CN111968782A - 线缆组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及线缆组件，线缆组件包括设置有至少两个单独的功率导体和至少一个接地导体的线缆。本发明涉及一种用于电能存储器的充电系统以及一种基于这种线缆组件对电能存储器进行充电的方法。

Description

线缆组件
技术领域
本发明涉及一种用于电能存储器的充电系统，充电系统包括充电线缆组件、在充电线缆组件与电能存储器之间的插头转换器。这种线缆组件包括设置有至少两个单独的功率导体和至少一个接地导体的线缆。本发明还涉及一种用于基于这种线缆组件对电能存储器进行充电的方法。
背景技术
这种线缆组件是已知的。例如，国际申请WO2018104234涉及一种特别是充电线缆的大电流线缆，其包括外护套和多个纵向延伸的传输元件，这些传输元件中均具有带有导体和芯绝缘体的芯以及第一管，其中芯绝缘体和第一管经由纵向延伸的连接部彼此连接。
国际申请WO2017133893涉及一种线缆组件，其包括线缆软管和布置在线缆软管中的至少一个导体，其中线缆软管与导体间隔开一距离，从而在至少一个导体与线缆软管之间形成第一间隙空间。这种线缆组件包括至少一个用于输送冷却流体以冷却线缆组件的管。另外，线缆组件包括连接器，该连接器包括与至少一个导体连通的至少一个接触构件和腔室，其中所述腔室包括第一端口和第二端口，第一端口与线缆软管和至少一个导体之间的第一间隙空间连通，第二端口与管连通，使得冷却流体可以从管循环到第一间隙空间，反之亦然。
德国实用新型DE 20 2017 102368涉及一种用于电动车辆的充电线缆，该充电线缆具有至少一个导体，该导体被设计成传导约100安培的大电流，该导体具有电导体和包围电导体的电绝缘体，并且具有冷却通道，其中电导体是由各根导线制成的导线导体，绝缘体是用于在管线的整个长度上形成冷却通道的绝缘管，其中导线导体直接被自由空间包围，该自由空间可以引导流体状的冷却剂。
CN 109 036 694涉及一种用于大功率充电连接器的冷却线缆，并且包括线缆芯和包裹在线缆芯周围的保护层，该线缆芯包括两根功率线、地线和控制线，其中线缆芯之间的间隙填充有填充剂。功率线包括功率导体、第一冷却管和绝缘层，其中功率导体缠绕在第一冷却管周围，绝缘层包裹在功率导体上。接地导体包括地导体、第二冷却管和屏蔽层，其中地导体缠绕在第二冷却管上，屏蔽层包裹在地线导体周围。
CN 206711659涉及一种具有冷却管的电动车辆充电线缆，其包括功率线芯、接地线芯、备用功率线、控制信号线芯和带。充电线缆设置有多个冷却管，功率线芯具有内置的冷却管，并功率线芯的导体紧密地包裹在该冷却管上。接地线芯也设置有冷却管，其中接地芯的导体紧密地包裹在冷却管上并且控制信号芯包围另一冷却管。这种充电线缆连接到充电枪。
CN206697276涉及一种电动车辆大电流充电线缆，其包括配置在线缆中的至少一根导线、用于传输冷却介质的至少一根第一流入管和一根流出管；第一流入管穿过导线，第一流入管与导线的一端和流出管的一端导电地连接，并且流出管邻近导线地配置。这种电动车辆大电流充电线缆还包括适配器，该适配器设置有通孔，并且第一流入管穿过该通孔并流出。
WO2018021401涉及一种用于向汽车供电的供电线缆，其包括：多根绞合在一起的电导线，各电导线均包括具有柔性的冷却管、包围该冷却管的电导体(其中通过将多根导线缠绕在冷却管周围而构成电导体)和包围电导体的绝缘体；以及覆盖多根电导线的护套，其中半数冷却管用作制冷剂的向外路径，而剩余的半数冷却管用作制冷剂的返回路径。
发明内容
大电流线缆被设计为在短时间内传输大量电力。当传输大电流时，会产生相对大量的热，并且相应的大电流线缆在运行期间会相对快地加热。对于大多数设备，大电流线缆的设计应使其在最大额定值(即最大载流量)下，线缆的温度不超过约90℃，以确保不损坏绝缘。然而，在人可能接触到这种线缆的情况下，应当更加限制线缆的最高温度从而防止受伤。
