1.本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种汽车用感温电缆及其制备方法。
背景技术：
2.随着人们生活水平的提高，人们对汽车的舒适性、可靠性和安全性等方面要求也越来越高，良好的乘坐环境，安全预警系统成为现代汽车的重要标志，对于车室内气味与粉尘浓度的控制，提升了车内环境质量，保证驾乘人员有舒适的状态与愉悦的心情。但是，新能源汽车快速发展，其自燃事件频发不断，新能源汽车的可靠性与安全性成为人们关注要点。
3.cn210006534u公开了一种新能源汽车用散热电缆，其包括一内层骨架、预定数量的缆芯、依次包覆在该内层骨架外的一绝缘护套和一耐磨保护套、预定数量的导热片和预定数量的导热管，该内层骨架包括一中空圆柱及一端设置在所述中空圆柱四周的预定数量的骨架板，每一所述缆芯均包括一导体、依次包覆在所述导体外的一绝缘层、一屏蔽层、一阻燃层和一导热套，所述内层骨架与所述绝缘护套间形成预定数量的容纳腔，各所述缆芯分别设置在所述容纳腔和所述中空圆柱内。本实用新型中各所述导热套、所述导热片与所述导热管配合，实现了优异的散热性能，防止电缆过热而损坏电缆，且所述耐磨保护套上还设有感温变色带，可感温变色，进而提升了所述电缆的高温预警，提高了使用安全性。cn109994276a公开了一种具有感温报警功能的汽车用无屏蔽高压点火电缆，包括电缆缆芯、外保护层、灭火囊和若干个分段阻燃板，电缆缆芯的外表面包裹有绝缘层，若干个分段阻燃板的内壁与绝缘层的外表面固定套接，上下相邻的两个分段阻燃板的表面、绝缘层的外表面和灭火囊的表面之间设置有分段散热阻燃腔，分段散热阻燃腔的数量为若干个，涉及点火电缆领域。该具有感温报警功能的汽车用无屏蔽高压点火电缆分段式针对性散热和灭火，减少电缆的损坏长度，贴近电缆缆芯测温和降温，结合降温和灭火多重防范于一体，从而有效的解决了一般的高压点火电缆在使用时不能准确测量电缆温度，电缆容易局部升温快而发生内燃，引火范围广容易引发火灾的问题。
4.但是，由于现有技术提供的电缆在使用中会散发异味，特别是温度较高的夏天，且并不能对其在车室内散发的气味和粉尘的浓度实现控制。
5.因此，开发一种可以吸收车内异味与粉尘的汽车用感温电缆，是本领域急需解决的技术问题。
技术实现要素：
6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种汽车用感温电缆及其制备方法，所述新能源汽车用感温电缆包括由内到外依次设置的感温光纤、软铜导体、硅橡胶绝缘层、石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层、护套和活性炭纤维编织防护层；所述汽车用感温电缆可以吸收车内异味与粉尘，且还可以感受车内电缆连接部件的温度变化，及时反馈到车体报警装置，进而可以预防因温度过高引起的自燃事件，尤其适合用于新能源汽车。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种汽车用感温电缆，所述汽车用感温电缆包括由内到外依次设置的感温光纤、软铜导体、硅橡胶绝缘层、石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层、护套和活性炭纤维编织防护层。
9.本发明提供的汽车用感温电缆的剖面结构示意图如图1所示，其中，1代表感温光纤，其可以随时监测整根电缆与接头端的温度，如果出现温度超过电缆最高工作温度时会及时反馈到车内报警系统，预防因温度过高引起的自燃事件，有效提升了汽车的安全性；2代表软铜导体，3代表硅橡胶绝缘层，硅橡胶具有优异的耐高低温性能，可以耐180℃的高温，进而可以有效提高电缆的耐高温性能；4代表石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层，采用石墨烯和活性炭纤维复合材料作为绕包屏蔽层的主要材料，使得所述绕包屏蔽层具有优异的屏蔽效果与导热性能，同时还可以降低电缆本体重量，符合新能源汽车轻量化设计需求；5代表护套，护套同样也具有优异的耐高温性能，可以耐150℃的高温，进而搭配硅橡胶绝缘层，可以进一步避免因硅橡胶绝缘层和护套温差过大影响电缆的载流量；6代表活性炭纤维编织防护层，其可以与石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层互相搭配，其中同样包含活性炭纤维，所述活性炭纤维可以吸收因电缆在高温环境下释放的气味，进一步净化车内的环境，吸附车内异味和灰尘；最终得到了一种可以吸收车内异味与粉尘，感温车内电缆连接部件的温度变化，可以及时反馈车体报警装置，预防因温度过高引起的自燃事件的汽车用感温线缆，尤其适用于新能源汽车。
