CN109754895A - 一种用于充电桩的气冷电缆及气冷电缆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于充电桩的气冷电缆及气冷电缆装置，涉及电缆技术领域，其中气冷电缆包括电力线，电力线包括由内向外依次设置的绞合导体、绝缘包带层、编织层和绝缘层，绞合导体由铜线绞合制成，绞合导体内设置有粗通气管和若干细通气管；气冷电缆装置包括用于充电桩的气冷电缆、电力线接线柱和电力线接线端子，电力线接线柱和电力线接线端子分别与电力线的两端连接，并使得粗通气管和若干细通气管连通成冷却回路。该用于充电桩的气冷电缆及气冷电缆装置，可通过冷却气体实现电缆的散热冷却，杜绝了冷却通道泄漏出现的短路等危险，消除了安全隐患，同时在单根电力线内即设置有冷却回路，散热冷却效果更为良好。

Description

一种用于充电桩的气冷电缆及气冷电缆装置

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体为一种用于充电桩的气冷电缆及气冷电缆装置。

背景技术

随着新能源汽车的普及，对于充电桩的要求也越来越高。目前，用户使用交流慢充桩一般充满电需要6-8小时左右，而快充桩充满电也至少需要2小时左右。为进一步减小充电桩的充电时间，近年来，国外车企都纷纷开始布局大功率充电桩。然而，要实现大功率直流充电需要从电压和电流两个方面来进行提升，由此会对充电桩的设计提出新的要求，而电缆和充电桩的散热冷却亦是设计充电桩时不可或缺的考虑因素。

以电流方面的提升为例，假设从250A提升到350A甚至500A，其使用时将产生较多的热量，如果不增加冷却措施，为保证电缆的安全运行，需要采用更为粗的电缆，这将极大的影响充电体验。而且，当采用大功率充电的时候，单位时间传输的能量会增加，其温升也将由较多的增长，以350kW充电，电效率为95%为例，发热功率为350kW×5%=17.5kW，如散热不畅，可能会造成大的安全事故，这就需要在整个电路设计上增加更多的温度检测以及饱和措施来确保使用安全，这将极大的增加其成本。因此，对于上述情况，优选的解决方案仍然是选用带冷却功能的电缆，方便对电缆和充电枪等设备进行冷却。

现有技术中的冷却电缆通常为在电缆内部设置单向冷却通道，由冷却液进行冷却。这种方式的冷却电缆，其散热冷却效果不佳，同时冷却液一旦发生泄漏将出现短路等危险，存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于充电桩的气冷电缆及气冷电缆装置，可通过冷却气体实现电缆的散热冷却，杜绝了冷却通道泄漏出现的短路等危险，消除了安全隐患，同时在单根电力线内即设置有冷却回路，散热冷却效果更为良好。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于充电桩的气冷电缆，包括电力线，所述电力线包括由内向外依次设置的绞合导体、绝缘包带层、编织层和绝缘层，所述绞合导体由直径不超过0.5mm的铜线绞合制成，所述绞合导体内设置有粗通气管和若干细通气管，所述粗通气管设置于所述绞合导体的轴心位置，所述细通气管均布设置于靠近所述绞合导体的边缘位置。

进一步的，所述粗通气管和细通气管均选用铜材质制成，所述粗通气管和细通气管的管身上均轧制有环形纹路。

进一步的，所述编织层选用芳纶纱编织制成，其编织密度大于95%。

进一步的，所述电力线成对设置，还包括护套层、包带层、接地线、一对控制线和一对通信线，所述控制线、电力线、通信线和接地线均设置于所述包带层内，所述护套层套接于所述包带层外。

一种用于充电桩的气冷电缆装置，包括电缆组件和用于充电桩的气冷电缆，所述电缆组件包括电力线接线柱和电力线接线端子，所述电力线接线柱和电力线接线端子分别与所述电力线的两端连接，所述电力线接线柱用于使所述粗通气管和若干细通气管相连通，所述电力线接线端子用于使所述粗通气管和若干细通气管均与外界连通。

进一步的，所述电力线接线柱的一端封闭，其另一端开口，所述电力线接线柱内从其开口端向内依次设置有安装腔a、交换腔a和接线柱空腔，所述安装腔内设置有密封环槽a，所述接线柱空腔靠近所述交换腔a的一端设置有通气锥a，所述通气锥a的另一端设置于所述安装腔a内，所述电力线接线柱内还设置有流通槽，所述交换腔a与所述接线柱空腔通过所述流通槽连通；