这些线缆的典型示例是用于例如车辆中的电储存器的所谓的充电线缆，在充电过程中通过充电线缆引导较大电流，同时必须将充电线缆设计成在充电过程中可以被触摸而不会造成伤害，并允许反复操作线缆以与车辆连接和断开。
在例如电动车辆的充电周期期间，由于传输大电流，导体和插头转换器中会发生温度上升。可以通过限制电流来降低温度上升，但是充电过程将花费较长时间。
因此，本发明寻求提供用于电能存储器的大电流线缆和充电系统。
本发明还寻求提供一种基于这种大电流线缆组件对电能存储器进行充电的方法。
因此，本发明涉及用于电能存储器的充电线缆组件，所述充电线缆组件包括设置有至少两个单独的功率导体和至少一个接地导体的线缆，其中至少两个单独的功率导体在所述线缆内彼此间隔开一距离，各功率导体均包围至少一个管，并且各功率导体均包括绕着所述管成股的多根绞合线，所述充电线缆组件包括在所述线缆内的至少两个单独的冷却回路，即第一冷却回路和第二冷却回路，第一冷却回路包括在由至少两个功率导体包围的管中的冷却流体，第二冷却回路包括在辅助管中的冷却流体以冷却位于所述充电线缆组件和所述电能存储器之间的插头转换器。
基于这种构造，获得了满足一个或多个上述目的的用于电能存储器的充电线缆组件。
在本充电线缆组件的实施方式中，第一冷却回路包括冷却单元。在例如电动车辆的充电周期期间，由于传输大电流，在功率导体中会发生温度升高。这意味着第一冷却回路中的冷却流体或冷却液体将吸收由此产生的热，并且由于冷却回路，冷却流体必须在返回第一冷却回路之前被冷却。这种包括测量和控制系统的冷却单元将冷却流体冷却至预定温度，并且由此冷却的冷却流体将返回到第一冷却回路中。
在本充电线缆组件的实施方式中，第二冷却回路包括冷却单元。在例如电动车辆的充电周期期间，由于传输大电流，在插头转换器中会发生温度升高。为了防止对这些插头转换器的任何损坏，第二冷却回路将冷却流体或冷却液体运输到插头转换器，因而冷却流体将吸收由此在插头转换器中产生的热。这种包括测量和控制系统的冷却单元将冷却流体冷却至预定温度，并且由此冷却的冷却流体将返回到第二冷却回路中。
在本充电线缆组件的实施方式中，第一冷却回路和第二冷却回路包括共同冷却单元。这种共同冷却单元控制和调节第一冷却回路和第二冷却回路两者的冷却流体的温度。
在本充电线缆组件的实施方式中，第一冷却回路和第二冷却回路两者的冷却流体在包括测量和控制系统的共同冷却单元中冷却。根据这种实施方式，首先将返回的冷却流体混合在一起，然后在共同冷却单元中冷却合并的冷却流体。随后将由此冷却的冷却流体分成用于第一冷却回路的冷却流体和用于第二冷却回路的冷却流体。
在本发明的另一实施方式中，至少一个接地导体包围所述至少一个辅助管。这种构造有利于消散由插头转换器产生的热。
在本发明的另一实施方式中，线缆设置有两个单独的功率导体和两个接地导体，其中两个单独的功率导体分别包围用于输送冷却流体的管，并且两个接地导体分别包围用于输送冷却流体的辅助管。
这种构造允许在两个功率导体中的各功率导体与冷却流体之间的有效的热传递。在本发明的实施方式中，加热的冷却流体通过被功率导体包围的管输送，并且可以通过辅助管输送回去，或者辅助管用于将冷却流体输送到插头转换器或从插头转换器输送冷却流体。
在本发明的另一实施方式中，各功率导体均被护套包围，所述护套被接地导体包围。接地导体围绕功率导体的这种同心构造允许线缆中存在的元件的有效定位，从而减小了线缆的总直径。
在本发明的另一实施方式中，至少两个单独的功率导体被共用护套包围，所述共用护套被接地导体包围。这种构造提供了存在于线缆中的元件的替代有效定位，从而减小了线缆的总直径。
在本发明的另一实施方式中，各功率导体的截面积等于或大于各接地导体的截面积。
在本发明的另一实施方式中，各接地导体均包括多根绞合线。这种构造允许重复操纵线缆而不会损坏线缆。
