摘要：本文介绍了新能源汽车车内高压软电缆的特性要求、电缆结构材料选择、设计和生产中需要注意的问题和解决措施。
关键词：新能源汽车 高压电缆
一、引言
随着国家低碳经济的发展需求，近几年新能源汽车越来越受到社会的青睐，为了增加续航里程和性能体验，新能源汽车采用了高容量电池、高电压电动驱动、大电流传输设计方案，这样也需要高电压DC 1500V、大电流、耐高温的电缆进行传输。本文主要就新能源汽车车载高压连接线的标准规范、性能要求、生产等方面进行研究。
二、新能源汽车车载高压线标准规范
新能源汽车车辆用电缆，目前国家标准主要有2个，一个是GB/T 25085-2010/ISO 6722：2006《道路车辆60V和600V单芯电线》，另外一个是GB/T 25087-2010/ISO 14572:2006《道路车辆 圆形、屏蔽和非屏蔽的60V和600V多芯护套电缆》。目前的新能源汽车车载高压线电压等级提高到了1500V，绝缘耐温等级为125℃，明显上述国家标准也无法满足快速市场发展需求。虽然有一些企业制定了自己的企业标准，但行业上产品质量层次不齐。汽车行业为了解决行业上层次不齐的质量问题，在2016年出台了行业标准QC/T 1037-2016《道路车辆用高压电缆》，基本囊括了客户的所有技术要求，让行业接受还需一定时间。现阶段主要按照上述规范和双方的特殊要求进行定制生产。
三、新能源汽车车载高压线特性要求
根据相关规范设计要求，电缆通常为单芯（也有多芯结构）；电缆分为有带屏蔽和不带屏蔽两种。电缆规格范围为1.5～120mm2。本文就典型规格DC 1500V 带屏蔽1×50mm2进行分析和说明。
根据上述电缆标准和客户的一些技术要求，新能源汽车车载高压软线一般需要具备和满足如下特性指标：
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四、电缆结构设计及材料选择
1.电缆结构特点
导体一般设计采用符合GB/T 3953规定的TR或者GB/T4910规定的TXR的铜丝绞合而成；绝缘采用橙色无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃绝缘料；绝缘外一层聚酯带重叠绕包，聚酯带外进行镀锡铜丝编织，为获取更好的屏蔽效果，编织外还设计有铝箔或者铝塑带绕包；护套层设计为橙色无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃护套。
上述结构看似简单，如需满足上述指标性能，需对材料、设备、生产、工艺方法等进行认真细致的分析研究，才能生产出合格的产品。
2.材料选择
导体 为了使电缆柔软，导体采用符合QC/T 1037-2016《道路车辆用高压电缆》的规定。铜丝采用无氧铜拉制，退火均匀，才能确保电缆成品的柔韧性。我公司采用了江西铜业公司的铜杆，牌号为T1，纯度为99.95%的无氧铜。
绝缘 绝缘材料了橙色（1505U）无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃绝缘料。
屏蔽 首先采用镀锡铜丝编织，编织密度不小于85%，编织外重叠绕包一层耐高温铝塑带。
护套 采用为橙色（1505U）无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃绝护套料，护套氧指数≥35%，硬度为85A。要求护套的耐各种化学物品，比如耐油试验、耐电池酸碱试验等，对护套的选择是个非常大的考验。最好能选择大企业材料，并做过该系列性能试验的护套材料。护套材料的选择在很大程度上决定了电缆性能是否满足标准规范要求。
五、 设计和生产过程中需要注意的问题
新能源汽车车载高压电缆在20℃导体直流电阻、电缆外径控制、耐油特性、老化性能等指标上有特定要求，在设计和生产过程中要特别注意。目前行业上典型的电缆规格以1500V 带屏蔽1×50mm2规格居多，下面就1500V 带屏蔽1×50mm2为例，进行分析和说明。
1. 导体结构设计
新能源汽车车载高压电缆导体单丝直径、20℃导体直流电阻和GB/T3956-2008是有区别的。另外导体外径也有特殊要求，所以导体结构需要单独设计。下表是部分新能源汽车车载高压电缆DC1500V 带屏蔽导体的一些技术参数，其它详见QC/T 1037-2016《道路车辆用高压电缆》。
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注1：单丝根数允许有偏差，但不超过标称值的±5%。
2.电缆外径控制
为了减小电缆在新能源汽车中的所占的体积和与接线端子良好的匹配，标准QC/T 1037-2016《道路车辆用高压电缆》对电缆外径控制非常严格。按照常规思路设计和生产，达不到规范和客户要求的外径，需要对各个工序严格控制。为了以DC1500V 带屏蔽1×50mm2电缆为例，标准要求电缆外径为15.7～18.0mm，实际供货通常按照17.0～18.0mm执行，而按照正常生产开机电缆外径一般在18.5mm以上。
