CN113140361A - 一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆及生产工艺，该电缆包括由动力线芯、控制线芯、接地线芯、辅助线芯、复合冷却管和光纤单元绞合而成的主缆芯及依次包覆于主缆芯外部的主缆芯包带和护套，主缆芯的间隙内填充缆芯填充，动力线芯、控制线芯和辅助线芯内分别设冷却管，动力线芯分别与控制线芯和接地线芯相切设置，控制线芯两侧设辅助线芯，复合冷却管设于动力线芯与接地线芯之间的间隙中，光纤单元设于动力线芯与控制线芯之间的间隙中。本发明利用光纤单元随时监测电缆充电过程中的温度，确保使用安全，利用冷却管降低动力线芯和控制线芯温度，载流能力为普通充电桩电缆的3倍以上，充电效率高，散热性良好，电缆使用寿命延长。

Description

一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆及生产工艺

技术领域

本发明属于电线电缆技术领域，具体涉及一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆及生产工艺。

背景技术

新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。与传统汽车相比，新能源汽车具有空间大、成本低、动力强、节能环保等优异特性，国民关注率颇高，但新能源汽车因充电效率较低而发展受限。为解决新能源汽车充电时长问题，生产厂商开发了一种大功率新能源汽车充电用电缆，但是该大功率充电电缆长期供电会导致电缆温度上升，影响电缆的载流能力，特别是夏天温度较高时严重影响电缆的散热，电缆表面温度过高会影响使用且电缆的寿命也因此降低。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆及生产工艺。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，包括由若干根动力线芯、控制线芯、接地线芯、辅助线芯、复合冷却管和光纤单元绞合而成的主缆芯及依次包覆于主缆芯外部的主缆芯包带和护套，所述主缆芯的间隙内填充缆芯填充，动力线芯、控制线芯和辅助线芯内分别设置冷却管，动力线芯分别与控制线芯和接地线芯相切设置，控制线芯两侧设置有辅助线芯，复合冷却管设置于动力线芯与接地线芯之间的间隙中，光纤单元设置于动力线芯与控制线芯之间的间隙中。

进一步的，所述动力线芯设有两根，控制线芯设有一根，两根动力线芯与一根控制线芯以三角形三等分排列且两两相切；所述接地线芯设有一根，设置在两根动力线芯的间隙中，接地线芯与两侧的动力线芯相切；所述辅助线芯设有两根，分别设置在控制线芯与两根动力线芯之间的间隙中；所述复合冷却管设有两根，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冷却剂；所述光纤单元设有一根，设置在两两相切的动力线芯和控制线芯围成的中心位置，光纤单元位于主缆芯的中心。

进一步的，所述动力线芯包括若干个绞合的动力线芯导体以及包裹在动力线芯导体外的动力线芯隔离层和动力线芯绝缘层，所述动力线芯导体由六根铜导体股线单元和一根动力线芯中心冷却管以1+6形式绞合而成，动力线芯中心冷却管设置在绞合中心位置，动力线芯中心冷却管具有双层结构且其内、外两层内部的冷却液的流速相同，方向相反。

进一步的，每个铜导体股线单元均由六根铜导体束线单元和动力线芯束线冷却管以1+6形式绞合而成，动力线芯束线冷却管设置在中心位置。

进一步的，所述控制线芯包括一根控制线芯缆芯、两根控制线芯冷却管以及两根控制线芯支撑填充件，一根控制线芯缆芯、两根控制线芯冷却管与两根控制线芯支撑填充件绞合后绕包加强型无纺布构成控制线缆包带。

进一步的，所述控制线芯缆芯由六根绝缘线芯和一根控制线芯中心冷却管以1+6结构绞合而成，外部绕包控制线芯导体包带，控制线芯中心冷却管设置在控制线芯缆芯的中心位置，具有双层结构，内层、外层内的冷却液流速相同，方向相反。

进一步的，每根绝缘线芯均包括控制线芯导体和挤包于控制线芯导体外部的控制线芯绝缘层。

进一步的，所述接地线芯包括接地线芯导体及挤包于接地线芯导体外部的接地线芯绝缘层。

进一步的，所述辅助线芯由两根辅助绝缘线芯和一根辅助线芯冷却管绞合而成，绞合后绕包辅助线芯包带，每根辅助绝缘线芯均包括辅助线芯导体及挤包于辅助线芯导体外部的辅助线芯绝缘层。

本发明公开了一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1：制备动力线芯、控制线芯和辅助线芯中的所有冷却管和复合冷却管；