在本发明的另一实施方式中，包带位于用于输送冷却流体的管与功率导体之间。包带为用于输送冷却流体的管增加了额外的保护层，从而使消费者实际使用期间弯曲最终线缆时，用于输送冷却流体的管的损坏风险最小化。这种包带也可以位于用于输送冷却流体以冷却插头转换器的管的外周。
在本发明的另一实施方式中，信号导体配置在线缆内，以便提供沿着线缆的信息传输。
本发明还涉及一种如前所述的线缆组件，其中在至少两个单独的功率导体之间的间隙处设置用于输送冷却流体的一个或多个辅助管。
本发明还涉及一种用于电能存储器的充电系统，其包括如前所述的线缆组件。
根据这种充电系统的实施方式，本充电系统包括在本充电线缆组件和电能存储器之间的插头转换器，并且包括至少两个单独的冷却回路，即第一冷却回路和第二冷却回路，第一冷却回路包括在被至少两个单独的功率导体包围的管中的冷却流体，第二冷却回路包括用于冷却插头转换器的冷却流体。
本发明还涉及一种对电能存储器进行充电的方法，其利用基站、与基站连接的充电线缆组件以及在充电线缆组件与电能存储器之间的插头转换器对所述电能存储器进行充电，其中充电线缆组件设置有至少两个单独的功率导体、至少一个接地导体和至少两个辅助管，各功率导体均包围管，通过被至少两个单独的功率导体包围的管从基站泵送第一冷却流体，通过用于冷却插头转换器的辅助管从基站泵送第二冷却流体。
在本方法的优选实施方式中，充电电流为至少350Amps、优选地为至少500Amps、更优选地为至少1000Amps。
在优选的实施方式中，充电线缆组件的直径为45mm或更小。
与没有冷却管的常规线缆相比，本发明的线缆和线缆组件可以用于任何种类的电能传输，并允许在导体的相同截面积或线缆直径内传输较大的电流。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点，现在结合附图参照以下说明，其中：
图1以截面图示意性地示出了用于根据本发明的线缆组件的线缆的第一实施方式。
图2以截面图示意性地示出了用于根据本发明的线缆组件的线缆的第二实施方式。
图3以截面图示意性地示出了用于根据本发明的线缆组件的线缆的第三实施方式。
图4以截面图示意性地示出了用于根据本发明的线缆组件的线缆的第四实施方式。
图5以截面图示意性地示出了用于根据本发明的线缆组件的线缆的第五实施方式。
图6以侧截面图示意性地示出了用于根据本发明的线缆组件的线缆。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及优选实施方式的以下详细说明。为了说明本发明，当前优选的实施方式中贯穿附图的所有视图，相同的数字表示相似的部分。本文公开的具体实施方式仅是特定构造的例示，并不限制要求保护的实施方式的范围。除非另外注明，否则来自不同实施方式的特征可以组合以形成另一实施方式。关于实施方式之一说明的变化或修改也可以适用于其它实施方式。此外，应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的主旨和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
图1示出了根据本发明的线缆组件1的第一可能实施方式。线缆组件1包括两个单独的功率导体和一个接地导体，其中两个单独的功率导体在线缆组件内彼此间隔开一距离。线缆组件1包括两个管10，管10被配置成用于沿着线缆组件1输送冷却流体并且配置在线缆组件1的内部。管10具有壁11。功率导体12包围用于输送冷却流体的管10。各功率导体12均包括绕着管10成股的多根绞合导线。导线层被例如片或管的层13包围。对于一些应用，线缆组件1可以包括适于信号和/或信息传输的传输元件15。传输元件可以包括两个或更多个信号导体和/或光纤。线缆1还设置有接地导体16。在图1的线缆组件中还可以设置一个或多个辅助管(未示出)。这种辅助管可以用于将冷却流体输送到插头转换器并从插头转换器输送冷却流体，或者用作用于通过被功率导体12包围的管10供应的冷却流体的回流管线。