所述电力线的一端插入设置于所述安装腔a内，其绞合导体的端部设置于所述交换腔a内，其粗通气管的端部套接在所述通气锥a的锥面上，所述密封环槽a内设置有密封圈。

进一步的，所述电力线接线端子的一端封闭，其另一端开口，所述电力线接线端子内从其开口端向内依次设置有安装腔b、交换腔b和接线端子空腔，所述安装腔b内设置有密封环槽b，所述接线柱空腔b靠近所述交换腔b的一端设置有通气锥b，所述通气锥b的另一端设置于所述安装腔b内，所述电力线接线端子上还设置有进气孔和出气孔，所述进气孔用于使交换腔b与外界连通，所述出气孔用于使所述交换腔b与外界连通；

所述电力线的一端插入设置于所述安装腔b内，其绞合导体的端部设置于所述交换腔b内，其粗通气管的端部套接在所述通气锥b的锥面上，所述密封环槽b内设置有密封圈。

本发明的有益效果是：

该电缆中作为主要发热源的电力线内设置有冷却通道，通入冷却气体可直接对电力线进行冷却，增强了对电缆的散热效能。上述冷却通道由铜管制成，一方面因铜材质的导热性能良好，可以很好的进行热传导，对电力线的冷却更好；另一方面铜材质本身具备良好的导电性能，可直接参与导电。在冷却用铜管管身上轧制有环形纹路，使其可以进行适当的弯曲，满足了电缆对弯曲性能的要求。电力线内设置有芳纶纱编织层，可以将电力线所受的力传递至芳纶砂编织层进行吸收，有利于维持电力线的内部结构，保证其内部的冷却通道畅通。

该电缆装置设置特殊机构的接线柱和接线端子，该电缆中的电力线两端分别与接线柱和接线端子连接后，使得电力线内部的冷却通道形成了冷却回路，冷却气体在单根电力线中经过来回流动，产生两次热交换过程，相比于传统的冷却电缆结构，其散热效率更高，冷却效率更好。

附图说明

图1为本发明一种用于充电桩的气冷电缆的断面结构示意图；

图2为电力线的结构示意图；

图3为电力线接线柱的结构示意图；

图4为电力线接线端子的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种用于充电桩的气冷电缆，包括护套层1、包带层2、接地线6、一对电力线4、一对控制线3和一对通信线5。其中控制线3、电力线4、通信线5和接地线6均设置于包带层2内，护套层1套接于包带层2外。

如图2所示，电力线4包括由内向外依次设置的绞合导体404、绝缘包带层403、编织层402和绝缘层401。绞合导体404内设置有粗通气管406和若干细通气管405，粗通气管406设置于绞合导体404的轴心位置，细通气管405均布设置于靠近绞合导体404的边缘位置。通过向粗通气管406和细通气管405内通入冷却气体，可实现对电力线的冷却。

具体实施时，绞合导体404由直径不超过0.5mm的铜线绞合制成。粗通气管406和细通气管405均选用铜材质制成，一方面因铜材质的导热性能良好，可以很好的进行热传导，对电力线4进行冷却；另一方面铜材质本身具备良好的导电性能，可与绞合导体404一起参与导电。在粗通气管406和细通气管405的管身上均轧制有环形纹路，使其可以进行适当的弯曲，满足电缆对弯曲性能的要求。

进一步的，编织层402选用芳纶纱编织制成，其编织密度大于95%。具体实施时，选用Dtex8050芳纶纱进行编制，该材质密度小，拉伸模量高，断裂强度较高、断裂延伸率较低，特别是在较高的温度下，已然能保持其固有特性，利用芳纶纱进行编制，可以将电力线所受的力传递至芳纶砂编织层进行吸收，有利于维持电力线的内部结构，保证其内部的冷却通道畅通。

一种用于充电桩的气冷电缆装置，包括电缆组件和上述气冷电缆。其中，电缆组件包括电力线接线柱和电力线接线端子，电力线接线柱和电力线接线端子分别与电力线4的两端连接，电力线接线柱用于使粗通气管406和若干细通气管405相连通，电力线接线端子用于使粗通气管406和若干细通气管405均与外界连通。在利用该气冷电缆装置对充电桩进行冷却时，接线端子处外接冷却气体，冷却气体依次经过接线端子、粗通气管406、接线柱、细通气管405后由接线端子排出电力线外，上述过程中，冷却气体在单根电力线中经过来回流动，事实上与电力线内部产生两次热交换，相比于传统的冷却电缆结构，其散热效率更高，冷却效率更好。

如图3所示，电力线接线柱的一端封闭，其另一端开口，电力线接线柱内从其开口端向内依次设置有安装腔a、交换腔a102和接线柱空腔105，安装腔内设置有密封环槽a101，接线柱空腔105靠近交换腔a102的一端设置有通气锥a103，通气锥a103的另一端设置于安装腔a内，电力线接线柱内还设置有流通槽104，交换腔a102与接线柱空腔105通过流通槽104连通。

