CN210200338U - 一种充电线缆的三维dean管微通道液冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，包括用于传输正极电流的第一线芯、用于传输负极电流的第二线芯、用于降低第一线芯、第二线芯工作温度的液冷微通道、充电电缆第一控制线、充电电缆第二控制线以及填充保护层，其中，该第一线芯以及该第二线芯设置在该填充保护层的内部，该液冷微通道交错缠绕在所述第一线芯、第二线芯的外侧，液冷微通道在第一线芯和第二线芯之间采用左/右旋螺旋交替缠绕拓扑结构，形成具备Dean流动及螺旋转向效应叠加的二次涡效应。本实用新型能够有效提高液冷微通道散热的效率，能够提升细电缆在大电流运行时的安全性和可靠性，增加充电功率，减少充电时间，减少铜丝的利用和绝缘层的使用，减轻电缆的重量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动车快速充电技术领域，尤其是一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统。
背景技术
电动汽车充电桩专用液冷电缆，目前在国内外有所涉及。随着各大汽车公司燃油车的逐渐减产，与其相伴的加油站也将完成它的历史使命，取而代之的将是遍布全国各地的充电站，充电站的硬件设施是充电桩。目前，市场上有多种规格的充电桩产品，充电桩的电源与充电枪之间的连接，用的是普通快充电缆。这种电缆的散热条件相对较差，充电时间较长。若要对电动车进行快速充电，使充电和加油消耗的时间相差不多，则需要专业的快充电缆，这种能短时间完成电动车充电的电缆，现在所面临的急需要解决关键问题之一即是电缆的散热问题。
当流体在弯曲管道内流动时，由于向心力作用，弯管内侧流体在管内有向弯管外侧流动趋势，从而形成弯管内侧的低压区，在压差作用下，流体从外侧沿着弯管壁面再次流回内侧。这种流动与管的主流动方向垂直，在管内径向平面形成涡流，被称为Dean二次流。国内外根据Dean流动原理，研究并发展了Dean流在多流体多相混合过程的强化效应，同时也发现Dean二次流能够有效降低壁面流固耦合边界层厚度，提升壁面对流换热性能。但目前Dean二次流应用于强化换热仅有平面化的Dean管路设计，如何建立空间拓扑结构，实现充电电缆双路或多路电缆的散热，是Dean管在该领域应用的空白。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，能够保证进一步增加充电功率、减少充电时间时，维持电缆温度在适宜范围，而且电缆直径不变，因而重量小，成本液不至于增加太多。
为实现以上目的，本实用新型采取了的技术方案是：
一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，包括用于传输正极电流的第一线芯、用于传输负极电流的第二线芯、用于降低第一线芯、第二线芯工作温度的液冷微通道、充电电缆第一控制线、充电电缆第二控制线以及填充保护层，其中，该第一线芯以及该第二线芯设置在该填充保护层的内部，该液冷微通道交错缠绕在所述第一线芯、第二线芯的外侧，该第一控制线、第二控制线设置在该液冷微通道的外侧。
所述的液冷微通道在第一线芯和第二线芯之间以左旋螺旋、右旋螺旋交替缠绕，在第一线芯采用左旋螺旋，在第二线芯采用右旋螺旋，液冷微通道每个周期均与第一、第二线芯形成3/4圆周或特定弧长接触，从而形成具有Dean流效应的空间拓扑结构。
所述的液冷微通道中设置有工质流体，工质流体为水、乙醇或乙二醇的一种或混合物。
所述液冷微通道与电缆外部散热结构连接，形成闭环回路。
所述的第一控制线和第二控制线可以紧贴液冷微通道外侧。
所述的液冷微通道的材料可为绝缘材料。
所述第一线芯和第二线芯由多股铜丝与绝缘塑胶层组成。
绝缘塑胶层为导热硅胶，且其内部有加强钢丝。
本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：本实用新型将低成本的液冷微通道在电缆线芯上进行左/右螺旋周期性交错缠绕，可以实现充电线缆大电流运行工况下的有效散热，降低电缆许用电流对铜材直径的依赖，节约铜材成本的同时提升了电缆的热安全性。
附图说明
图1为本实用新型的剖面结构示意图。
图2为本实用新型的形状为椭圆形的示意图；
图3、图4为液冷结构工质流动方向的截面图；
图5为左/右旋螺旋交替缠绕拓扑结构的示意图；