S2：制备动力线芯、控制线芯、接地线芯和辅助线芯；

S3：将动力线芯、控制线芯、接地线芯和辅助线芯和复合冷却管及光纤单元绞合成为主缆芯，并在间隙中填充缆芯填充，然后在主缆芯外绕包主缆芯包带；

S4：在主缆芯包带外挤包护套。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的主缆芯间隙中设有导热性能好的缆芯填充，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；

(2)本发明的动力线芯中的所有冷却管均设置在对应的中心位置，能有效的降低动力线芯导体的温度，进一步增强了电缆的散热性能，增加电缆的载流能力，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，有效提升充电效率；

(3)本发明的控制线芯中的冷却管设置在控制线芯与两个动力线芯相切位置，与动力线芯相接触，可有效降低动力线芯绝缘层外温度；可有效加强动力线芯散热性能，延长了电缆寿命；

(4)本发明的控制线芯中设置两根控制线芯支撑填充件，选用高回弹硅胶材料，具有优异的回弹性，可承载高压不变形、不开裂，填充控制线芯成缆圆整且外径与动力线芯相同，使得两根动力线芯和一根控制线芯三等分三角形两两相切，有效提升电缆整体稳定性，且与控制线芯缆芯和辅助线芯相切，起到支撑作用，可有效降低控制线芯中两根冷却管受到的挤压力；

(5)本发明的辅助线芯和主缆芯中分别设置两根冷却管，直接与护套材料接触，可降低护套温度，有效延缓护套材料老化，延长了电缆寿命，同时提升客户使用舒适度；

(6)本发明的动力线芯和控制线芯中心分别设置双层的冷却管，双层冷却管中可选择相同或不同冷却液，液体流向相反，可降低动力线芯和控制线芯温度，有效提升充电效率，延长电缆使用寿命；

(7)本发明的动力线芯中的冷却管、控制线芯中的冷却管和复合冷却管外均聚酰胺纤维编织加强，聚酰胺纤维具有耐热性好、耐磨损、摩擦系数低且回弹性好等优点，提升冷却管抗拉性能，编织后冷却管的表面更加圆整、平滑，减小冷却管和线芯之间的摩擦力，提高冷却管使用寿命，确保电缆稳定性；

(8)本发明在电缆中心位置设置光纤单元，可随时监测电缆充电过程中的温度，达到温度上限时停止充电，保证电缆使用安全性；光纤单元采用多模或单模芳纶丝编织加强、不锈钢管铠装保护光纤，具有优异的抗压和抗拉性能，确保光纤单元稳定性；

(9)本发明生产出的电缆散热性能强，充电效率高，寿命长。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，包括由动力线芯1、控制线芯2、接地线芯3、辅助线芯4、复合冷却管5和光纤单元6绞合而成的主缆芯及依次包覆于主缆芯外部的加强型的主缆芯包带7和护套8，主缆芯的间隙内填充散热性良好的缆芯填充9。

动力线芯1设有两根，两根动力线芯1与一根控制线芯2以三角形三等分排列且两两相切；接地线芯3设有一根，设置在两根动力线芯1的间隙中，接地线芯3与两侧的动力线芯1相切；辅助线芯4设有两根，分别设置在控制线芯2与两根动力线芯1之间的间隙中；复合冷却管5设有两根，分别设置在接地线芯3与两根动力线芯1之间的间隙中，复合冷却管5内填充有冷却剂；光纤单元6设有一根，设置在两两相切的动力线芯1和控制线芯2围成的中心位置，光纤单元6位于主缆芯的中心。

动力线芯1包括若干个绞合的动力线芯导体1-1以及包裹在动力线芯导体1-1外的动力线芯隔离层1-4和动力线芯绝缘层1-5，其中，动力线芯导体1-1由六个铜导体股线单元和一根动力线芯中心冷却管1-3以1+6形式绞合而成，动力线芯中心冷却管1-3设置在绞合中心位置，也位于动力线芯1的中心位置，动力线芯中心冷却管1-3具有双层结构，内、外两层内部的冷却液的流速相同，方向相反，每个铜导体股线单元均由六根铜导体束线单元和动力线芯束线冷却管1-2以1+6形式绞合而成，动力线芯束线冷却管1-2设置在中心位置。

绞合的动力线芯导体1-1外绕包无纺布形成动力线芯隔离层1-4。

动力线芯绝缘层1-5采用薄壁型辐照交联聚烯烃材料，具有高强度、高回弹性、绝缘厚度小、绝缘线芯外径小且环保无毒安全等性能。

控制线芯2包括一根控制线芯缆芯、两根控制线芯冷却管2-1以及两根控制线芯支撑填充件2-2，一根控制线芯缆芯、两根控制线芯冷却管2-1与两根控制线芯支撑填充件2-2绞合后绕包加强型无纺布构成控制线缆包带2-7。

