智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆及生产工艺

摘要

本发明涉及智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆，由内到外依次包括缆芯、绕包带和护套；所述缆芯的内部设置有增强单元，所述缆芯包括地线芯、控制线芯组、动力线芯和回流管；所述地线芯为一根，且位于所述绕包带内部的一端，所述地线芯的一侧设置有两根所述动力线芯，所述地线芯的两侧设置有所述控制线芯组，所述动力线芯远离所述地线芯的一侧为所述回流管。本发明通过增强单元将充电桩和连接器连接，增强单元承受拉力，有效的避免了移动使用过程中动力线芯绝缘和回流管与连接器脱落、控制线芯断芯的问题的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是涉及智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆及生产工艺。

背景技术

近年来新能源汽车高速发展，充电速度慢严重影响用户的体验、降低了充电桩的使用效率，传统的直流充电电缆通电电流不超过250A，充电时间超过2h。为了提升充电速度可采用增大导体截面的方法，但是会增加充电电缆的重量，使用非常不便，因此采用液体冷却的方式可大幅提升载流量，降低充电电缆的直径和重量，提升用户的使用体验。

但是液冷大功率充电电缆在使用过程中会出现弯曲、拖拽和卷绕等情况，容易发生冷却管与连接器脱落、冷却管破裂等导致液体泄露，控制线芯在移动使用过程中会出现断芯问题，冷却液体流量的稳定性也影响导体的冷却效果，都会影响新能源汽车的充电安全。因此有必要设计一种新型的液冷大功率充电电缆及生产工艺。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆，由内到外依次包括缆芯、绕包带和护套；所述缆芯的内部设置有增强单元，所述缆芯包括地线芯、控制线芯组、动力线芯和回流管；所述地线芯为一根，且位于所述绕包带内部的一端，所述地线芯的一侧设置有两根所述动力线芯，所述地线芯的两侧设置有所述控制线芯组，所述动力线芯远离所述地线芯的一侧为所述回流管。

通过采用上述技术方案，位于电缆中心的增强单元，能够将充电桩和连接器连接在一起，通过增强单元承受拉力，有效的避免了移动使用过程中动力线芯绝缘和回流管与连接器脱落、控制线芯断芯的问题。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增强单元设置在地线芯和动力线芯间隙，所述增强单元呈绳、编织或网格状。

通过采用上述技术方案，呈绳、编织或网格状的增强单元能够充分分担外部的拉力，并且采用纤维或者钢丝提高设备的抗压能力，避免在拉伸过程中发生断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述地线芯包括地线导体和地线绝缘，若干根所述地线导体安装在所述地线绝缘的内部。所述控制线芯组由至少四根控制线芯组成，所述控制线芯可分配成多个单元控制线芯对设置在地线芯、动力线芯和回流管间隙，所述控制线芯由控制线芯导体和控制线芯绝缘组成，若干根所述控制线芯导体安装在所述控制线芯绝缘的内部。

通过采用上述技术方案，地线导体和地线绝缘组成的地线芯和由控制线芯导体和控制线芯绝缘组成的控制线芯具有传输稳定，散热效果较高的特点。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述动力缆芯包括动心线芯导体、铜丝编织层、冷却液体流道、支撑件和动力线芯绝缘，若干根所述动心线芯导体安装在所述铜丝编织层的内部，所述铜丝编织层的外部为所述冷却液体流道，若干个所述支撑件沿圆周方向均匀设置在所述冷却液体流道的内部，所述冷却液体流道外部为所述动力线芯绝缘；所述冷却液体流道和回流管的内部有冷却液体，所述动力线芯绝缘和回流管均采用辐照交联的特种聚烯烃材料制成。

通过采用上述技术方案，动力缆芯导体外增加铜丝编织层，可以避免移动使用铜导体发生松散而降低液体流量，确保导体温度的稳定，动力线芯绝缘和回流管长期浸泡在高温冷却介质中，会发生机械性能下降和材料溶胀，本发明的电缆的动力线芯绝缘和回流管采用辐照交联的特种聚烯烃材料，满足在158℃热空气老化7天抗拉强度和断裂伸长率保留率≥70％，在120℃冷却液体浸泡7天后抗拉强度和断裂伸长率保留率≥70％，溶胀率≤10％，有效的保证了长期使用的安全性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述绕包带采用润滑绕包纸，其搭盖率为10％～30％。

通过采用上述技术方案，绕包带采用润滑绕包纸，搭盖率为10％～30％，可以满足护套的自动剥离，便于自动化生产，提升生产效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述护套采用TPU材料制成。

