胡典栋 刘清明 胡娟华
远东电缆有限公司 江苏省宜兴市 214257
摘要：新能源汽车充电电桩是使用新能源汽车的必要设施，而决定电桩使用性能的关键在于其充电电缆的质量。目前世界各国对电缆质量要求各不相同，我国对其也没有相关的国家标准，因此出现市面上的新能源汽车充电桩电缆质量有较大差异。多数存在质量问题的新能源汽车充电桩电缆，会出现线芯断裂、耐弯曲性能差、轮胎碾压后易损坏、外层电缆保护套出现裂缝等现象。针对上述问题，本文对耐弯曲抗碾压新能源汽车充电电缆开发这一研究项目进行论述，通过优化改善导体结构、使用先进的技术手段以及弯曲性能较强的保护套材料，来改善耐弯曲性能较差的现象。将电缆内线芯的布局合理规划，使其能够承受汽车轮胎碾压的压力。同时，选用具有环保性、阻燃性等综合性能较强的护套材料，缓解橡胶护套开裂的现象，以此来提升新能源汽车充电桩电缆的整体质量。
关键字：耐弯曲抗碾压；新能源汽车；充电电缆
我国北京国务院于2014年颁布《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》，该意见中明确指出，要大力推动新能源产业，并加快新能源汽车充电设施的建设。自该意见颁布以来，我国新能源汽车行业发展呈稳定上升趋势，各电缆生产企业也开始加大对新能源汽车充电桩电缆的生产。由于新能源汽车充电桩是新能源汽车的必备充电设施，其中充电电缆在整个充电过程中起到至关重要的作用，是决定整体充电设备性能的关键。因此，新能源汽车充电桩电缆的质量极为重要。充电电缆不仅只起到传输电力的作用，还可为电桩提供充电电量数据信息，是一种囊括了电力传输及数据传输功能的复合式输电装置，且用途广泛。
现阶段，我国对电动汽车充电桩电缆尚未有明确的质量要求，导致不同厂家、不同型号批次的充电电缆质量存在较大差异，许多新能源汽车的使用者往往存在不知如何选择充电电缆型号的困扰。这一现象，对我国形成系统化的新能源汽车充电桩电缆有较大影响。因此提升充电电缆质量，并优化其综合性能是当前的重要课题。
1新能源汽车充电桩电缆使用性能要求
新能源汽车充电桩电缆与普通电缆不同，所安置环境大都在室外，由于各种环境因素的影响，其使用环境较为恶劣，这也意味着对充电电缆的使用性能有更高的要求。具体体现在以下几点：
（1）在对新能源汽车进行充电时，电缆会有部分接触到地面，这就难免会造成汽车轮胎对其碾压的情况。若其抗碾压性能较差，在遭受碾压的压力后极易发生损坏或保护套断裂的情况。因此，新能源汽车充电桩电缆需具备足以承受汽车轮胎压力的性能。
（2）我国南北地区温度差异较大，在我国北方城市冬季室外温度较低，若充电电缆在低温状态下无法弯曲，则会对充电过程造成较大影响。因此，新能源汽车充电桩电缆需具备无论在高温或低温的情况下，都可自如弯曲的性能，保证其可顺利为新能源汽车提供充电服务。
（3）由于充电电缆所安置位置通常在室外，因此在白天光线较强的环境下，日光会对其进行照射，若所用材料不足以抵御强光照射则会出现老化现象。因此，新能源汽车充电桩电缆需具备耐日光照射的特性。
2充电电缆结构设计和材料选用
2.1整体结构设计
由于直流电与交流电各自特点不同，因此充电电缆的结构也存有一定差异。（如图一所示）直流电充电电缆结构包括备用线芯、通信线芯、动力线芯、控制线芯以及地线线芯。交流电充电电缆结构包括充电确认线芯、控制确认线芯、备用线芯、地线线芯、中性线芯以及交流电源线芯。
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2.2线芯功能设计
如上文所述，两种充电电缆由于电流不同，因此其线芯设计也存在差异。例如直流充电电缆的功能设计（如图二所示），其连接头的数量是9个，每个连接头都连接一根线芯，且功能各不相同，分别有输出充电、通信、低压辅助等相关功能。