控制线芯缆芯由六根绝缘线芯和一根控制线芯中心冷却管2-5以1+6结构绞合而成，绞合后再在外部绕包控制线芯导体包带2-6，控制线芯中心冷却管2-5设置在控制线芯缆芯的中心位置，具有双层结构，内层、外层内的冷却液流速相同，方向相反。

控制线芯中的每根绝缘线芯均包括控制线芯导体2-3和挤包于控制线芯导体2-3外部的控制线芯绝缘层2-4，控制线芯绝缘层2-4采用薄壁型辐照交联聚烯烃材料，具有高强度、高回弹性、绝缘厚度小、绝缘线芯外径小且环保无毒安全等性能。

控制线芯支撑填充件2-2为高弹性硅胶材料，具有支撑及填充作用，用于支撑控制线芯冷却管2-1，较小受动力线芯1的挤压，控制线芯支撑填充件2-2填充在控制线芯2中，使控制线芯2保持圆整且与动力线芯1的外径一致。

接地线芯3包括接地线芯导体3-1及挤包于接地线芯导体3-1外部的接地线芯绝缘层3-2，接地线芯绝缘层3-2采用薄壁型辐照交联聚烯烃材料，具有高强度、高回弹性、绝缘厚度小、绝缘线芯外径小且环保无毒安全等性能。

辅助线芯4设置两根，由两根辅助绝缘线芯和一根辅助线芯冷却管4-3绞合而成，绞合后绕包辅助线芯包带4-4，每根辅助绝缘线芯均包括辅助线芯导体4-1及挤包于辅助线芯导体4-1外部的辅助线芯绝缘层4-2，辅助线芯绝缘层4-2采用辐照交联聚烯烃材料。

光纤单元6采用多模或单模芳纶丝编织加强、不锈钢管铠装保护光纤，具有优异的抗压和抗拉性能，确保光纤单元6的使用稳定性。

动力线芯1中的冷却管、控制线芯2中的冷却管、辅助线芯4中的冷却管和复合冷却管5均采用耐水性硅橡胶复合管，管外均采用聚酰胺编织加强。

护套8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，耐摩、耐水、耐霉菌性能强。

一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1：制备动力线芯1、控制线芯2和辅助线芯4中的所有冷却管和复合冷却管5；

S2：制备动力线芯1、控制线芯2、接地线芯3和辅助线芯4；

S3：将动力线芯1、控制线芯2、接地线芯3和辅助线芯4和复合冷却管5及光纤单元6绞合成为主缆芯，并在间隙中填充缆芯填充9，然后在主缆芯外绕包主缆芯包带7；

S4：在主缆芯包带7外挤包护套8。

步骤S1中，冷却管的制备方法为：采用耐水性硅橡胶分别挤出硫化为壁厚(双层的冷却管内外壁厚相同)为0.2～0.4mm的管体，管体的直径根据动力线芯1中的冷却管、控制线芯2中的冷却管、辅助线芯4中的冷却管和复合冷却管5的直径需要具体设定，挤出后在管体外编织聚酰胺加强纤维，编织角度40～50°，编织密度不小于90％。

步骤S2中，动力线芯1的制备方法为：首先制作铜导体股线单元，由尼霍夫束丝机将铜单丝束绞成铜导体束线单元，铜导体股线单元由六根铜导体束线单元和一根动力线芯束线冷却管1-2以1+6形式绞合而成，铜单丝的丝径为0.195～0.198mm，绞合节距12～14倍股线外径；再由六根铜导体股线单元和一根动力线芯中心冷却管1-3以1+6形成绞合而成动力线芯导体1-1，绞合节距13～15倍动力线芯导体外径；绞合完成后绕包加强型无纺布层，形成动力线芯隔离层1-4，绕包搭盖率20～30％，再在动力线芯隔离层1-4外挤压式挤出薄壁型辐照交联聚烯烃材料，形成动力线芯绝缘层1-5，厚度1.0～1.2mm。

步骤S2中，控制线芯2的制备方法为：首先制作铜导体束线，由尼霍夫束丝机将铜单丝束绞成铜导体束线，铜导体束线单丝丝径0.143～0.145mm，绞合节距12～14倍束线外径，得到控制线芯导体2-3；在控制线芯导体2-3外挤出控制线芯绝缘层2-4，厚度0.4～0.6mm，挤压式生产，最终得到绝缘线芯；进一步的将六根绝缘线芯和一根控制线芯中心冷却管2-5以1+6形式绞合成缆，再在外部绕包加强型无纺布构成的控制线芯导体包带2-6，绕包搭盖率15～20％，得到控制线芯缆芯，再将绕包的控制线芯缆芯和控制线芯冷却管2-1和控制线芯支撑填充件2-2绞合成缆，成缆后在外部绕包加强型无纺布构成控制线缆包带2-7，绕包搭盖率40～50％。

