CN110473661A - 一种大功率充电桩电缆及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率充电桩电缆及其生产工艺，其中大功率充电桩电缆包括主缆芯，以及依次包裹在主缆芯外的加强包带、护套、支撑件和钢丝加强波纹管；主缆芯包括动力线芯、接地线芯、辅助线芯、控制线芯和复合冷却管；接地线芯和控制线芯分别设置在两根动力线芯相邻部位两侧的间隙中。两根辅助线芯分别设置在控制线芯与两根动力线芯之间的间隙中，两根复合冷却管分别设置在接地线芯与两根动力线芯之间的间隙中；复合冷却管内填充有液冷剂。本发明在接地线芯与两根动力线芯之间的间隙中设置复合冷却管，并在复合冷却管内填充有液冷剂，有效降低电缆运行时的温度，增加电缆的载流，载流能力是普通充电桩电缆的3倍以上。

Description

一种大功率充电桩电缆及其生产工艺

技术领域

本发明涉及电缆，尤其涉及一种大功率充电桩电缆及其生产工艺。

背景技术

目前因为环保的压力，国家对新能源汽车的重视程度越来高，每年投入大量的资金进行补贴，从而带动充电桩电缆的发展。新能源汽车发展的瓶颈主要是充电效率比较低，因此开发了大功率充电桩电缆，但是大功率充电桩电缆长期供电会导致电缆温度上升，影响电缆的载流，特别是夏天地面温度可达到70℃以上，严重影响电缆的散热，使电缆的使用寿命降低。因此有必要设计一种散热效果好，寿命长的大功率充电桩电缆。

发明内容

本发明的目的是提供一种散热效果好，寿命长的大功率充电桩电缆及其生产工艺。

实现本发明目的第一个的技术方案是：一种大功率充电桩电缆，包括主缆芯，以及依次包裹在主缆芯外的加强包带、护套、支撑件和钢丝加强波纹管；所述主缆芯包括动力线芯、接地线芯、辅助线芯、控制线芯和复合冷却管；所述动力线芯设有对称设有两根；所述接地线芯和控制线芯分别设置在两根动力线芯相邻部位两侧的间隙中；所述辅助线芯和复合冷却管均设有两根，两根辅助线芯分别设置在控制线芯与两根动力线芯之间的间隙中，两根复合冷却管分别设置在接地线芯与两根动力线芯之间的间隙中；所述复合冷却管内填充有液冷剂。

进一步地，主缆芯还包括缆芯填料，所述缆芯填料填充在动力线芯、接地线芯、辅助线芯、控制线芯和复合冷却管之间的间隙中。

进一步地，所述动力线芯包括绞合的动力线芯导体和动力线芯冷却管，以及包裹在绞合的动力线芯导体和动力线芯冷却管外的动力线芯绝缘层；所述动力线芯冷却管内填充有液冷剂。

进一步地，所述动力线芯导体和动力线芯冷却管的绞合方式为：在中间一根动力线芯导体外绞合交替排列的三根动力线芯导体和三根动力线芯冷却管。

进一步地，绞合的动力线芯导体和动力线芯冷却管外采用厚度为0.08～0.10mm的聚酯带绕包成动力线芯绕包层。

进一步地，所述动力线芯绝缘层采用TPE(Thermoplastic Elastomer，热塑性弹性体材料)，具有高强度，高回弹性，可注塑加工的特征，环保无毒安全，有优良的着色性。

进一步地，所述接地线芯包括接地线芯导体和包裹在接地线芯导体外的接地线芯绝缘层；所述接地线芯绝缘层由聚烯烃和导热矽胶内外复合而成。

进一步地，所述辅助线芯包括辅助线芯导体，所述辅助线芯导体外包裹有辅助线芯绝缘层。

进一步地，所述控制线芯包括一根控制线芯冷却管和绞合在控制线芯冷却管外的多根控制线芯绝缘芯；所述控制线芯绝缘芯包括控制线芯导体和挤包在控制线芯导体外的控制线芯绝缘层；所述控制线芯冷却管内填充有液冷剂。

