合，间距测量1mm，间距小，冷却循环流量不符合要求；
例3(对比例)：
采用自主设计的三层共挤模套，采用挤包方式把内绝缘层、连接筋、外绝缘层包裹在导体外包裹在导体外。
模芯的孔径大于导体直径，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；
绝缘挤出时设备负荷保持在110A～125A，气压设定8MPa，内绝缘与外绝缘出现裂口，无法挤出；
其中，例1制得电缆良品率最高，达到98.3％，例2达到85％，例3不符合生产控制要求。
结果检测，本电缆的特点包括：
1)充电时间缩短
直流充电缩短至15min，实现电动汽车续航400公里，冷却电缆充电时间缩短90％。
2)电缆采购成本降低：电缆采购降本15％～20％。
3)电缆重量减轻、外径小
大功率快速充电用冷却电缆外径控制在46mm以下，相比较400A直流充电电缆成品电缆重量下降25％。
4)温升小
大功率快速充电用冷却电缆，15min内充满，实现电动汽车续航400公里，温升不超过35℃。
5)高电性
送检的产品经第三方型式检测，实测绝缘、护套的体积电阻率实测1015Ω.mm，填补ISO国际、GB国家新能源汽车硅橡胶车内高压109Ω.mm。
6)耐高低温性能
主动力电源满足125℃工况使用。满足-40℃低温冲击、-40℃低温卷绕、-40℃低温拉伸试验要求。
7)阻燃试验：
满足GB/T18380.12单根燃烧。
8)耐化学试剂
同时满足ISO6722-1标准中的方法一、方法二、电池酸试验要求，满足工况要求。
9)耐车辆碾压
大功率快速充电用冷却电缆，经车辆往复3次碾压，施加电压测试、冷却循环测试，满足重复使用。
Claims (10)
1.一种冷却电缆，其特征是结构包括如下功能线缆：
A、辅助电源线芯：由辅助电源线芯铜导体外包裹辅助电源线芯绝缘层构成辅助电源线芯；辅助电源线芯有多根；
B、第一信号芯组：由铜箔导体外包裹绝缘层构成信号线芯，多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，信号芯缆芯外包裹内护套层构成第一信号芯组；第一信号芯组有多根；
C、第二信号芯组：由铜箔导体外包裹绝缘层构成信号线芯，多根信号线芯绞合构成信号芯缆芯，信号芯缆芯重叠绕包铝箔带构成铝箔绕包层，铝箔绕包层外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝编织层表面包裹内护套层构成第二信号芯组；
D、第三信号芯组：结构与第二信号芯组相同；
E、地线芯：由地线芯导体外包裹地线芯绝缘层构成地线芯；
F、主动力线芯：由主动力线芯导体外包内绝缘层，内绝缘层外是外绝缘层，内、外绝缘层之间由多根连接筋支撑构成；各个连接筋围绕一轴线对称；
G、由辐照交联弹性体材料挤出构成的空心管道；
把辅助电源线芯、第一信号芯组、第二信号芯组、第三信号芯组、地线芯、主动力线芯和循环冷却软管循环冷却软管这些功能线缆绞合构成大缆芯，大缆芯间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳，大缆芯外重叠绕包无纺布带构成无纺布层；无纺布层外包裹外护套，构成电缆。
2.根据权利要求所述的冷却电缆，其特征是所述电缆的径向截面是圆形；
按照线径大小，线径较大的功能线缆在内，线径较小的功能线缆在外，依次排列；
相同线径最接近的两功能线缆的位置是沿穿过圆心的直线成轴对称。
3.根据权利要求所述的冷却电缆，其特征是所述主动力线芯导体、地线芯导体和辅助电源线芯铜导体的要求相同，它们都是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的14倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
所述第一信号芯组、第二信号芯组以及第三信号芯组的铜箔导体的要求相同；铜箔导体为铜箔疏绕纤维后，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；铝箔带的绕包搭盖率不小于20％；
金属屏蔽采用镀锡铜丝编织，编织丝直径不大于0.15mm，编织密度88％～90％。
4.根据权利要求所述的冷却电缆，其特征是主动力线芯中，内绝缘层、连接筋和外绝缘层是在导体表面三层共挤绝缘料构成；
填充绳材料成分为聚丙烯；
无纺布带绕包搭盖率不小于5mm，无纺布带的厚度为0.1mm。
5.根据权利要求所述的冷却电缆，其特征是所述辅助电源线芯、第一信号芯组、主动力线芯和循环冷却软管各有两根；第二信号芯组、第三信号芯组和地线芯各有一根。
6.一种如权利要求1～5任一所述冷却电缆制造方法的制造方法，其特征是步骤包括：
1)先制造导体和铜箔导体：
A、导体：是由多股裸铜单丝绞合构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的14倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
导体的线径大小不同，分别作为主动力线芯导体、地线芯导体和辅助电源线芯铜导体，备用；