通过采用上述技术方案，护套采用TPU材料，具有优异的耐油性、机械强度、耐磨性和低温性能，长期在地上刮磨护套无损伤，低温下具有优异的柔软度，油污腐蚀机械性能下降小，护套厚度降低40％以上，电缆外径小且轻便，提升了客户使用的体验度。本发明的另一目的是提供一种智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆的生产工艺，包含以下步骤：

步骤一：确定如权利要求所述的电缆结构；

步骤二：制作地线导体、控制线芯导体和动心线芯导体；

步骤三：制作动力线芯绝缘和回流管；

步骤四：在地线导体外挤出地线绝缘，控制线芯导体外挤出控制线芯绝缘；

步骤五：对地线绝缘、线芯绝缘、动力线芯绝缘和回流管进行辐照交联；

步骤六：在动心线芯导体外编织铜丝编织层；

步骤七：在编织铜丝编织层外制作支撑件，其具体方法是在编织铜丝编织层外将支撑件缠绕或者平拖在编织铜丝编织层的外部；

步骤八：将支撑件穿入动力线芯绝缘中；

步骤九：将控制缆芯分组成缆，制成控制线芯对；

步骤十：对增强单元、地线芯、控制线芯组、动力线芯和回流管进行总成缆，并绕包绕包带；

步骤十一：绕包带外挤出护套。

通过采用上述技术方案，支撑件呈螺旋缠绕或者与导体平行排列，避免冷却液体流道不会因电缆弯曲或者外力机械压力导致流量变化，保证了稳定而优异的冷却效果。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

(1)本发明的电缆中心设置增强单元，增强单元将充电桩和连接器连接，增强单元承受拉力，有效的避免了移动使用过程中动力线芯绝缘和回流管与连接器脱落、控制线芯断芯的问题。

(2)本发明采用铜丝编织层、支撑件和动力线芯绝缘形成冷却液体流道，冷却液将动力缆芯导体浸泡，保证了最佳的冷却效果，35平方毫米的铜导体载流量可达到600A，电缆表面温度不超过60℃，导体载流量提升4倍以上。

(3)本发明在动力缆芯导体外增加铜丝编织层，可以避免移动使用铜导体发生松散而降低液体流量，确保导体温度的稳定。

(4)导体在动力线芯绝缘本发明设置了支撑件呈螺旋缠绕或者与导体平行排列，避免冷却液体流道不会因电缆弯曲或者外力机械压力导致流量变化，保证了稳定而优异的冷却效果。

(5)动力缆芯绝缘和回流管长期浸泡在高温冷却介质中，会发生机械性能下降和材料溶胀，本发明电缆的动力线芯绝缘和回流管采用辐照交联的特种聚烯烃材料，满足在158℃热空气老化7天抗拉强度和断裂伸长率保留率≥70％，在120℃冷却液体浸泡7天后抗拉强度和断裂伸长率保留率≥70％，溶胀率≤10％，有效的保证了长期使用的安全性。

(6)本发明电缆的绕包带采用润滑绕包纸，搭盖率为10％～30％，可以满足护套的自动剥离，便于自动化生产，提升生产效率。

(7)本发明电缆的护套采用TPU材料，具有优异的耐油性、机械强度、耐磨性和低温性能，长期在地上刮磨护套无损伤，低温下具有优异的柔软度，油污腐蚀机械性能下降小，护套厚度降低40％以上，电缆外径小且轻便，提升了客户使用的体验度。

(8)本发明电缆采用液体冷却，相同截面的导体，载流量提升4倍以上，电缆重量可降低40％以上，外径减小30％以上，提升了充电效率，使用更加轻便。

(9)本发明电缆的动力线芯绝缘，同时兼具绝缘和通冷却液体双重作用，可大幅降低电缆外径和重量，使用更加轻便。

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为本发明的电缆结构示意图。

附图中标号为：增强单元1、缆芯2、地线芯21、地线导体21-1、地线绝缘21-2、控制线芯组22、控制线芯导体22-1、控制线芯绝缘22-2、动力线芯23、动心线芯导体23-1、铜丝编织层23-2、冷却液体流道23-3、支撑件23-4和动力线芯绝缘23-5、回流管24、绕包带3、护套4

