一种新型阻燃线缆的制作方法

1.本实用新型涉及线缆技术领域，更具体地，涉及一种新型阻燃线缆。


背景技术：

2.近年来，随着新能源技术的快速发展，电动汽车大量进入家庭和商业领域，使用者对电池容量、续驶里程、充电速度的要求也越来越高，大功率充电技术逐渐发展起来。大功率充电桩的电压高、电流大，在使用的过程中会产生大量的热量，而且功率越大，线缆越容易发热，发热后的线缆存在引发火灾的风险。
3.为解决在充电过程中因温度过高而限流问题，市场上开始逐渐出现液冷线缆、液冷充电枪、液冷插座等新产品，液冷线缆可以实现一边导电，一边用冷却液散热，同时防止线缆由于温度过高而发生燃烧事故，为此，我方提供了一种新型阻燃线缆，能够提高线缆的载流能力，同时防止线缆发生燃烧事故。


技术实现要素：

4.本实用新型的一个目的是提供一种新型阻燃线缆的新技术方案。
5.根据本实用新型的第一方面，提供了一种新型阻燃线缆，包括，外护套，气凝胶支撑骨架和至少一根导体，所述气凝胶支撑骨架轴向延伸设置在所述外护套内，并将所述外护套的内部空间形成至少一个容置腔，至少一个所述容置腔中设置有至少一根所述导体。
6.可选地，所述气凝胶支撑骨架的截面面积占所述外护套内部截面面积的5％-45％。
7.可选地，所述气凝胶支撑骨架设置成多根封闭管状结构，各所述封闭管状结构相互平行轴向设置在所述外护套内。
8.可选地，所述封闭管状结构的外壁设置为波纹管状。
9.可选地，所述气凝胶支撑骨架包括圆周骨架和至少两个连接壁，至少两个所述连接壁的一端相互连接，另一端分别与所述圆周骨架的内壁连接。
10.可选地，所述圆周骨架至少部分设置为波纹管状，所述连接壁至少部分沿所述线缆延伸方向设置褶皱状，所述波纹管状与所述褶皱状设置为可沿所述线缆延伸方向压缩或拉伸。
11.可选地，所述容置腔中设置至少一根液冷管，所述液冷管紧靠所述导体设置，所述液冷管中流通冷却液。
12.可选地，所述容置腔的内壁与所述导体和所述液冷管之间存在间隙。
13.可选地，所述间隙的截面面积占所述容置腔内部截面面积的1％-5％。
14.可选地，所述外护套设置成波纹管状。
15.可选地，所述线缆设置有屏蔽层，所述屏蔽层设置所述外护套内壁内周，和/或，所述屏蔽层套设在所述导体外周。
16.可选地，每一所述容置腔中的所述导体为正极导体、负极导体、pe线以及控制线中
的任一者。
17.可选地，所述液冷管流通冷却液，所述冷却液在所述液冷管中流动速率为0.5ml/s-50ml/s。
18.可选地，所述液冷管流通冷却液，所述冷却液的冷却速率为0.05k/s-5k/s。
19.根据本公开的一种新型阻燃线缆，具有如下技术效果：
20.1、线缆在充电过程中，也会因导体温度过高发生燃烧事故，本实用新型中，通过设置气凝胶支撑骨架，可将正极导体，负极导体分隔，防止二者在充电的过程中，产生热量的相互影响，损坏导体外侧的绝缘层，防止正极导体与负极导体之间发生短路；同时，在线缆自燃时，气凝胶材料可以隔离导体瞬间释放的高温能量，起到阻止燃烧的作用。
21.2、通过将气凝胶支撑骨架设计成封闭管状结构，可对放置封闭管状结构内部的导体，在导体周向360
°
无死角的起到阻燃作用。
22.3、通过将封闭管状结构的外壁设计成波纹状，可增加线缆的柔性，方便线缆的弯折。
23.4、通过将气凝胶支撑骨架设置成圆周骨架以及至少两个连接壁，可将外护套内部截面分隔形成至少两个容置腔，可将正极导体与负极导体分别放置在不同的容置腔中，防止二者在充电的过程中，产生热量的相互影响，损坏导体外侧的绝缘层，避免正极导体与负极导体之间发生短路，同时，在线缆自燃时，气凝胶材料可以隔离导体瞬间释放的高温能量，起到阻止燃烧的作用。
24.5、通过将圆周骨架设置成波纹管，与波纹管对应连接的连接壁设置成褶皱状，可增加线缆的柔性，不妨碍线缆在使用过程中发生弯曲。
25.6、通过设置屏蔽层，有效的屏蔽线缆通电产生的电磁干扰。
26.7、通过在容置腔中设置紧靠导体的液冷管，通过液冷管中流通的冷却液快速带走导体在充电过程中产生的热量，降低线缆温升，防止线缆燃烧，提高线缆的载流能力。
27.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
28.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
29.图1和图2为本实用新型新型阻燃线缆的优选实施例的结构示意图；
30.图3为本实用新型新型阻燃线缆第二实施例结构示意图，其中，具有圆周骨架以及连接壁；