绞制过程中，导体的牵引速度为9.696±2m/min，绞笼转速为(66±3)r/min～(76±3)r/min，绞线最外层节距不大于160mm；
B、铜箔导体：由铜箔疏绕和铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
铜箔导体的线径大小不同，分别作为第一信号芯组、第二信号芯组以及第三信号芯组的铜箔导体，备用；
2)各个功能线缆的制造：
2.1)制造主动力线芯：取动力线芯导体，并在其外挤包绝缘料；备用；
2.2)制造辅助电源线芯：取辅助电源线芯铜导体，并在其外挤包绝缘料；备用；
2.3)制造地线芯：取地线芯导体，并在其外挤包绝缘料；备用；
2.4)制造第一信号芯组：取第一信号芯组的铜箔导体，并在其外挤包绝缘料，构成信号线芯；多根线芯绞合构成信号芯缆芯，间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳；最后在信号芯缆芯外挤包内护套料；备用；
2.5)制造第二信号芯组：取第二信号芯组的铜箔导体，并在其外挤包绝缘料，构成信号线芯；多根线芯绞合构成信号芯缆芯，间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳；信号芯缆芯外重叠绕包铝箔带，绕包搭盖率不小于20％；再在铝箔带外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝直径不大于0.15mm，编织密度88％～90％；最后在镀锡铜丝编织层外挤抱内护套料；备用；
2.6)制造第三信号芯组：与步骤2.5)相同，三组绞合节距范围为20～35mm,为避免信号芯组干扰，三组绞合节距不能相同。
3)步骤2.1～2.5)制得的功能线缆以及循环冷却软管共同绞合成大缆芯后，再绕包无纺布带：
大缆芯的绞合设备采用退扭式成缆机；
成缆机的成缆并线模采用钨钢模，内孔径等于线芯绞合外径，成缆方向为右向；
缆芯间隙采用非吸湿性耐高温125℃填充绳；
成缆绞合节距范围是12～14倍线芯绞合后外径；
绞笼转速90～93r/min，牵引速度8～8.4m/min，绕包头转速15～25r/min；
用无纺布带重叠绕包的搭盖率不小于20％；绕包时，牵引速度为8～15m/min，绕包节距为40±5mm，无纺布带上的张力为43～47N；绕包方向为左向，绕包带厚度为0.1mm；
4)在无纺布带外挤包外护套料制得到护套层。
7.根据权利要求6所述的电缆制造方法，其特征是所述步骤2.1)和2.2)中，绝缘料相同，都是环保型无卤阻燃弹性体；
根据绝缘层结构，采用相应的模具，挤包绝缘料，并冷却；
在挤塑机并在机头上配模芯、模套，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；
所述步骤2.1)和2.2)的挤包温度要求为：
自进料到出料方向，挤塑机机身温区分别为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；机头和机颈的各个温区的温度都是180±5℃；
对于主动力线芯，其模套是三层共挤模套。
8.根据权利要求6所述的电缆制造方法，其特征是步骤2.3)～2.6)中，所述地线芯的绝缘料、第一～三信号芯组的绝缘料和内护套料是相同的电缆料，它们为环保型无卤阻燃弹性体；
电缆料采用挤塑机装配相应的模芯和模套后，挤包到相应线缆的外，挤包的温度要求为：
自进料到出料方向，挤塑机机身温区为：一区165±5℃、二区170±5℃、三区175±5℃、四区180±5℃、五区185±5℃；机头、机颈温度：一区185±5℃、二区185±5℃、三区190±5℃、四区：190±5℃；
电缆料挤出后通过电子加速完成辐照,辐照能量2.1MEV，束流20mA，能量比1.3，生产线速度100～120m/min。
9.根据权利要求6所述的电缆制造方法，其特征是所述步骤4)中，护套料是以弹性体为基材；采用挤塑机挤包护套料；
自进料到出料方向，出料方向，机身温区为：一区145±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃；
机头、机颈的各个温区的温度都是180±5℃。
10.根据权利要求6所述的电缆制造方法，其特征是所述步骤3)中，
设备采用3+6成缆机，成缆机的线设备共9个放线盘和2个后放线架轮式放线框；放线盘分别设为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9；A1放置第一信号芯组1，A2放置PE地线芯，A3放置辅助线芯1，A4放置辅助线芯2，A5放置第二信号芯组，A6放置第三信号芯组1，A7放置主线芯1，A8放置第三信号芯组2，A9放置主线芯2，两个后放线架轮式放线框分别放置一根循环冷却软管；
填充绳填充直径分别采用2根3.0mm,4根2.0mm，5根2.5mm，1根4.0mm，2根2.2mm。
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