如图4所示，电力线接线端子的一端封闭，其另一端开口，电力线接线端子内从其开口端向内依次设置有安装腔b、交换腔b和接线端子空腔，安装腔b内设置有密封环槽b201，接线柱空腔b靠近交换腔b的一端设置有通气锥b203，通气锥b203的另一端设置于安装腔b内，电力线接线端子上还设置有进气孔204和出气孔202，进气孔204用于使接线端子空腔与外界连通，出气孔202用于使交换腔b与外界连通。

具体实施时，电力线4的一端插入设置于安装腔a内，其绞合导体404的端部设置于交换腔a102内，其细通气管405的端部与交换腔a102连通，其粗通气管406的端部套接在通气锥a103的锥面上，使得粗铜管406与接线柱空腔105连通而与交换腔a102隔绝；电力线4的另一端插入设置于安装腔b内，其绞合导体404的端部设置于交换腔b内，其细通气管405的端部与交换腔b连通，其粗通气管406的端部套接在通气锥b203的锥面上，使得使得粗铜管406与接线端子空腔连通而与交换腔b隔绝。在进行冷却时，冷却气体由进气孔204进入，依次流经接线端子空腔、粗通气管406、接线柱空腔105、流通槽104、交换腔a102、若干细通气管405、交换腔b后经出气孔202排出。在密封环槽a101和密封环槽b201内均设置有密封圈，使得电力线4与接线柱以及与接线端子之间形成密封连接，有效防止冷却气体逸出，提高冷却气体的利用率，保证冷却效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于充电桩的气冷电缆，其特征在于，包括电力线（4），所述电力线（4）包括由内向外依次设置的绞合导体（404）、绝缘包带层（403）、编织层（402）和绝缘层（401），所述绞合导体（404）由直径不超过0.5mm的铜线绞合制成，所述绞合导体（404）内设置有粗通气管（406）和若干细通气管（405），所述粗通气管（406）设置于所述绞合导体（404）的轴心位置，所述细通气管（405）均布设置于靠近所述绞合导体（404）的边缘位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于充电桩的气冷电缆，其特征在于，所述粗通气管（406）和细通气管（405）均选用铜材质制成，所述粗通气管（406）和细通气管（405）的管身上均轧制有环形纹路。

3.根据权利要求1所述的一种用于充电桩的气冷电缆，其特征在于，所述编织层（402）选用芳纶纱编织制成，其编织密度大于95%。

4.根据权利要求1所述的一种用于充电桩的气冷电缆，其特征在于所述电力线（4）成对设置，还包括护套层（1）、包带层（2）、接地线（6）、一对控制线（3）和一对通信线（5），所述控制线（3）、电力线（4）、通信线（5）和接地线（6）均设置于所述包带层（2）内，所述护套层（1）套接于所述包带层（2）外。

5.一种用于充电桩的气冷电缆装置，其特征在于，包括电缆组件和如权利要求1至4任意一项所述的一种用于充电桩的气冷电缆，所述电缆组件包括电力线接线柱和电力线接线端子，所述电力线接线柱和电力线接线端子分别与所述电力线（4）的两端连接，所述电力线接线柱用于使所述粗通气管（406）和若干细通气管（405）相连通，所述电力线接线端子用于使所述粗通气管（406）和若干细通气管（405）均与外界连通。

6.根据权利要求5所述的一种用于充电桩的气冷电缆装置，其特征在于，所述电力线接线柱的一端封闭，其另一端开口，所述电力线接线柱内从其开口端向内依次设置有安装腔a、交换腔a（102）和接线柱空腔（105），所述安装腔内设置有密封环槽a（101），所述接线柱空腔（105）靠近所述交换腔a（102）的一端设置有通气锥a（103），所述通气锥a（103）的另一端设置于所述安装腔a内，所述电力线接线柱内还设置有流通槽（104），所述交换腔a（102）与所述接线柱空腔（105）通过所述流通槽（104）连通；

所述电力线（4）的一端插入设置于所述安装腔a内，其绞合导体（404）的端部设置于所述交换腔a（102）内，其粗通气管（406）的端部套接在所述通气锥a（103）的锥面上，所述密封环槽a（101）内设置有密封圈。

7.根据权利要求5所述的一种用于充电桩的气冷电缆装置，其特征在于，所述电力线接线端子的一端封闭，其另一端开口，所述电力线接线端子内从其开口端向内依次设置有安装腔b、交换腔b和接线端子空腔，所述安装腔b内设置有密封环槽b（201），所述接线柱空腔b靠近所述交换腔b的一端设置有通气锥b（203），所述通气锥b（203）的另一端设置于所述安装腔b内，所述电力线接线端子上还设置有进气孔（204）和出气孔（202），所述进气孔（204）用于使交换腔b与外界连通，所述出气孔（202）用于使所述交换腔b与外界连通；

所述电力线（4）的一端插入设置于所述安装腔b内，其绞合导体（404）的端部设置于所述交换腔b内，其粗通气管（406）的端部套接在所述通气锥b（203）的锥面上，所述密封环槽b（201）内设置有密封圈。