进一步地，所述动力线芯冷却管、控制线芯冷却管和复合冷却管均采用丁腈橡胶复合管。

进一步地，所述动力线芯冷却管、控制线芯冷却管和复合冷却管外均编织加强纤维。

进一步地，所述加强纤维上涂覆有金属漆。

进一步地，所述缆芯填料采用导热弹性材料，比如导热硅胶或类似材料。

进一步地，所述护套采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶材料挤压式挤出，机械强度高，耐寒性突出，加工性能好，耐油、耐水、耐霉菌性能强。

进一步地，所述支撑件设有多个，多个支撑件沿轴线方向间隔套设在护套外；

进一步地，所述支撑件间间隔1m，厚度为20～30mm；所述支撑件外周面上设有支撑齿，高3～5mm。

进一步地，所述钢丝加强波纹管采用耐紫外、耐磨、耐高温、高强度塑料。

上述大功率充电桩电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1：制备动力线芯、辅助线芯、接地线芯、控制线芯和复合冷却管；

S2：将动力线芯、辅助线芯、接地线芯、控制线芯和复合冷却管绞合成为主缆芯，并在间隙中填充缆芯填料，然后在主缆芯外绕包加强包带；

S3：在加强包带外挤包护套；在护套外间隔地套上支撑件；将套上支撑件的主缆芯穿入钢丝加强波纹管内。

所述步骤S1中动力线芯的制备方法为：在中间一股动力线芯导体外绞合间隔排列的三根动力线芯导体和三根动力线芯冷却管控制节径比14～16，绞合完成后绕包无纺布层，最后在无纺布层外采用TPE挤包动力线芯绝缘层。

所述步骤S1中接地线芯的制备方法为：在接地线芯导体的外部由内至外依次挤包聚烯烃和导热矽胶。

所述步骤S1中辅助线芯的制备方法为：在辅助线芯导体外挤包辅助线芯绝缘层。

所述步骤S1中控制线芯的制备方法为：先在控制线芯导体外挤包控制线芯绝缘层得到控制线芯绝缘芯，然后在一根控制线芯冷却管外绞合六根控制线芯绝缘芯。

所述动力线芯冷却管、控制线芯冷却管和复合冷却管的制备方法均为：采用丁腈橡胶分别挤塑出壁厚为0.2～0.4mm的管体(管体的直径根据动力线芯冷却管、控制线芯冷却管和复合冷却管的直径需要具体设定)，挤出后采用液氮进行急速冷却定型，然后在管体外编织加强纤维，编织角度40～50°，编织密度不小于85％；编织完成后在160～180℃蒸汽管内硫化；为了增加管体的散热或吸热效果，在加强纤维外部喷涂一层有弹性的金属漆高耐磨和耐油涂料，通过100～150℃热风道，使涂料快速固化。

所述步骤S3中：为了防止支撑件在护套外移动，支撑件通过过盈配合的方式套设在护套外。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明在接地线芯与两根动力线芯之间的间隙中设置复合冷却管，并在复合冷却管内填充有液冷剂，有效降低电缆运行时的温度，钢丝加强波纹管能够隔绝空气，增加电缆的载流，延长电缆的使用寿命。本发明的电缆的载流能力是普通充电桩电缆的3倍以上。

(2)本发明的主缆芯间隙中设有导热性能好的缆芯填料，增加电缆散热性，能够有效降低电缆正常运行时的温度，提高电缆充电效率，延长电缆寿命。

(3)本发明的动力线芯冷却管与动力线芯导体共同绞合，进一步增强了电缆的散热性能，增加电缆充电效率。

(4)本发明采用交替排列的方式绞合动力线芯，使动力线芯冷却管与动力线芯导体的接触面积更大，热交换效率更快，增加了电缆的散热性能，延长了电缆的使用寿命。

(5)本发明的接地线芯绝缘层采用聚烯烃和导热矽胶内外复合绝缘，结合了聚烯烃和导热矽胶两者的优点并弥补了导热矽胶的硬度较低的缺点，加强了接地线芯的绝缘性能和散热性能。

