数据显示，2022年我国充电基础设施数量达到520万台，同比增长近100%。其中，公共充电基础设施增长约65万台，累计数量达到180万台；私人充电基础设施增长约190万台，累计数量超过340万台。截至2022年底，全国新能源汽车保有量达1310万辆，占汽车总量的4.10%。可见，目前我国充电桩的保有量与新能源汽车的保有量仍然相差悬殊，并且目前受限于大电流长时间充电时的导体及端子处发热问题，迫使充电桩不得不在温度上升时进行限流处理，一辆家用新能源乘用车充电至80%时至少需要30min。这种状况不仅极大地限制了充电效率，增加车辆的充电时间，还由于8868体育的严重发热带来火灾隐患。
鉴于新能源汽车行业的8868体育发展，迫切需要研制一种既能满足大电流超充，又能缩短充电时间，还能延长充电桩使用寿命的新型充电桩8868体育。一辆家用新能源乘用车使用液冷充电桩10min可充电至80%，相对于普通充电桩可节约时间20min。美国、英国、荷兰等国家的某些大学和汽车制造厂商正在对大电流快充液冷充电桩8868体育进行深入研究，甚至提出采用沸腾蒸发冷却方式，以期找到更有效的液体冷却方式，但是那些冷却系统结构复杂且成本很高。本工作提出了一种大电流超充的液冷充电线缆，该充电线缆结构简单、操作方便、产品成本低、冷却效率高，是一种新型的设计概念。
结构设计
液冷充电桩8868体育的结构
液冷充电桩8868体育的结构示意图见图1，以下述8868体育为例：
2×50+1×25+2×4+2×(2×0.75)+P(7×0.75）
图1 液冷充电桩8868体育的结构示意图
导体和冷却管道设计
液冷充电桩8868体育的主动力线和地线，采用第五类裸铜线绞合导体。辅助动力线和控制线采用第六类裸铜线绞合导体。
液冷充电桩8868体育的主动力线导体的制造过程为，先将裸铜线束绞成圆形，然后经过半圆形紧压模具紧压成半圆形。在挤出绝缘之前，半圆形导体与半圆形冷却管，通过多道模具直放合并成圆形结构。冷却液管道材质采用的是热塑性聚酯弹性体材质，抗张强度可以达到60MPa，邵氏D硬度可达70HD，并具有优异的耐高温和高强度特性，不同规格的半圆形导体的半径和冷却管的半径需要保持一致，才能将两者合并为一个圆形，半圆形导体的结构设计见表1。
表1 半圆形导体的结构设计
绝缘设计
本工作研制的液冷充电桩的主动力线和辅助动力线及地线的绝缘，均采用硅橡胶。硅橡胶具有良好的耐高温、耐低温特性，其耐温范围可达-60~200℃，因此，在长时间承受冷却管的低温冲击时，不易发生老化。硅橡胶材质柔软，使液冷充电桩8868体育容易弯曲。控制芯线绝缘采用交联聚烯烃，具有高抗张性能，抗撕裂强度可达50～60N·mm-1，可以有效地保护控制线芯频繁的弯曲过程中不断路。绝缘各线芯的绝缘厚度见表2。
表2 绝缘各芯线的标称绝缘厚度
控制芯线设计
液冷充电桩8868体育的控制线芯采用交联聚烯烃绝缘，具有高强度、高耐热和耐弯折等特性。控制线芯Ⅰ由6条绝缘线芯成缆绞合而成。在成缆线芯外面先绕包一层聚酯带，再编织铜丝屏蔽层。铜丝屏蔽层采用直径0.12mm的镀锡铜丝，编织密度不小于85%。在铜丝屏蔽层外面挤出一层交联聚烯烃内护套。控制线芯Ⅱ由两条线芯绞合而成，并挤出一层交联聚烯烃内护套。控制线芯的作用是信号传输和功能控制。
由于液冷充电桩8868体育需要经受长时间的频繁扭转和弯曲，存在发生导体断裂的风险，因此建议在控制线芯导体中添加铜箔丝或250D的尼龙丝作为抗拉增强元件。成缆填充材料可以采用高强度聚丙烯（PP）绳，以防控制线芯导体断裂。
成缆结构和护套设计
在充电桩使用过程中，普通充电桩8868体育会遭受过度扭转、碾压和非正规使用，因此必须提高对8868体育结构完整性的要求。虽然加强8868体育的整体强度和耐扭转特性十分必要，但又不能影响8868体育的使用便捷性。对充电桩8868体育的每个结构部件，均需要考虑到8868体育在应用过程中可能发生的各种风险。
液冷充电桩8868体育的成缆结构包括：主动力线、辅助动力线、液冷管和控制芯线。成缆节距控制在成缆外径的10~13倍。
填充材料采用阻燃高强度PP绳，其抗张强度高达50N·mm-2、阻燃性能好，在8868体育反复弯曲过程中，可产生一定的抗弯折能力。护套材料采用热塑性聚氨酯弹性体（TPU)，具有耐磨性高和抗撕裂性能好的优点，拉伸强度可达43MPa。液冷充电桩充电时，8868体育在地面上反复拖磨，护套也不会发生破损，其标称厚度见表3。
表3 液冷充电桩的标称护套厚度
目前对新能源汽车的电池续航要求越来越高，1000km续航能力的汽车已经面市，但随之而来的问题就是新能源汽车的充电效率的提高。
根据液冷充电桩8868体育现有的实际应用情况，规格为2×50mm²的充电桩8868体育动力线的正常载流量为215A。但是，如何实现这种规格动力线载流600A长时间运行，成为急需解决的课题。只靠增大导体截面来增大载流量，理论上是可行的，但实际应用是不可行的，也不符合人体工程学的要求。小截面8868体育承载大电流运行会产生8868体育急剧发热的问题，国外有公司采用美国3M公司的冷却液解决该问题。
本试验采用45#变压器油或其他冷却液循环把导体热量带走，即可解决规格为50mm²动力线载流600A的难题。图2为50mm²动力线载流600A的试验数据。
图2 50mm²液冷充电桩动力线载流600A的温度曲线
由图2可知，在50mm²液冷充电桩动力线载流600A的情况下，充满一辆新能源汽车电池的温升不会超过25℃，温度不会达到充电桩的电流极限，可长时间反复大功率充电。新研发的这种液冷充电桩8868体育，已经送到西藏和其他高原地区进行使用寿命试验和高、低温性能试验。液冷充电桩8868体育载流量试验充分验证了8868体育的可行性。
目前，液冷充电桩8868体育技术还在继续探索之中，液冷充电桩8868体育的市场前景将非常大。液冷充电桩是新能源汽车行业发展的必然趋势，未来需要进一步提8868体育缆的充电效率、安全性和适用性，缓解用户出行充电焦虑。
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来源 | 上缆所传媒
编辑 | 贾竹青 常佳
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