首先，导体外径的控制 普通第6种软铜导体的实际生产外径通常都比上述标准同规格的导体外径大，电缆DC1500V 1×50mm2所用的线鼻子内径较多为9.8mm左右，为了满足装配需要，电缆导体外径需要控制到9.8mm以内，按照常规的第6种软铜导体设计，导体外径通常为10.5mm，无法满足设计和装配要求。为解决该问题，第一、要采用铜纯度高的铜材质，导电性能优良，导体外径能达到一定的控制，第二，绞线时采用合适尺寸的钢质的并线模或者钨钢模稍微紧压，生产的导体外观圆整无毛刺，且外径也可比常规设计小0.6mm达到9.6mm，满足要求。
其次，绝缘厚度的控制 标准QC/T 1037-2016《道路车辆用高压电缆》对电缆的绝缘外径的上下限也进行了规定。为了保证外径均匀性、绝缘外观、外径等，绝缘采用了挤压式生产，可以获得较好外观和外径控制。必须严格控制绝缘的偏心率，最好能控制在10%以内。挤压配模参数可以参考如下：
D0=d0+（1～1.5）mm
D1=d1+2P-(0.1～0.2)mm
式中, D0 为模芯内径mm，D1为模套内径mm，P为挤出厚度mm，d0为缆芯外径，d1为模芯承径部分外径mm。
最后，护套外径的控制 电缆外径是否能达到控制，护套挤出是最关键的一环。为了电缆外径满足标准规范要求，导体工序、绝缘工序、编织和绕包工序必须严格按照工艺文件进行控制，前工序达不到要求，挤出护套时就无法解决了，只能重新投入。采取的控制措施，一是，护套挤出采用免调模具是不错的选择，能获得不错的偏心率，厚度比较均匀；二是，在线红外测径仪必须要配置使用，能实时监控电缆外径。我们就典型规格DC 1500V 带屏蔽1×50mm2电缆，工艺要求电缆外径为17.0～18.0mm，也可以参考上面的配模公式，我们选择了14.0mm的挤压模芯，17.8mm的挤压模套，生产出了外观和外径控制都非常不错的电缆。
通过上述一些措施，电缆的绝缘 、护套层厚度和偏心率可以满足标准要求，电缆的外径也能控制在工艺要求内。
3.颜色纯正的绝缘和护套
在新能源汽车行业，对于车载高压电缆绝缘和护套颜色要求为醒目的橙色，色号可以参考潘通色卡色号的1505U。由于材料厂家的质量参差不齐，材料厂家的1505U橙色也存在一定的差别，挤出时颜色纯正，材料经过辐照后就有一定的变色，不符合工艺要求。所以选择材料厂家时，要经过挤出并经过辐照，再比对潘通色卡。
4.护套表面存在杂色和纵向纹路
生产的电缆，护套表面经常出现目力可见的黑色或者其它颜色的颗粒，也存在由于模套质量原因造成的电缆护套表面出现纵向的纹路等问题，电缆外观无法满足要求。该产品安装在新能源汽车电气连接，对电缆的外观要求非常高，不能按照对常规电力电缆、控制电缆等的电缆外观质量水平来要求。
首先，生产前，需对挤出机的加料筒、下料口、螺杆、螺筒、机头、模具进行彻底清理，不能出现任何其它颜色的材料颗粒，否则挤出使把把其它颜色带出附到护套表面。有条件的可以采用专机专用。
其次，对于线经过的各种导轮进行清洗或者更换新的，牵引皮带应包裹拉丝膜或者其它干净的棉布，冷却水也需要更换新鲜的，收线的盘具筒体和侧板必须包裹防护品，比如拉伸模。通过上述措施，防止外界因素对电缆护套造成颜色污染。
最后，电缆表面出现纵向的纹路的问题，通常是模具不光滑或者模具有缺陷造成。和料接触的模套内壁的粗糙度按照0.8设计可以满足要求。
5.电缆印字效果差
为了获取更加美观清晰的印字效果，我公司采用了印字轮印字，印字效果非常好。对于稍微大一点外径的电缆，一些企业已经很少用印字轮印字了，生产过程中容易出现字体无法印全、印字模糊的问题。印字轮印标不良现象产生原因及解决办法见下表；
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六、结论
新能源汽车车载高压电缆，结构虽然简单，但是生产出合格的产品非常不容易。通过对材料性能分析、合理工艺设计、严格控制生产过程，对容易出现的问题提前做好应对措施，能生产出符合规范和客户要求的产品。我公司已经成功开发了新能源汽车车载高压电缆DC1500V带屏蔽1×50mm2的电缆，并经过了第三方质量监督检验机构检验，在国内一些项目上成功运行，质量指标优良，性能稳定，完全满足使用要求。
参考文献
[1] 薄壁绝缘汽车线的生产 郑新明 电线电缆 2004年第5期
[2] 道路车辆用高压电缆 QC/T 1037-2016
[3]电动汽车用高压电缆的设计和开发 张晋，陶兆增，刘雨双，倪志锋 光纤与电缆及其应用技术 2015年底6期
[4] 电动汽车用高压电缆的设计和开发施爱伟 福建质量管理, 2016年第16期
论文作者:李志现
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
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