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2.3导体结构设计
由于新能源汽车充电桩电缆在使用时，需要将其位置移动，并弯曲成合适的角度对才能对新能源汽车提供电力。若其耐弯曲摇摆性能较差，在弯曲或移动时则会出现断裂或损坏等现象。为了改善这一现象，使用符合国际电工委员会使用标准的第六种绝缘电缆导体。这种电缆导体单丝数量更多且韧性更强，并使用导体束绞工艺等相关措施提升导体自身韧性，同时提升电缆耐弯曲性能。
考虑到电缆在使用时需要经常拖曳、叠放、移动的特性，导致在使用当中出现断裂或损坏的情况，可将Tinsel Wire加入其中。由于该材料具有良好的导电性，且内部存有聚酯纤维，使其柔韧性及强度都极为强大。并且在实际应用中还可以将内部的控制线芯及通信线芯建立连接，大幅度增加使用性能。由于其具有强度高且韧性好的特性，可以有效改善新能源汽车充电桩电缆在使用中的断裂或损坏现象。
2.4绝缘材料的选用
科学的材料选择，是保证新能源汽车充电桩电缆的综合性能得以提高的关键，在选择时还应当提升其环保性质。因此充电电缆内部线芯的绝缘材料，均使用名为Thermoplastic Elastomer的合成橡胶材料。该材料与普通橡胶材料相比展现出了极佳的耐热性及耐低温性，可承受温度范围在－40℃-125℃之间，有效改善电动汽车充电桩电缆，在高温或低温情况下不能自如弯曲的现象。并具有燃烧后无色无味、烟雾量小等环保优点，实际使用中安全性更高，同时还与我国建立新能源产业的环保思想理念相吻合。
2.5屏蔽层结构设计
新能源汽车充电桩电缆在进行工作时，需要通过Controller Area Network, CAN总线与新能源汽车建立通信连接，为其传输信号状态以及输电状态。由于充电电缆内部线芯数量多，存在大量磁场会影响信号的传输。因此，为保证良好的通信讯号传输，充电电缆内的控制线芯及通信线芯需要隔绝一切对信号磁场的干扰。控制线芯及通信线芯作为传输信号的关键，在设计时会将其外部完整的覆盖铝箔，并在其上方再次覆盖镀锡铜线，这两种材料均具有良好的信号屏蔽功能，将其叠加使用制作出复合屏蔽的结构，有效隔绝磁场对通信信号的干扰。
2.6护套材料的选用
由于新能源汽车充电桩电缆安置位置通常在户外，因此常会遇见汽油、柴油、碱等多种物质。若充电电缆在其长期侵蚀下，难以避免会发生保护套开裂、损坏等现象。因此，在选择充电电缆外护套种需要注意其不仅需要具备耐高温、耐低温、阻燃的特性，还要克制多种化学物质对其侵蚀的现象，以此保证新能源汽车充电桩电缆的正常使用。
2.7充电电缆关键工艺控制
新能源汽车充电桩电缆主要有以下几道工序：
（1）束线工序，该工序是为了保证充电电缆在使用中不被拉断，在束线过程中需要注意将单丝分层，将韧性及强度高的铜箔丝安置于内层，保证所有单丝分布张力均匀。
（2）屏蔽工序，该工序是为保证充电电桩与新能源汽车之间良好的通信连接。在进行该工序时需注意控制单丝编制角度及节距，减小转移阻抗，保证充电电缆具有良好的屏蔽效果
（3）成缆工序，该工序时为保证充电电缆有良好的抗碾压性能，在这一道工序中需注意保证电缆完整，并运用科学的缆芯排序方式，以此来保证其良好的抗碾压性能。
3总结
综上所述，本文针对现阶段新能源汽车充电桩电缆所存在的线芯断裂、耐弯曲性能差、轮胎碾压后易损坏、外层电缆保护套出现裂缝等问题，通过优化电缆内部结构、改善屏蔽技术及使用科学选取材料的方式来对上述问题进行改善，综合提高了新能源汽车充电桩电缆的使用性能。
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