图2示出了根据本发明的线缆组件2的第二可能实施方式。在该实施方式中，线缆2还包括用于输送冷却流体的辅助管20，其中接地导体22包围辅助管20。辅助管20具有壁21。该第二可能实施方式的线缆组件还可以可选地包括没有被导体包围的一个或多个第二辅助管。对于一些应用，线缆组件2可以包括适于信号和/或信息传输的一个或多个传输元件。传输元件可以包括两个或更多个信号导体和/或光纤。
图3示出了根据本发明的线缆组件3的第三可能实施方式。线缆3设置有两个单独的功率导体和两个接地导体。存在用于输送冷却流体的两个辅助管20，其中各辅助管20均被接地导体22包围。辅助管20具有壁21。
如图3所示，各管和各导体(功率导体或接地导体)均可以具有相等的截面积。这种构造使得线缆组件的安装和使用变得容易，这是因为两个功率导体和两个接地导体的任何连接都将提供功能系统。可替代地，图3的实施方式允许将线缆系统用作三相线缆，在这种情况下，接地导体中的一个接地导体被用作功率导体。该第三可能实施方式的线缆组件还可以可选地包括不被导体包围的一个或多个第二辅助管。
图4示出了根据本发明的线缆组件4的第四可能实施方式。在该实施方式中，层13被接地导体40包围。该第四可能实施方式的线缆组件还可以可选地包括不被导体包围的一个或多个第二辅助管。
图5示出了根据本发明的线缆组件5的第五可能实施方式。在该实施方式中，两个单独的功率导体被共用护套50包围并嵌入共用护套50中，其中共用护套50被接地导体51包围，接地导体51被外部护套包围。辅助管53位于线缆组件5内，并且这些管53用于输送冷却流体。
图6以侧截面图示意性地示出了用于充电线缆组件的线缆，该充电线缆组件用于对电能存储器进行充电，即利用基站(这里未示出)、与基站连接的充电线缆组件6以及连接器组件60对电能存储器进行充电。充电线缆组件6设置有至少两个单独的功率导体12、至少一个接地导体(这里未示出)和至少两个辅助管53。各管10均被功率导体12包围，其中通过被单独的功率导体12包围的管10从基站泵送第一冷却流体，并且通过用于冷却插头转换器67的辅助管53从基站泵送第二冷却流体。连接器组件60包围充电线缆组件6的端部并包括连接器架、插头转换器67、冷却块66、导体引线68和管连接器69。
插头转换器67被连接器壳体61包围，连接器壳体61包括与插头转换器67导热接触的一个或多个冷却块66。辅助管53连接到冷却块66。流经辅助管53(即第二冷却回路)进入冷却块66中的冷却流体将吸收在插头转换器67处产生的热。如此加热的冷却流体将被运输到冷却单元64，并经由泵65返回到辅助管53。导体引线68在功率导体12和插头转换器67之间提供电连接并且可以由从线缆组件端部剥脱并拆出的功率导体构成，或者可以是各功率导体12和相应的插头转换器67之间的单独部分。管连接器69提供连接器组件内的管10之间的流体连接。包括管10、管连接器69、冷却单元62和泵63的第一冷却回路用于冷却单独的功率导体12。管10被功率导体12包围。包括辅助管53、冷却块66、冷却单元64和泵65的第二冷却回路用于冷却插头转换器67。
尽管图6中未示出，但是辅助管53可以被接地导体包围。在图6中，示出了两个冷却单元62、64，但是在特定实施方式中，仅使用一个单一的冷却单元。这种单一的冷却单元可以包括用于冷却功率导体和插头转换器的单独的冷却回路，或者可以使用如下共同冷却单元：第一冷却回路的冷却流体和第二冷却回路的冷却流体在这种共同冷却单元中冷却。
图2至图6中所示的实施方式可以进一步包括适于信号和/或信息传输的一个或多个传输元件15。这种传输元件15可以包括两个或更多个信号导体和/或光纤。(图2、图4、图5和图6中未示出)。
本文所示实施方式的接地导体优选地包括多根绞合导线。替代地，接地导体可以被设置为编织物或金属箔。

Claims (16)