31.图4为本实用新型新型阻燃线缆第三实施例结构示意图，其中，气凝胶支撑骨架为封闭管状结构，控制线设置在封闭管状结构外；
32.图5为本实用新型新型阻燃线缆第四实施例结构示意图，其中，气凝胶支撑骨架为封闭管状结构，控制线设置在封闭管状结构内；
33.图6为控制线的结构示意图，其中，控制线外侧未设置屏蔽层；
34.图7为图3中设置有屏蔽层的新型阻燃线缆的结构示意图；
35.图8为图7中带有屏蔽层的控制线的结构示意图；
36.图9为图3中气凝胶支撑骨架的轴向截面示意图；
37.图10为外护套的结构示意图。
38.图中标示如下：
39.1-外护套；2-气凝胶支撑骨架；3-导体；4容置腔；5-液冷管；7-屏蔽层；
40.22-圆周骨架；23-连接壁；
41.31-绝缘层；32-控制线；321-外绝缘层；
具体实施方式
42.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
43.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
44.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
45.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
46.根据本公开的一种新型阻燃线缆，如图1至图10所示，包括，外护套 1，气凝胶支撑骨架2和至少一根导体3，所述气凝胶支撑骨架2轴向延伸设置在所述外护套1内，并将所述外护套1的内部空间形成至少一个容置腔4，至少一个所述容置腔4中设置有至少一根所述导体3。
47.具体实施时，线缆在充电过程中，也会因导体3温度过高发生燃烧事故，本实用新型中，通过设置气凝胶支撑骨架2，可将正极导体3，负极导体3分隔开，防止二者在充电的过程中，产生热量的相互影响，损坏导体 3外侧的绝缘层31，防止正极导体3与负极导体3之间发生短路；同时，在线缆自燃时，气凝胶支撑骨架2可以隔离导体3瞬间释放的高温能量，起到阻止燃烧的作用。
48.利用气凝胶材料制作成气凝胶支撑骨架2，气凝胶材料作为阻燃材料，相比于传统阻燃材料具有质轻、阻燃性能优异、环保性能好等优点。可将减轻线缆的重量，安装在整车上时，能够减轻车身重量。
49.如图1所示，气凝胶支撑骨架2直接套设导体3，导体3外周未设置绝缘层31，此时，气凝胶支撑骨架即可起到阻燃作用，同时也起到绝缘作用；如图2所示，导体3外周设置绝缘层31，通过绝缘层31进一步增加线缆的绝缘性能。绝缘层31根据需要设置，如同一容置腔4中设置的多根导体3具有异种作用的导体(如包括正极导体，负极导体，pe线以及控制线中两种以上)，或者，导体3外周设置屏蔽层7，则需要在导体外周设置绝缘层；如同一容置腔4中设置的多根导体3为同一种导体(如正极导体，负极导体，pe线以及控制线中任一种)，不需与其他种类导体隔离，则不需要设置绝缘层。
50.根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，如图3，图4，图5或者图7所示，所述气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护套1内部截面面积的5％-45％。
51.具体实施时，气凝胶支撑骨架2形成的容置腔4中也可以包括液冷管 5，现以容置
腔4中同时设置导体3以及液冷管5为例进行说明，如果气凝胶支撑骨架2的截面面积过大，则线缆不易弯曲，影响线缆的柔性，不利于线缆的正常使用，以及组装在车身的过程中，增加安装难度。如果气凝胶支撑骨架2的截面面积过小，在线缆的使用过程中，会因容置腔4中放置的导体3以及液冷管5的重量，使得气凝胶支撑骨架2变形，从而损坏线缆，会使气凝胶支撑骨架2发生断裂，断裂的气凝胶支撑骨架2会划伤液冷管5，导体3外侧的绝缘层31以及外护套1，为了选择合理的气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护套1内部截面面积的比值，发明人进行了相关测试，实验方法是选择相同的线缆，具有相同的外护套1，具有相同数量的容置腔4，各容置腔4中放置相同的液冷管5以及导体3，仅针对气凝胶支撑骨架2的截面面积做出调整，以此将气凝胶截面面积占外护套1内部截面面积的比值做出调整，实验过程中，各实验样件以折弯半径为线缆直径的5 倍进行弯折，如折弯半径无法达到线缆直径的5倍，则停止实验，如弯折过程中，气凝胶支撑骨架2损坏，则停止实验，针对未损坏的线缆，继续进行弯折实验，能够弯折次数大于等于2000次，此时气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护套1内部截面面积的比值为合格值。每弯折50次，观察气凝胶支撑骨架2是否损坏，结果如表1所示。