步骤S2中，接地线芯3的制备方法为：首先制作铜导体束线，由尼霍夫束丝机将铜单丝束绞成铜导体束线，导体束线单丝丝径0.143～0.145mm，绞合节距12～14倍束线外径，得到接地线芯导体3-1；在接地线芯导体3-1外挤出接地线芯绝缘层3-2，厚度0.5～0.7mm，挤压式生产。

步骤S2中，辅助线芯4的制备方法为：首先制作铜导体束线，由尼霍夫束丝机将铜单丝束绞成铜导体束线，导体束线单丝丝径0.143～0.145mm，绞合节距12～14倍束线外径，得到辅助线芯导体4-1；在辅助线芯导体4-1外挤出辅助线芯绝缘层4-2，厚度0.2～0.4mm，挤压式生产；进一步的将两根绝缘线芯和一根辅助线芯冷却管4-3绞合成缆，再在外层绕包加强型无纺布构成的辅助线芯包带4-4，绕包搭盖率15～20％。

步骤S3中，主缆芯包带7采用聚酯型无纺布，绕包搭盖率15～20％。

步骤S4中，护套8采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶材料，厚度2.5～3.0mm，挤压式生产。

本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，包括由若干根动力线芯、控制线芯、接地线芯、辅助线芯、复合冷却管和光纤单元绞合而成的主缆芯及依次包覆于主缆芯外部的主缆芯包带和护套，所述主缆芯的间隙内填充缆芯填充，动力线芯、控制线芯和辅助线芯内分别设置冷却管，动力线芯分别与控制线芯和接地线芯相切设置，控制线芯两侧设置有辅助线芯，复合冷却管设置于动力线芯与接地线芯之间的间隙中，光纤单元设置于动力线芯与控制线芯之间的间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，所述动力线芯设有两根，控制线芯设有一根，两根动力线芯与一根控制线芯以三角形三等分排列且两两相切；所述接地线芯设有一根，设置在两根动力线芯的间隙中，接地线芯与两侧的动力线芯相切；所述辅助线芯设有两根，分别设置在控制线芯与两根动力线芯之间的间隙中；所述复合冷却管设有两根，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冷却剂；所述光纤单元设有一根，设置在两两相切的动力线芯和控制线芯围成的中心位置，光纤单元位于主缆芯的中心。

3.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，所述动力线芯包括若干个绞合的动力线芯导体以及包裹在动力线芯导体外的动力线芯隔离层和动力线芯绝缘层，所述动力线芯导体由六根铜导体股线单元和一根动力线芯中心冷却管以1+6形式绞合而成，动力线芯中心冷却管设置在绞合中心位置，动力线芯中心冷却管具有双层结构且其内、外两层内部的冷却液的流速相同，方向相反。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，每个铜导体股线单元均由六根铜导体束线单元和动力线芯束线冷却管以1+6形式绞合而成，动力线芯束线冷却管设置在中心位置。

5.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，所述控制线芯包括一根控制线芯缆芯、两根控制线芯冷却管以及两根控制线芯支撑填充件，一根控制线芯缆芯、两根控制线芯冷却管与两根控制线芯支撑填充件绞合后绕包加强型无纺布构成控制线缆包带。

6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，所述控制线芯缆芯由六根绝缘线芯和一根控制线芯中心冷却管以1+6结构绞合而成，外部绕包控制线芯导体包带，控制线芯中心冷却管设置在控制线芯缆芯的中心位置，具有双层结构，内层、外层内的冷却液流速相同，方向相反。

7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，每根绝缘线芯均包括控制线芯导体和挤包于控制线芯导体外部的控制线芯绝缘层。

8.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，所述接地线芯包括接地线芯导体及挤包于接地线芯导体外部的接地线芯绝缘层。

9.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆，其特征在于，所述辅助线芯由两根辅助绝缘线芯和一根辅助线芯冷却管绞合而成，绞合后绕包辅助线芯包带，每根辅助绝缘线芯均包括辅助线芯导体及挤包于辅助线芯导体外部的辅助线芯绝缘层。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种新能源汽车智能监测液冷大功率充电电缆的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备动力线芯、控制线芯和辅助线芯中的所有冷却管和复合冷却管；

S2：制备动力线芯、控制线芯、接地线芯和辅助线芯；

S3：将动力线芯、控制线芯、接地线芯和辅助线芯和复合冷却管及光纤单元绞合成为主缆芯，并在间隙中填充缆芯填充，然后在主缆芯外绕包主缆芯包带；

S4：在主缆芯包带外挤包护套。

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