Die neue Ära der neuen Energie-Automobilindustrie trägt die doppelte Aufgabe der industriellen Transformation sowie der Modernisierung und des Schutzes der atmosphärischen Umwelt, was die industrielle Entwicklung von Hochspannungskabeln und anderem zugehörigen Zubehör für Elektrofahrzeuge sowie Kabelhersteller und Zertifizierungsstellen erheblich vorantreibt viel Energie in die Forschung und Entwicklung von Hochspannungskabeln für Elektrofahrzeuge investiert. Hochspannungskabel für Elektrofahrzeuge stellen in jeder Hinsicht hohe Leistungsanforderungen und sollten den RoHSb-Standard, die Flammschutzklasse UL94V-0-Standardanforderungen und eine weiche Leistung erfüllen. In diesem Artikel werden die Materialien und die Vorbereitungstechnologie von Hochspannungskabeln für Elektrofahrzeuge vorgestellt.
1. Das Material des Hochspannungskabels
(1) Leitermaterial des Kabels
Derzeit gibt es zwei Hauptmaterialien für die Kabelleiterschicht: Kupfer und Aluminium. Einige Unternehmen glauben, dass Aluminiumkerne ihre Produktionskosten erheblich senken können, indem sie Kupfer, Eisen, Magnesium, Silizium und andere Elemente auf der Basis reiner Aluminiummaterialien hinzufügen und durch spezielle Prozesse wie Synthese und Glühbehandlung die elektrische Leitfähigkeit und Biegung verbessern Leistung und Korrosionsbeständigkeit des Kabels, um die Anforderungen an die gleiche Belastbarkeit zu erfüllen, um den gleichen Effekt wie Kupferkernleiter oder sogar besser zu erzielen. Somit werden die Produktionskosten erheblich eingespart. Die meisten Unternehmen betrachten Kupfer jedoch immer noch als Hauptmaterial der Leiterschicht. Erstens ist der spezifische Widerstand von Kupfer gering, und dann ist die Leistung von Kupfer auf demselben Niveau größtenteils besser als die von Aluminium, beispielsweise bei großem Strom Belastbarkeit, geringer Spannungsverlust, geringer Energieverbrauch und hohe Zuverlässigkeit. Derzeit werden bei der Auswahl der Leiter im Allgemeinen die weichen Leiter des nationalen Standards 6 verwendet (die Dehnung eines einzelnen Kupferdrahts muss größer als 25 % sein, der Durchmesser des Monofilaments beträgt weniger als 0,30), um die Weichheit und Zähigkeit des Kupfermonofilaments sicherzustellen. Tabelle 1 listet die Standards auf, die für häufig verwendete Kupferleitermaterialien eingehalten werden müssen.
(2) Isolierschichtmaterialien von Kabeln
Die Innenumgebung von Elektrofahrzeugen ist komplex, bei der Auswahl der Isoliermaterialien geht es einerseits darum, die sichere Verwendung der Isolierschicht zu gewährleisten, andererseits um möglichst einfache Verarbeitung und weit verbreitete Materialien zu wählen. Die derzeit am häufigsten verwendeten Isoliermaterialien sind Polyvinylchlorid (PVC),vernetztes Polyethylen (XLPE), Silikonkautschuk, thermoplastisches Elastomer (TPE) usw. und ihre Haupteigenschaften sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Unter ihnen enthält PVC Blei, aber die RoHS-Richtlinie verbietet die Verwendung von Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertigem Chrom, polybromierten Diphenylethern (PBDE) und polybromierten Biphenylen (PBB) sowie anderen schädlichen Substanzen, weshalb PVC in den letzten Jahren durch ersetzt wurde XLPE, Silikonkautschuk, TPE und andere umweltfreundliche Materialien.
(3) Material der Kabelabschirmschicht
Die Abschirmschicht ist in zwei Teile unterteilt: eine halbleitende Abschirmschicht und eine geflochtene Abschirmschicht. Der Durchgangswiderstand des halbleitenden Abschirmmaterials bei 20 °C und 90 °C sowie nach Alterung ist eine wichtige technische Kennzahl zur Messung des Abschirmmaterials, die indirekt die Lebensdauer des Hochspannungskabels bestimmt. Zu den gängigen halbleitenden Abschirmmaterialien gehören Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Polyvinylchlorid (PVC) undPolyethylen (PE)basierte Materialien. Für den Fall, dass das Rohmaterial keinen Vorteil bietet und das Qualitätsniveau kurzfristig nicht verbessert werden kann, konzentrieren sich wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Kabelmaterialhersteller auf die Erforschung der Verarbeitungstechnologie und des Formelverhältnisses des Abschirmmaterials und suchen nach Innovationen in diesem Bereich Zusammensetzungsverhältnis des Abschirmmaterials, um die Gesamtleistung des Kabels zu verbessern.