1.一种用于电能存储器的充电线缆组件，所述充电线缆组件包括设置有至少两个单独的功率导体和至少一个接地导体的线缆，其中所述至少两个单独的功率导体在所述线缆内彼此间隔开一距离，各功率导体均包围至少一个管，并且各功率导体均包括绕着所述管成股的多根绞合线，所述充电线缆组件包括在所述线缆内的至少两个单独的冷却回路，即第一冷却回路和第二冷却回路，所述第一冷却回路包括在由所述至少两个功率导体包围的所述管中的冷却流体，所述第二冷却回路包括在辅助管中的冷却流体以冷却位于所述充电线缆组件和所述电能存储器之间的插头转换器。
2.根据权利要求1所述的充电线缆组件，其特征在于，所述第一冷却回路包括冷却单元，特别地，用于冷却单独的功率导体的所述第一冷却回路包括管、管连接器、冷却单元和泵，所述管被所述功率导体包围。
3.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，所述第二冷却回路包括冷却单元，特别地，用于冷却所述插头转换器的所述第二冷却回路包括辅助管、冷却块、冷却单元和泵。
4.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，所述第一冷却回路和所述第二冷却回路包括共同冷却单元。
5.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，所述第一冷却回路的冷却流体和所述第二冷却回路的冷却流体在共同冷却单元中被冷却。
6.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，所述至少一个接地导体包围所述至少一个辅助管。
7.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，各功率导体均被护套包围，所述护套被接地导体包围。
8.根据权利要求1所述的充电线缆组件，其特征在于，所述至少两个单独的功率导体被共用护套包围，所述共用护套被接地导体包围。
9.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，各功率导体的截面积等于或大于各接地导体的截面积。
10.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，包带位于用于输送冷却流体的所述管和所述功率导体之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，信号导体配置在所述线缆的内部，以便沿着所述线缆提供信息传输。
12.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，用于输送冷却流体的所述一个或多个辅助管设置在所述至少两个单独的功率导体之间的间隙。
13.根据前述权利要求中任一项所述的充电线缆组件，其特征在于，所述充电线缆组件的直径为45mm或更小。
14.一种用于对电能存储器进行充电的方法，其利用基站、与所述基站连接的充电线缆组件以及在所述充电线缆组件与所述电能存储器之间的插头转换器对所述电能存储器进行充电，所述充电线缆组件设置有至少两个单独的功率导体、至少一个接地导体和至少两个辅助管，各功率导体均包围管，其中通过被所述至少两个单独的功率导体包围的所述管从所述基站泵送第一冷却流体，通过所述辅助管从所述基站泵送第二冷却流体以冷却所述插头转换器。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，充电电流为至少350Amps、优选地至少500Amps、更优选地至少1000Amps。
16.一种用于电能存储器的充电系统，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的充电线缆组件以及位于所述充电线缆组件和所述电能存储器之间的插头转换器。
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