10.优选地，所述感温光纤为多模线型感温光纤。
11.优选地，所述感温光纤的测温范围为-40～200℃，例如-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃或180℃等。
12.作为本发明的优选技术方案，本发明所提供的汽车用感温电缆中的感温光纤为多模线型光纤，其测温范围为-40～200℃，温度精度为
±
0.5℃，温度分辨率为0.1℃，单通道测量时间为0.5s，可以更好的感应电缆本体温度及导体与端子压接处温度，进而通过pc机读数电缆本体温度及压接处温度，再进一步及时反馈车体报警装置。
13.优选地，所述软铜导体由铜丝绞合得到。
14.优选地，所述铜丝的直径为0.115～0.125mm，例如0.116mm、0.117mm、0.118mm、0.119mm、0.12mm、0.0121mm、0.122mm、0.123mm或0.124mm等。
15.优选地，所述铜丝的单丝电阻率不大于0.01693ω.mm2/m，例如0.0169ω.mm2/m、0.0168ω.mm2/m、0.0167ω.mm2/m、0.0166ω.mm2/m、0.0165ω.mm2/m、0.0164ω.mm2/m、0.0158ω.mm2/m、0.0155ω.mm2/m或0.0151ω.mm2/m等。
16.优选地，所述铜丝的断裂伸长率不小于15％，例如16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％等。
17.优选地，所述铜丝的抗拉强度为240～260mpa，例如242mpa、244mpa、246mpa、248mpa、250mpa、252mpa、254mpa、256mpa或258mpa等。
18.作为本发明的优选技术方案，选择单丝丝径为0.120
±
0.005mm、20℃单丝电阻率≤0.01693ω.mm2/m、断裂伸长率≥15％以及抗拉强度240～260mpa的铜丝来组成本发明提供的汽车电缆中的软铜导体，其还控制所述软铜导体在20℃导体直流电阻满足《iso 19642-2019》中对铜导体的电阻要求，有助于提升电缆的导电性能和机械性能。
19.优选地，所述绞合的方法包括第一次束绞、第二次束绞和复绞的组合。
20.优选地，所述第一次束绞、第二次束绞以及复绞的方向均为左向。
21.优选地，所述第一次束绞和第二次束绞均通过尼霍夫630束绞机进行。
22.优选地，所述第一次束绞的绞制节径比为20～25d，例如20.5d、21d、21.5d、22d、22.5d、23d、23.5d、24d或24.5d等。
23.优选地，所述第二次束绞的绞制节径比为16～18d，例如16.2d、16.4d、16.6d、16.8d、17d、17.2d、17.4d、17.6d或17.8d等。
24.优选地，所述第二次束绞采用第一次束绞的股线按照1+6的绞合结构进行束绞。
25.优选地，所述复绞通过36盘笼绞机进行。
26.优选地，所述复绞的外层节径比为12～14d，例如12.2d、12.4d、12.6d、12.8d、13d、13.2d、13.4d、13.6d或13.8d等。
27.作为本发明的优选技术方案，本发明所采用的的软铜导体通过如下方法制备得到，所述方法包括：退火软铜导体，第一次束绞采用标称丝径0.115～0.125mm的退火软铜丝束绞，束绞设备为尼霍夫630束绞机，控制绞制节径比为20～25d、绞制模具规格为导体计算直径+0.2mm的纳米模具、束绞方向为左向；第二次束绞采用第一次束绞的股线按照1+6绞合结构束绞，束绞设备同样为尼霍夫630束绞机，控制束绞节径比为16～18d、绞制模具规格为导体计算直径+0.2mm的纳米模具、束绞方向为左向；第三次复绞采用中心拖一根感温光纤的正规绞合结构，复绞设备为36盘笼绞机，控制复绞外层节径比为12～14d、复绞模具规格为导体计算直径以及复绞方向同样为左向。
28.优选地，所述硅橡胶绝缘层的制备原料包括硅橡胶、铂金硫化剂和催化剂的组合。