(6)本发明的控制线芯中设有控制线芯冷却管，控制线芯绝缘芯绞合在控制线芯冷却管外，加强了控制线芯的散热性能，延长了电缆寿命。

(5)本发明的动力线芯冷却管、控制线芯冷却管和复合冷却管均采用丁腈橡胶复合管，丁腈橡胶具有优异的耐油和柔软度。

(6)本发明的动力线芯冷却管、控制线芯冷却管和复合冷却管外均编织加强纤维，使各冷却管的抗压性增加，防止开裂。

(7)本发明的加强纤维上涂覆有金属漆，使得各冷却管的表面更加圆整、平滑，更容易吸收导体发出的热量，而且耐磨性增强，提高各冷却管的使用寿命。

(8)本发明的支撑件外周面上设有支撑齿，使得钢丝加强波纹管内形成冷气通道，进一步提升了电缆的降温效果；支撑件间隔设置降低了线缆的自重，提升了冷气流通的空间，增强了电缆散热性能。

(9)本发明的生产工艺步骤简单，生产出的电缆散热性能强，充电效率高，寿命长，绝缘性能好。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的截面示意图。

附图中标号为：动力线芯1，动力线芯导体1-1，动力线芯冷却管1-2，动力线芯绝缘层1-3，接地线芯2，接地线芯导体2-1，聚烯烃2-2，导热矽胶2-3，辅助线芯3，辅助线芯导体3-1，辅助线芯绝缘层3-2，控制线芯4，控制线芯冷却管4-1，控制线芯导体4-2，复合冷却管5，加强包带6，护套7，支撑件8，支撑齿8-1，钢丝加强波纹管9。

具体实施方式

本实施例的大功率充电桩电缆及其生产工艺，其中大功率充电桩电缆包括主缆芯，以及依次包裹在主缆芯外的加强包带6、护套7、支撑件8和钢丝加强波纹管9。

主缆芯包括动力线芯1、接地线芯2、辅助线芯3、控制线芯4、复合冷却管5和缆芯填料。动力线芯1设有对称设有两根。接地线芯2和控制线芯4分别设置在两根动力线芯1相邻部位两侧的间隙中。辅助线芯3和复合冷却管5均设有两根，两根辅助线芯3分别设置在控制线芯4与两根动力线芯1之间的间隙中，两根复合冷却管5分别设置在接地线芯2与两根动力线芯1之间的间隙中。复合冷却管5内填充有液冷剂。缆芯填料填充在动力线芯1、接地线芯2、辅助线芯3、控制线芯4和复合冷却管5之间的间隙中。缆芯填料采用导热弹性材料，比如导热硅胶，加强主缆芯各线芯间的接触面积，增加了换热效率。

动力线芯1包括中间一根动力线芯导体1-1，绞合在中间一根动力线芯导体1-1外的交替排列的三根动力线芯导体1-1和三根动力线芯冷却管1-2，绕包在替排列的三根动力线芯导体1-1和三根动力线芯冷却管1-2外部的动力线芯绕包层，以及挤包在动力线芯绕包层外的动力线芯绝缘层1-3。

动力线芯导体1-1采用成股的镀锡铜导体，一根动力线芯导体1-1即为一股镀锡铜导体。动力线芯冷却管1-2采用丁腈橡胶复合管。动力线芯冷却管1-2内填充有液冷剂。动力线芯导体1-1与动力线芯冷却管1-2共同绞合，能够增加动力线芯导体1-1和动力线芯冷却管1-2的接触面积，增加换热效率，进一步增强了电缆的散热性能，增加电缆充电效率。动力线芯绕包层采用厚度为0.08～0.10mm的聚酯带，动力线芯绕包层用于增加动力线芯1的紧密性和圆整度。动力线芯绝缘层1-3采用TPE，具有高强度，高回弹性，可注塑加工的特征，环保无毒安全，有优良的着色性。

为了进一步增强电缆的散热性能，接地线芯2包括接地线芯导体2-1和包裹在接地线芯导体2-1外的接地线芯绝缘层。接地线芯绝缘层由聚烯烃2-2和导热矽胶2-3内外复合而成，结合了聚烯烃和导热矽胶材料两者的优点并弥补了导热矽胶的硬度较低的缺点，加强了接地线芯的绝缘性能和散热性能。