52.另外，在针对能够折弯2000次以上的新型阻燃线缆，分别进行单根线缆火焰垂直蔓延实验，将新型阻燃线缆的外护套1去除，线缆的最外侧为气凝胶支撑骨架2，各新型阻燃线缆的长度均选取600mm，将各新型阻燃线缆分别固定在相同规格的两个水平支架之间，上支架下缘与下支架上缘之间的距离为550mm，在距离上支架下缘475mm处，设置符合 cb/t18380.11-2008中4.3所述的喷灯，喷灯火焰的蓝色内锥的尖端正好触及试样表面，且喷灯与试样的垂直轴成45度夹角，如果上支架下缘距离碳化部分上起始点的距离大于50mm，同时，上支架下缘距离碳化部分下起始点的距离小于540mm，应判定为合格，实验结果如表1所示。
53.表1：气凝胶支撑骨架的截面面积占所述外护套内部截面面积的比值对线缆结构稳定性的影响
[0054][0055]
从上表1中可以看出，当气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护套 1内部截面面积的比值大于45％时，线缆的折弯半径无法弯折到5倍的线缆的直径，不符合要求；当气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护套1 内部截面面积的比值小于4％时，线缆弯折的次数达不到2000次以上，也不符合要求，燃烧实验中，气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护
套1 内部截面面积的比值大于等于5％时，气凝胶支撑骨架2上碳化范围在合格值范围内，因此，发明人优选气凝胶支撑骨架2的截面面积占所述外护套1内部截面面积的比值为5％-45％。
[0056]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，如图4和图5所示，所述气凝胶支撑骨架2设置成多根相互连接的封闭管状结构，各所述封闭管状结构相互平行轴向设置在所述外护套1内。
[0057]
具体实施时，通过将气凝胶支撑骨架2设计成封闭管状结构，可对放置封闭管状结构内部的导体3，在导体3周向360
°
无死角的起到阻燃作用。
[0058]
如图4所示，新型阻燃线缆中包括三组气凝胶支撑骨架2，此时的气凝胶支撑骨架2设置成封闭管状结构，其中，一组封闭管状结构中设置的导体3为正极导体3，一组封闭管状结构中设置的导体3为负极导体3，一组封闭管状结构中设置的导体3为pe线，由此，正极导体3与负极导体3 利用气凝胶支撑骨架2间隔开，在容置腔4的导体3都为同一种导体时，同一容置腔4中设置多个导体3的外侧可以如图4所示设置绝缘层31；也可以不设置绝缘层31，此时，气凝胶支撑骨架2的内壁与液冷管5的外壁起到绝缘作用；同时，可以在气凝胶支撑骨架2的外侧与外护套1内壁之间设置控制线32，如图6所示，控制线32包括外绝缘层321，外绝缘层 321内侧套设多根导体3，各导体3外侧设置有绝缘层31。
[0059]
如图5所示，控制线32可以设置一组容置腔4内，与控制线32处于同一容置腔4的导体3，可以设置成pe线，此时，作为pe线的导体3外周设置绝缘层31，作为控制线32的导体3外周也设置绝缘层31，避免长时间的使用过程中，pe线与控制线32电连接，影响线缆的正常使用。
[0060]
进一步的，所述封闭管状结构的外壁设置为波纹管状。
[0061]
具体实施时，通过将封闭管状结构的外壁设计成波纹状，可增加线缆的柔性，方便线缆的弯折。
[0062]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，如图3和图7所示，所述气凝胶支撑骨架2包括圆周骨架22和至少两个连接壁23，至少两个所述连接壁23的一端相互连接，另一端分别与所述圆周骨架22的内壁连接。
[0063]
具体实施时，通过将气凝胶支撑骨架2设置成圆周骨架22以及至少两个连接壁23，可将外护套1内部截面分隔形成至少两个容置腔4，可将正极导体3与负极导体3分别放置在不同的容置腔4中，防止二者在充电的过程中，产生热量的相互影响，损坏导体3外侧的绝缘层31，避免正极导体3与负极导体3之间发生短路，同时，在线缆自燃时，气凝胶材料可以隔离导体3瞬间释放的高温能量，起到阻止燃烧的作用。