29.优选地，以所述硅橡胶为100％计，所述铂金硫化剂的质量含量为0.3～0.4％，例如0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％或0.39％等。
30.优选地，以所述硅橡胶为100％计，所述催化剂的质量含量为1.2～1.5％，例如1.22％、1.24％、1.26％、1.28％、1.3％、1.35％、1.4％、1.42％、1.45％或1.48％等。
31.作为本发明提供的优选技术方案，所提供的硅橡胶绝缘层的制备原料包括硅橡胶、铂金硫化剂和催化剂的组合，所述硅橡胶绝缘层具有高抗撕性能和低气味的优势，其抗拉强度≥9mpa、断裂伸长率≥500％、抗撕强度≥30n/mm以及优异的老化性能，具体而言，200℃下老化240h的抗拉强度变化率为
±
25％，200℃断裂伸长率
±
25％；还具有优异的耐化学试剂、耐汽油、柴油、机油以及电池酸等试剂的优势，进而可以满足软铜导体长期在-40～180℃下的工作要求。
32.本发明所采用的硅橡胶在气味性试验显示，在80℃下实验2h，气味等级≤3.5级。
33.其作为本发明的优选技术方案，所述硅橡胶绝缘层采用如下方法制备得到，采用热蒸汽式生产，产前需清理螺杆，采用15kg的硅橡胶清洗螺杆，反复清洗螺杆3～5次，直到硅橡胶表面无杂质，停止清洗螺杆；然后清洗机头，清洗机头流道，并采用沾有酒精的毛巾擦拭流道内油脂；模芯选配，选择导体直径+0.3mm的模芯；模套选配，绝缘直径为-0.2mm；进料速度均匀，防止进料过多或过少引起电缆外径波动；采用循环水冷却，冷却水不能含有引起铂金中毒的元素有s、se、te、as、sb、bi以及zn等，防止铂金中毒影响绝缘机械性能；且如果温度过高硅橡胶挤出机身还需接通冷凝水，机身温度控制在20～30℃，防止硅橡胶在机筒内与螺杆反复切割引起机身温度升高造成硅橡胶焦烧。
34.在本发明中还需要根据硅橡胶绝缘层的厚度控制生产速度，具体的蒸汽压力为0.5mpa，硫化时间为1.98min以及连硫管长度为60m条件下的硅橡胶绝缘层的厚度与生产速度的对照关系如表1所示：
35.表1
36.绝缘厚度mm1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0生产线速m/min30.327.525.223.321.620.218.917.816.815.915.1
37.优选地，所述石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层的材料包括石墨烯和活性炭纤维布。
38.优选地，所述石墨烯通过静电吸附在所述活性炭纤维布表面。
39.优选地，所述活性炭纤维布为聚丙烯基活性炭纤维布。
40.作为本发明的优选技术方案，为了避免因护套辐照导降硅橡胶绝缘层的材料的机械性能的降低的问题，需增加石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层，并控制其厚度为0.2mm以及绕包的搭盖率为10～15％；并采用聚丙烯基活性炭纤维布与石墨烯经静电作用吸附在一起组成单面导电的石墨烯/活性炭纤维布，绕包时石墨烯涂层朝内，保证绕包平整且不卷边。
41.在本发明中所述石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层的材料的抗张强度≥80mpa，断裂生产率≥20％，具有优异的导电及导热性能，可吸收绝缘层与护套因高温释放出的气味，同时还可以起到屏蔽与热传导的作用。
42.优选地，所述护套为辐照交联聚烯烃护套。
43.作为本发明的优选技术方案，所述辐照交联聚烯烃护套为耐温-40～150℃的新能源汽车线专用材料，辐照后护套的抗拉强度≥12mpa、断裂伸长率≥400％、抗撕强度≥20n/mm、175℃下老化240h的抗拉强度变化率≤10％、断裂伸长率≤10％且护套的材料的邵氏硬度80
±
3a，还具有优异的耐化学试剂腐蚀，耐低温冲击性能及低温卷绕性能，抗uv、耐臭氧，可在-40～150℃条件下长期工作。
44.作为本发明的优选技术方案，护套的生产方法为挤管式生产，在生产前去湿除味，在65℃下烘料4h，烘料箱24min换一次气；产前清理螺杆与机头，消除因其他材料影响线缆的气味性；材料在挤出机机筒内停留时间不超过30min，防止在机筒内造成成份的分解，同时严格控制各区的挤出温度见，控制螺杆的一区温度为120℃、二区的温度为150℃、三区的温度为160℃、四区的温度为170℃、机颈温度为175℃、机头温度为175℃以及眼模温度为175℃，辐照工序在4.50mev的辐照设备中完成，根据护套厚度、电缆截面、材料密度设置辐照参数。