2. Vorbereitungsprozess für Hochspannungskabel
(1) Leiterlitzentechnologie
Der grundlegende Kabelprozess ist seit langem weiterentwickelt, daher gibt es in Industrie und Unternehmen auch eigene Standardspezifikationen. Beim Drahtziehen kann die Verseilausrüstung je nach Aufdrehmodus des einzelnen Drahtes in Aufdreh-Verseilmaschine, Aufdreh-Verseilmaschine und Aufdreh-/Aufdreh-Verseilmaschine unterteilt werden. Aufgrund der hohen Kristallisationstemperatur des Kupferleiters sind die Glühtemperatur und die Glühzeit länger. Daher ist es angebracht, die Aufdreh-Verseilmaschinenausrüstung zum kontinuierlichen Ziehen und zum kontinuierlichen Ziehen von Monwire zu verwenden, um die Dehnung und Bruchrate des Drahtziehens zu verbessern. Derzeit hat das vernetzte Polyethylenkabel (XLPE) das Ölpapierkabel zwischen 1 und 500 kV Spannungsebene vollständig ersetzt. Es gibt zwei gängige Leiterformverfahren für VPE-Leiter: kreisförmiges Verdichten und Drahtverdrillen. Einerseits kann der Drahtkern verhindern, dass die hohe Temperatur und der hohe Druck in der vernetzten Rohrleitung sein Abschirmungs- und Isoliermaterial in den Litzenspalt drücken und Abfall verursachen. Andererseits kann auch das Eindringen von Wasser entlang der Leiterrichtung verhindert werden, um den sicheren Betrieb des Kabels zu gewährleisten. Der Kupferleiter selbst ist eine konzentrische Verseilstruktur, die meist mit einer gewöhnlichen Rahmenverseilmaschine, Gabelverseilmaschine usw. hergestellt wird. Im Vergleich zum kreisförmigen Verdichtungsprozess kann dadurch eine runde Bildung der Leiterverseilung gewährleistet werden.
(2) Herstellungsprozess der XLPE-Kabelisolierung
Für die Herstellung von Hochspannungs-XLPE-Kabeln sind die Ketten-Trockenvernetzung (CCV) und die vertikale Trockenvernetzung (VCV) zwei Umformverfahren.
(3) Extrusionsprozess
Früher verwendeten Kabelhersteller einen sekundären Extrusionsprozess zur Herstellung des Kabelisolationskerns, wobei der erste Schritt gleichzeitig die Extrusion von Leiterabschirmung und Isolationsschicht war und dann vernetzt und auf die Kabelrinne gewickelt, für einen bestimmten Zeitraum platziert und dann extrudiert wurde Isolationsschild. In den 1970er Jahren wurde für den isolierten Drahtkern ein 1+2-Dreischicht-Extrusionsverfahren eingeführt, das es ermöglichte, die innere und äußere Abschirmung und Isolierung in einem einzigen Prozess fertigzustellen. Der Prozess extrudiert zunächst die Leiterabschirmung nach einer kurzen Strecke (2 bis 5 m) und extrudiert dann gleichzeitig die Isolierung und den Isolationsschirm auf der Leiterabschirmung. Die ersten beiden Methoden weisen jedoch große Nachteile auf. Daher führten die Anbieter von Kabelproduktionsausrüstungen Ende der 1990er Jahre ein dreischichtiges Koextrusionsverfahren ein, bei dem Leiterabschirmung, Isolierung und Isolationsabschirmung gleichzeitig extrudiert wurden. Vor einigen Jahren brachten auch andere Länder ein neues Extruderzylinderkopf- und gebogenes Gitterplattendesign auf den Markt, bei dem der Strömungsdruck im Schraubenkopfhohlraum ausgeglichen wurde, um die Ansammlung von Material zu verringern, die kontinuierliche Produktionszeit zu verlängern und die ununterbrochene Änderung der Spezifikationen zu ersetzen Das Kopfdesign kann außerdem Ausfallkosten erheblich einsparen und die Effizienz verbessern.
3. Fazit
Neue Energiefahrzeuge haben gute Entwicklungsaussichten und einen riesigen Markt. Sie benötigen eine Reihe von Hochspannungskabelprodukten mit hoher Belastbarkeit, hoher Temperaturbeständigkeit, elektromagnetischer Abschirmwirkung, Biegefestigkeit, Flexibilität, langer Lebensdauer und anderen hervorragenden Leistungen für die Produktion und besetzen die Markt. Das Hochspannungskabelmaterial für Elektrofahrzeuge und sein Herstellungsprozess bieten vielfältige Entwicklungsperspektiven. Elektrofahrzeuge können ohne Hochspannungskabel die Produktionseffizienz nicht verbessern und die Sicherheit gewährleisten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. August 2024