[0064]
进一步的，如图9所示，所述圆周骨架22至少部分设置为波纹管状，所述连接壁23至少部分沿所述线缆延伸方向设置褶皱状，所述波纹管状与所述褶皱状设置为可沿所述线缆延伸方向压缩或拉伸。
[0065]
具体实施时，通过将圆周骨架22设置成波纹管，与波纹管对应连接的连接壁23设置成褶皱状，可增加线缆的柔性，不妨碍线缆在使用过程中弯曲。
[0066]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，所述容置腔4中设置至少一根液冷管5，所述液冷管5紧靠所述导体3设置，所述液冷管5中流通冷却液。
[0067]
通过在容置腔4中设置紧靠导体3的液冷管5，通过液冷管5中流通的冷却液快速带
走导体3在充电过程中产生的热量，降低线缆温升，防止线缆燃烧，提高线缆的载流能力。
[0068]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，所述容置腔4的内壁与所述导体3和所述液冷管5之间存在间隙。
[0069]
具体实施时，通过在容置腔4的内壁与导体3和液冷管5之间存在间隙，可以提高线缆的柔性，方便的使用过程中弯曲线缆，同时方便导体3 与线缆端部的连接件连接时，容易进行分线，方便导体3与连接件之间的布局。
[0070]
此处所述的间隙也可以理解成，容纳腔4除去导体3与液冷管5的部分。
[0071]
进一步的，所述间隙的截面面积占所述容置腔4内部截面面积的 1％-5％。
[0072]
发明人为了验证间隙的截面面积占所述容置腔4内部截面面积的比例，对新型阻燃线缆能够弯曲的折弯半径的影响，发明人进行了相关测试，实验方法是选择相同的新型阻燃线缆，具有相同的外护套1，具有相同数量的容置腔4，各容置腔4中放置相同数量的液冷管5以及导体3，仅针对导体3的截面面积做出调整，以此调整间隙的截面面积占所述容置腔4内部截面面积的比例，实验过程中，各实验样件以折弯半径为新型阻燃线缆直径的5倍进行弯折，如折弯半径无法达到新型阻燃线缆直径的5倍，则停止实验；另外，如果间隙过大，会导致新型阻燃线缆直径过大，如果新型阻燃线缆截面面积占各导体3截面面积之和的比值大于等于2.5，则表明空隙过大，会造成新型阻燃线缆外径过大，不符合生产需要。结果如表2所示。
[0073]
表2，所述间隙的截面面积占所述容置腔内部截面面积对线缆折弯半径以及外径的影响
[0074][0075]
从表2可以看出，间隙的截面面积占所述容置腔4内部截面面积比值小于1％时，新型阻燃线缆的折弯半径无法达到新型阻燃线缆直径的5倍，不符合要求；间隙的截面面积占所述容置腔4内部截面面积比值大于5％时，新型阻燃线缆截面面积占各导体3截面面积之和的比值大于2.5，同样不符合要求，所以，发明人优选间隙的截面面积占所述容置腔4内部截面面积的 1％-5％。
[0076]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，如图10所示，所述外护套1设置成波纹管状。
[0077]
具体实施时，外护套1设置波纹管，方便线缆在使用过程中弯曲，增加线缆的柔性。
[0078]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，如图7和图8所示，所述线缆设置有屏蔽层7，所述屏蔽层7设置所述外护套1内壁内周，和/ 或，所述屏蔽层7套设在所述导体3外周。
[0079]
具体实施时，通过设置屏蔽层7，有效的屏蔽线缆通电产生的电磁干扰。如图4和图
5所示的新型阻燃线缆，也可在外护套1的内壁内周设置屏蔽层7，设置在容置腔4中的导体3外周设置绝缘层31，绝缘层31外周设置屏蔽层7，图4和图5中未示出屏蔽层7。图7示出了外护套1的内壁内周设置屏蔽层7，设置在容置腔4中的导体3外周设置屏蔽层7(导体3 外周设置屏蔽层7时，需在导体3外周先行套设绝缘层31)，可以从根源上防止新型阻燃线缆使用过程中对外界的电磁干扰；在控制线32外侧设置的外绝缘层321的内壁设置屏蔽层7，防止新型阻燃线缆内部设置控制线 32受电磁干扰的影响。
[0080]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，每一所述容置腔4中的所述导体3为正极导体、负极导体、pe线以及控制线中的任一者或它们的任意组合。