45.优选地，所述活性炭纤维编织防护层的活性炭纤维为聚丙烯基活性炭纤维。
46.作为优选技术方案，所述活性炭纤维编织防护层的编织密度≥95％，表面平整，密度均匀；其中的活性炭纤维为聚丙烯基活性炭纤维，经高温活化制备得到，表面具有纳米级的孔径，具有超强的吸附能力，可吸附电缆释放的气味及车内其它非金属材料释放的气味，同时耐酸、碱，耐高温，具有高的耐刮磨性能。
47.第二方面，本发明提供一种如第一方面所述汽车用感温电缆的制备方法，所述制备方法包括：将感温光纤、软铜导体、硅橡胶绝缘层、石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层、护套和活性炭纤维编织防护层依次连接，得到所述汽车用感温电缆。
48.优选地，所述绕包屏蔽层通过绕包的连接方式包覆在所述硅橡胶绝缘层外表面。
49.优选地，所述编织防护层通过编织的连接方式包覆在所述护套外表面。
50.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
51.(1)本发明提供的汽车用感温电缆包括由内到外依次设置的感温光纤、软铜导体、硅橡胶绝缘层、石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层、护套和活性炭纤维编织防护层，感温光纤可以随时监测整根电缆与接头端的温度，可以预防因温度过高引起的自燃事件，有效提升了新能源汽车的安全性；硅橡胶绝缘层，有效提高了电缆的耐高温性能；石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层具有优异的屏蔽效果与导热性能，同时还可以降低电缆本体重量，符合新能源汽车轻量化设计需求；护套同样也具有优异的耐高温性能，可以耐150℃的高温，进而搭配硅橡胶绝缘层，可以避免绝缘层和护套温差过大影响电缆的载流量；活性炭纤维编织防护层，其可以与石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层互相搭配，包含的活性炭纤维可以吸收因电缆在高温环境下释放的气味，同时活性炭纤维编织防护层还可以净化车内的环境，吸附车内异味和灰尘。
52.(2)本发明提供的汽车用感温电缆可以吸收车内异味与粉尘，感温车内电缆连接部件的温度变化，可以及时反馈车体报警装置，预防因温度过高引起的自燃事件的汽车用感温线缆，尤其适用于新能源汽车。
附图说明
53.图1为本发明提供的汽车用感温电缆的剖面结构示意图，
54.其中，1-感温光纤，2-软铜导体，3-硅橡胶绝缘层，4-石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层，5-护套，6-活性炭纤维编织防护层。
具体实施方式
55.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
56.实施例1
57.一种汽车用感温电缆，其剖面结构示意图如图1所示，包括由内到外依次设置的感温光纤1、软铜导体2、硅橡胶绝缘层3、石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层4、护套5和活性炭纤维编织防护层6；
58.其中，感温光纤1为多模线型光纤，其测温范围为-40～200℃，温度精度为
±
0.5℃，温度分辨率为0.1℃，单通道测量时间为0.5s；
59.软铜导体2通过如下方法制备得到，所述方法包括：退火软铜导体，第一次束绞采用标称丝径0.12mm的退火软铜丝束绞，束绞设备为尼霍夫630束绞机，控制绞制节径比为20～25d、绞制模具规格为导体计算直径+0.2mm的纳米模具、束绞方向为左向；第二次束绞采用第一次束绞的股线按照1+6绞合结构束绞，束绞设备同样为尼霍夫630束绞机，控制束绞节径比为16～18d、绞制模具规格为导体计算直径+0.2mm的纳米模具、束绞方向为左向；第三次复绞采用中心拖一根感温光纤的正规绞合结构，复绞设备为36盘笼绞机，控制复绞外层节径比为12～14d、复绞模具规格为导体计算直径以及复绞方向同样为左向；