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种智慧能源新能源汽车用液冷大功率充电电缆，由内到外依次为由内到外依次为增强单元1、缆芯2、绕包带3、护套4；缆芯2包括：地线芯21、控制线芯组22、动力线芯23和回流管24；地线芯21包括：地线导体21-1和地线绝缘21-2；控制线芯组22包括：控制线芯导体22-1和控制线芯绝缘22-2；动力缆芯23包含：动心线芯导体23-1、铜丝编织层23-2、冷却液体流道23-3、支撑件23-4和动力线芯绝缘23-5。电缆的内部并排设置有两个动力线芯23，动力线芯23的一侧为回流管24，另一侧为地线芯21，地线芯21的两侧为控制线芯组22，增强单元1设置在地线芯21和动力线芯23间隙，增强单元1为绳、编织或网格状，可以为纤维或者钢丝，保证设备的抗压能力。控制线芯组22由至少4根控制线芯组成，控制线芯可分配成多个单元控制线芯对设置在地线芯21、动力线芯23和回流管24间隙。冷却液体流道23-3和回流管24通冷却液体，冷却液体可以为二甲基硅油、机油、水和乙二醇混合液等。支撑件23-4为至少1根圆形铜丝或铜型线或圆形铝丝或铝型线或高分子材料条，呈螺旋缠绕或者与导体平行排列，避免冷却液体流道不会因电缆弯曲或者外力机械压力导致流量变化，保证了稳定而优异的冷却效果。铜丝编织层23-2、支撑件23-4和动力线芯绝缘23-5形成冷却液体流道23-3，该动力线芯绝缘23-5，同时兼具绝缘和通冷却液体双重作用，可大幅降低电缆外径和重量，使用更加轻便，动力线芯绝缘23-5和回流管24采用辐照交联的特种聚烯烃材料，满足在158℃热空气老化7天抗拉强度和断裂伸长率保留率≥70％，在120℃冷却液体浸泡7天后抗拉强度和断裂伸长率保留率≥70％，溶胀率≤10％。绕包带3采用润滑绕包纸，搭盖率为10％～30％，可以满足护套的自动剥离，便于自动化生产，提升生产效率。护套4采用TPU材料，具有优异的耐油性、机械强度、耐磨性和低温性能，长期在地上刮磨护套无损伤，低温下具有优异的柔软度，油污腐蚀机械性能下降小，护套厚度降低40％以上，电缆外径小且轻便，提升了客户使用的体验度。本发明电缆采用液体冷却，相同截面的导体，载流量提升4倍以上，电缆重量可降低40％以上，外径减小30％以上，提升了充电效率，使用更加轻便。

其生产工艺，包含以下步骤：

步骤一：确定如图1所示的电缆结构及前述的材质选择；

步骤二：制作地线导体21-1、控制线芯导体22-1和动心线芯导体23-1；

步骤三：制作动力线芯绝缘23-5和回流管24；

步骤四：地线导体21-1外挤出地线绝缘21-2，控制线芯导体22-1外挤出控制线芯绝缘22-2；

步骤五：地线绝缘21-2、线芯绝缘22-2、动力线芯绝缘23-5和回流管24进行辐照交联；

步骤六：动心线芯导体23-1外编织铜丝编织层23-2；

步骤七：编织铜丝编织层23-2制作支撑件23-4，制作支撑件23-4的方法为：在编织铜丝编织层23-2外将支撑件23-4缠绕或者平拖在编织铜丝编织层23-2外；

步骤八：支撑件23-4穿入动力线芯绝缘23-5中，首先在动力线芯绝缘23-5采用穿线机穿入直径2mm的钢丝绳，然后将钢丝绳将动心线芯导体23-1、编织铜丝编织层23-2和支撑件23-4整体连接，最后拉入动力线芯绝缘23-5内，加工非常方便，提升了生产效率；

步骤九：控制缆芯分组成缆，制成控制线芯对；

步骤十：增强单元1、地线芯21、控制线芯组22、动力线芯23和回流管24进行总成缆，并绕包绕包带3，总成缆的制作方法：地线芯21、2根动力线芯23装在1250mm盘上，控制线芯对和2根回流管24装在630mm盘上，1250盘张力为30～40N，630mm盘张力为10～20N，成缆节距为总成缆外径的10～30倍，最后绕包绕包带3，根据不同的规格采用不同大小的盘具，同时采用磁滞张力控制，保证了成缆圆整，减小了控制线芯对和2根回流管成缆导致的损伤，有效的延长了电缆的使用寿命；

步骤十一：绕包带3外挤出护套4，采用挤压式生产，挤出温度175℃。

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。