[0081]
具体实施时，正极导体3可以仅具有一根导体3，也可以具有多根导体3；负极导体3，pe线以及控制线32均类似于正极导体3设置，正极导体3与负极导体3优选分别置于单独的容置腔4内，保证正极导体3与负极导体3之间的隔离，防止正极导体3与负极导体3二者之间发生短路。
[0082]
容置腔4与正极导体，负极导体，pe线以及控制线的对应关系优选包括以下三种：
[0083]
第一种，气凝胶支撑骨架2在外护套2内部形成四个容置腔4，四个容置腔4分别容置正极导体，负极导体，pe线以及控制线中的任一者，使正极导体，负极导体，pe线以及控制线存在与不同的容置腔4中。
[0084]
第二种，如图3，图5和图7所示，气凝胶支撑骨架2在外护套2内部形成三个容置腔4，pe线与控制线32设置在同一容置腔4中，另外两个容置腔4分别容置正极导体和负极导体中一者。
[0085]
第三种，如图4所示，气凝胶支撑骨架2在外护套2内部形成三个容置腔4，三个容置腔4分别容置正极导体，负极导体，pe线中的任一者，控制线32设置在容置腔4外侧，控制线32一般连接在低压回路上，不易发生燃烧事故，所以可以设置在气凝胶支撑骨架2的外侧。
[0086]
同时，如果在容置腔4中设置紧靠导体3的液冷管5，由于线缆在使用的过程中，pe线不会发热，所以无需对pe线进行降温处理，实际使用中，pe线的外侧无需设置液冷管5对其散热；但可通过在pe线所在容置腔中设置液冷管5，作为冷却液的出水管，与正极导体3或负极导体3处于同一容置腔4中的液冷管5，可以作为冷却液的进水管。
[0087]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，所述液冷管5流通冷却液，所述冷却液在所述液冷管5中流动速率为0.5ml/s-50ml/s。
[0088]
发明人为了验证冷却液在液冷管5的流动速率对线缆温升的影响，选用多根相同截面积、相同材质、相同长度的新型阻燃线缆，并导通相同的电流，冷却液采用不同流动速率通过液冷管5，对新型阻燃线缆进行冷却，并读取各个新型阻燃线缆的温升值，记录在表3中。
[0089]
实验方法是在封闭的环境中，将冷却液以不同流动速率的液冷管5的新型阻燃线缆，导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50k为合格值。
[0090]
表3：冷却液以不同流动速率通过液冷管5对新型阻燃线缆温升的影响
[0091][0092]
从上表3中可以看出，当冷却液在液冷管5中的流动速率小于0.5ml/s 时，新型阻燃线缆的温升值不合格，当冷却液在液冷管5中的流动速率大于等于0.5ml/s时，新型阻燃线缆的温升值合格，但是，流动速率大于50ml/s 时，新型阻燃线缆的温升没有明显的下降，而且流动速率越大，对液冷管 5的质量要求以及使冷却液的流动的循环泵的质量的要求都会进一步提高，而此时新型阻燃线缆的温升已无明显下降。因此，发明人将冷却液在所述液冷管5中流动速率设定为0.5ml/s-50ml/s。
[0093]
根据本公开的一种新型阻燃线缆的一实施例中，所述液冷管5流通冷却液，所述冷却液的冷却速率为0.05k/s-5k/s。
[0094]
发明人为了验证冷却液的冷却速率对新型阻燃线缆温升的影响，选用多根相同截面积、相同材质、相同长度的新型阻燃线缆，并通相同的电流，采用不同冷却速率的液冷管5，对新型阻燃线缆进行冷却，并读取各个新型阻燃线缆的温升值，记录在表4中。
[0095]
实验方法是在封闭的环境中，将采用不同冷却速率的液冷管5的新型阻燃线缆，导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50k为合格值。
[0096]
表4：不同冷却速率的液冷管5对新型阻燃线缆温升的影响
[0097][0098]
从上表4中可以看出，当液冷管5的冷却速率小于0.05℃/min时，新型阻燃线缆的温升值不合格，当液冷管5的冷却速率大于等于0.05℃/min 时，新型阻燃线缆的温升值合格，但是，冷却速率大于5℃/min时，新型阻燃线缆的温升没有明显的下降，而且冷却速率越大，对液冷管5的质量要求以及冷却液的流动速率的要求都会进一步提高，而此时新型阻燃线缆的温升已无明显下降。因此，发明人将液冷管5的冷却速率设定0.05k/s-5k/s。
[0099]
虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。