60.硅橡胶绝缘层3的厚度为1.6mm，制备原料包括硅橡胶、铂金硫化剂和催化剂的组
合，以所述硅橡胶为100％计，所述催化剂的质量含量为1.4％，所述铂金硫化剂的质量含量为0.35％。
61.石墨烯/活性炭纤维布绕包屏蔽层4的厚度为0.2mm，绕包搭盖率为12％，制备原料为经静电作用吸附组成的单面导电的石墨烯/活性炭纤维布；
62.护套5的厚度为1.6mm的辐照交联聚烯烃护套；
63.活性炭纤维编织防护层6为厚度为0.8mm的聚丙烯基活性炭纤维编织布；
64.本实施例提供的汽车用感温电缆的制备方法包括：将感温光纤、软铜导体、硅橡胶绝缘层依次连接，在硅橡胶绝缘层外表面绕包石墨烯/活性炭纤维布，再连接护套，最后在护套外侧编织活性炭纤维布，得到所述汽车用感温电缆。
65.实施例2
66.一种汽车用感温电缆，其与实施例1的区别在于软铜导体的制备方法不同，软铜导体的制备方法包括：退火软铜导体，束绞采用标称丝径0.12mm的退火软铜丝束绞，束绞设备为尼霍夫630束绞机，控制绞制节径比为20～25d、绞制模具规格为导体计算直径+0.2mm的纳米模具、束绞方向为左向；复绞采用中心拖一根感温光纤的正规绞合结构，复绞设备为36盘笼绞机，控制复绞外层节径比为12～14d、复绞模具规格为导体计算直径以及复绞方向同样为左向，其他结构和制备方法均与实施例1相同。
67.实施例3
68.一种汽车用感温电缆，其与实施例1的区别仅在于，采用硫磺替换硅橡胶绝缘层中的制备原料中的铂金硫化剂，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
69.实施例4
70.一种汽车用感温电缆，其与实施例1的区别仅在于，采用pfa塑料替换辐照交联聚烯烃作为护套的制备原料，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
71.对比例1
72.一种汽车用感温电缆，其与实施例1的区别仅在于，采用活性炭纤维布绕包布替换石墨烯/活性炭纤维布绕包布作为屏蔽层中的制备原料，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
73.对比例2
74.一种汽车用感温电缆，其与实施例1的区别仅在于，采用镀银铜丝编织布替换石墨烯/活性炭纤维布绕包布作为屏蔽层中的制备原料，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
75.对比例3
76.一种汽车用感温电缆，其与实施例1的区别仅在于，没有设置活性炭纤维编织防护层，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
77.性能测试：
78.(1)气味：按照《vda270气味性测试参考标准》中提供的方法测试电缆在80℃下的气味等级；
79.(2)转移阻抗：按照《iec62153-4-3》提供的测试方法进行测试。
80.按照上述测试方法对实施例1～4和对比例1～3提供的汽车用感温电缆进行测试，测试结果如表2所示：
81.表2
[0082] 气味转移阻抗(1～1001mhz)实施例11级35mω/m实施例21级35mω/m实施例31级35mω/m实施例41级35mω/m对比例11级100mω/m对比例22级40mω/m对比例34级45mω/m
[0083]
根据表2数据可以看出：
[0084]
本发明提供的汽车用感温电缆气味较低，且转移阻抗较低，具体而言，实施例1～4提供的汽车用感温电缆的气味均为1级(无气味)，且转移阻抗均为35mω/m。
[0085]
比较实施例1和对比例1可以发现，采用活性炭纤维布绕包布替换石墨烯/活性炭纤维布绕包布作为屏蔽层中的制备原料得到的感温电缆的气味虽然较低，但是转移阻抗较高。
[0086]
比较实施例1和对比例2～3可以发现，采用镀银铜丝编织布替换石墨烯/活性炭纤维布绕包布作为屏蔽层中的制备原料(对比例2)以及没有设置活性炭纤维编织防护层(对比例3)得到的感温电缆在80℃气味测试分别为2级和4级，说明均产生了气味。
[0087]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种汽车用感温电缆及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。