图6为未加绝缘层的电缆示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参照图1所示，本实用新型提及的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其横截面形状不局限于圆形，亦可为椭圆形或方形，可适用于带有充电枪的快充电缆的充电桩上，其包括用于传输正极电流的第一线芯11、用于传输负极电流的第二线芯12、液冷微通道13、充电电缆第一控制线14、充电电缆第二控制线15以及填充保护层16，其中，该第一线芯11以及该第二线芯13设置在该填充保护层16的内部，该液冷微通道13交错缠绕在所述第一线芯11、第二线芯12的外侧，该第一控制线14、第二控制线15设置在该液冷微通道13的外侧。
进一步，如图1所示，所述第一线芯11和第二线芯12由多股铜丝101与绝缘塑胶层102组成。所述的绝缘塑胶层导热硅胶，且其内部有加强钢丝。
进一步，所述的液冷微通道13在第一线芯11和第二线芯12之间以左旋螺旋、右旋螺旋交替缠绕，在第一线芯采用左旋螺旋，在第二线芯采用右旋螺旋，液冷微通道每个周期均与第一、第二线芯形成3/4圆周或特定弧长接触，从而形成具有Dean流效应的空间拓扑结构。加强二次环流，提高传热效率。所述的液冷微通道13中设置有工质流体，工质流体的流动方向依次为（1）、（2）、（3）、（4）、（5），如图3所示。液冷微通道内的工质为水、乙醇或乙二醇的一种或混合物，可以满足在冬天户外充电的要求。
所述工质流体在液冷微通道13内流动，通过绕制第一线芯左旋螺旋区域后进入第二线芯右旋螺旋区域，形成Dean二次涡流，同时在周期性螺旋方向反转变化条件下形成附加涡流，与Dean涡叠加并交替变化，实现强化换热。
所述液冷微通道13的空间拓扑结构参数包括左/右旋螺距、包络弧长、截面直径/当量直径。空间拓扑结构参数可根据充电电缆发热功率进行优化设计，实现不同换热强度需求。
所述液冷微通道与电缆外部散热结构连接，形成闭环回路。工质流体可通过泵实现主动循环，也可利用工质对流效应被动循环。工质流体通过液冷微通道吸收热量后，经由外部散热结构将电缆热量快速导出。所述外部散热结构可以是翅片散热器，也可以是多组电缆的集中化冷水机散热器。
所述的第一控制线14和第二控制线15可以紧贴液冷微通道13外侧，进一步提高电缆的工作效率，减小电缆的体积。
如图5所示。所述的液冷微通道13的材料可为绝缘材料，诸如：聚丙烯等，这样就可不需要绝缘塑胶层102和202，即所述的第一线芯11仅为多股铜线，进一步减轻电缆的重量。
所述的液冷微通道的横截面形状不限于圆形、亦可是其他形状。
在本实用新型中的其他具体实施方式中，可根据线芯的数量，适当的将液冷微通道13缠绕方式进行变化，但保证呈现类似Dean管缠绕，进一步提高快充电缆的快充性能。
另外，还要说明的是对于完整的快充电缆结构还应包括泵机、水箱等配套结构，为便于对系统进行实际设计和应用，在此不再详细阐述，将根据实际应用情况而定。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于：包括用于传输正极电流的第一线芯、用于传输负极电流的第二线芯、用于降低第一线芯、第二线芯工作温度的液冷微通道、充电电缆第一控制线、充电电缆第二控制线以及填充保护层，其中，该第一线芯以及该第二线芯设置在该填充保护层的内部，该液冷微通道交错缠绕在所述第一线芯、第二线芯的外侧，该第一控制线、第二控制线设置在该液冷微通道的外侧。
2.如权利要求1所述的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于，所述的液冷微通道在第一线芯和第二线芯之间以左旋螺旋、右旋螺旋交替缠绕，在第一线芯采用左旋螺旋，在第二线芯采用右旋螺旋，液冷微通道每个周期均与第一、第二线芯形成3/4圆周或特定弧长接触，从而形成具有Dean流效应的空间拓扑结构。
3.如权利要求2所述的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于，所述液冷微通道与电缆外部散热结构连接，形成闭环回路。
4.如权利要求1所述的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于，所述的第一控制线和第二控制线可以紧贴液冷微通道外侧。
5.如权利要求1所述的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于，所述的液冷微通道的材料可为绝缘材料。
6.如权利要求1所述的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于，所述第一线芯和第二线芯由多股铜丝与绝缘塑胶层组成。
7.如权利要求6所述的一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，其特征在于：绝缘塑胶层为导热硅胶，且其内部有加强钢丝。
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