辅助线芯3包括辅助线芯导体3-1和包裹在辅助线芯导体3-1外部的辅助线芯绝缘层3-2。

控制线芯4包括一根控制线芯冷却管4-1和绞合在控制线芯冷却管4-1外的六根控制线芯绝缘芯；控制线芯绝缘芯包括控制线芯导体4-2和挤包在控制线芯导体4-2外的控制线芯绝缘层4-3。控制线芯冷却管4-1内填充有液冷剂。为控制线芯4单独提供控制线芯冷却管4-1，加强了电缆的散热性能，保证了控制线芯的工作稳定性。1+6的绞合结构在保证电缆散热性能的前提下，减小了线径，易于铺设安装。

动力线芯冷却管1-2、控制线芯冷却管4-1和复合冷却管5均采用丁腈橡胶复合管，丁腈橡胶具有优异的耐油和柔软度。

动力线芯冷却管1-2、控制线芯冷却管4-1和复合冷却管5外均编织有加强纤维，如芳纶丝。加强纤维上涂覆有金属漆，使得各冷却管的表面更加圆整、平滑，更容易吸收导体发出的热量，而且耐磨性增强，提高各冷却管的使用寿命。编织加强纤维，使各冷却管的抗压性增加，防止开裂。

护套7采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶材料挤压式挤出，机械强度高，耐寒性突出，加工性能好，耐油、耐水、耐霉菌性能强。

为了减轻线缆自重，加强电缆散热性能，支撑件8设有多个，多个支撑件8沿轴线方向间隔套设在护套外。支撑件8外周面上设有支撑齿8-1。每个支撑件8之间间隔1m，厚度为20～30mm。支撑齿8-1高3～5mm，提供了更大的冷气流道，增强了热交换，同时间隔设置降低线缆自重。

钢丝加强波纹管9采用螺旋钢丝加强，采用耐紫外、耐磨、耐高温、高强度塑料作为基体，运行时内部充冷气，为电缆进行降温，提高电缆的载流能力。钢丝加强波纹管9优选为PEEK塑料。

为了方便生产上述的大功率充电桩电缆，提供大功率充电桩电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1：制备动力线芯1、辅助线芯2、接地线芯3、控制线芯4和复合冷却管5。

其中，动力线芯1的制备方法为：在中间一股动力线芯导体1-1外绞合间隔排列的三根动力线芯导体1-1和三根动力线芯冷却管1-2，控制节径比14～16，绞合完成后绕包无纺布层1-4，最后在无纺布层1-4外采用TPE挤包动力线芯绝缘层1-3。

接地线芯2的制备方法为：在接地线芯导体2-1的外部由内至外依次挤包聚烯烃2-2和导热矽胶2-3，聚烯烃2-2的厚度为0.2mm，导热矽胶2-3的厚度为0.6～0.8mm。

辅助线芯3的制备方法为：在辅助线芯导体3-1外挤包辅助线芯绝缘层3-2。

控制线芯4的制备方法为：先在控制线芯导体4-2外挤包控制线芯绝缘层4-3得到控制线芯绝缘芯，然后在一根控制线芯冷却管4-1外绞合六根控制线芯绝缘芯。

动力线芯冷却管1-2、控制线芯冷却管4-1和复合冷却管5的制备方法均为：采用丁腈橡胶分别挤塑出壁厚为0.2～0.4mm的管体(管体的直径根据动力线芯冷却管1-2、控制线芯冷却管4-1和复合冷却管5的直径需要具体设定)，挤出后采用液氮进行急速冷却定型，然后在管体外编织加强纤维，编织角度40～50°，编织密度不小于85％。编织完成后在160～180℃蒸汽管内硫化。为了增加管体的散热或吸热效果，在加强纤维外部喷涂一层有弹性的金属漆高耐磨和耐油涂料，优选为聚氨酯金属涂料，通过100～150℃热风道，使涂料快速固化的同时不影响金属漆性能。

S2：主缆芯成缆。将动力线芯1、辅助线芯2、接地线芯3、控制线芯4和复合冷却管5成缆，在间隙中填充缆芯填料。在主缆芯外绕包加强包带6。

S3：在加强包带6外挤包护套7。在护套7外间隔地套上支撑件8。将套上支撑件8的主缆芯穿入钢丝加强波纹管9。为了防止支撑件8在护套7外移动，支撑件8优选通过过盈配合的方式套设在护套7外。

运行时，在动力线芯冷却管1-2、控制线芯冷却管4-1和复合冷却管5内充入液冷剂，在护套7和钢丝加强波纹管9间充入冷气。动力线芯冷却管1-2、控制线芯冷却管4-1和复合冷却管5内对压力进行监控，当压力出现异常时及时反馈，检测是否有漏液发生，使用安全方便。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率充电桩电缆，其特征在于：包括主缆芯，以及依次包裹在主缆芯外的加强包带(6)、护套(7)、支撑件(8)和钢丝加强波纹管(9)；所述主缆芯包括动力线芯(1)、接地线芯(2)、辅助线芯(3)、控制线芯(4)和复合冷却管(5)；所述动力线芯(1)设有对称设有两根；所述接地线芯(2)和控制线芯(4)分别设置在两根动力线芯(1)相邻部位两侧的间隙中；所述辅助线芯(3)和复合冷却管(5)均设有两根，两根辅助线芯(3)分别设置在控制线芯(4)与两根动力线芯(1)之间的间隙中，两根复合冷却管(5)分别设置在接地线芯(2)与两根动力线芯(1)之间的间隙中；所述复合冷却管(5)内填充有液冷剂。

2.根据权利要求1所述的一种大功率充电桩电缆，其特征在于：所述动力线芯(1)包括绞合的动力线芯导体(1-1)和动力线芯冷却管(1-2)，以及包裹在动力线芯导体(1-1)和动力线芯冷却管(1-2)外的动力线芯绝缘层(1-3)；所述动力线芯冷却管(1-2)内填充有液冷剂。

3.根据权利要求2所述的一种大功率充电桩电缆，其特征在于：所述动力线芯冷却管(1-2)外编织有加强纤维。

4.根据权利要求1所述的一种大功率充电桩电缆，其特征在于：所述接地线芯(2)包括接地线芯导体(2-1)和包裹在接地线芯导体(2-1)外的接地线芯绝缘层；所述接地线芯绝缘层由聚烯烃(2-2)和导热矽胶(2-3)内外复合而成。

5.根据权利要求1所述的一种大功率充电桩电缆，其特征在于：所述控制线芯(4)包括一根控制线芯冷却管(4-1)和绞合在控制线芯冷却管(4-1)外的多根控制线芯绝缘芯；所述控制线芯绝缘芯包括控制线芯导体(4-2)和挤包在控制线芯导体(4-2)外的控制线芯绝缘层(4-3)；所述控制线芯冷却管(4-1)内填充有液冷剂。

6.根据权利要求1所述的一种大功率充电桩电缆，其特征在于：所述支撑件(8)设有多个，多个支撑件(8)沿轴线方向间隔套设在护套(7)外。

7.根据权利要求1所述的一种大功率充电桩电缆，其特征在于：所述支撑件(8)的外周面上设有支撑齿(8-1)。

8.一种大功率充电桩电缆的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

S1：制备动力线芯(1)、辅助线芯(2)、接地线芯(3)、控制线芯(4)和复合冷却管(5)；

S2：将动力线芯(1)、辅助线芯(2)、接地线芯(3)、控制线芯(4)和复合冷却管(5)绞合成为主缆芯，并在间隙中填充缆芯填料，然后在主缆芯外绕包加强包带(6)；

S3：在加强包带(6)外挤包护套(7)；在护套(7)外间隔地套上支撑件(8)；将套上支撑件(8)的主缆芯穿入钢丝加强波纹管(9)内。

9.根据权利要求8所述的一种大功率充电桩电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤S1中动力线芯的制备方法为：在中间一股动力线芯导体(1-1)外绞合间隔排列的三根动力线芯导体(1-1)和三根动力线芯冷却管(1-2)，控制节径比14～16，绞合完成后绕包无纺布层(1-4)，最后在无纺布层(1-4)外采用TPE挤包动力线芯绝缘层(1-3)。

10.根据权利要求8所述的一种大功率充电桩电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤S1中控制线芯(4)的制备方法为：先在控制线芯导体(4-2)外挤包控制线芯绝缘层(4-3)得到控制线芯绝缘芯，然后在一根控制线芯冷却管(4-1)外绞合六根控制线芯绝缘芯。