CN220773984U - 一种自然散热350a直流充电线缆及充电枪 - Google Patents

Abstract

一种自然散热350A直流充电线缆及充电枪，在直流充电线缆的绝缘外被内同轴紧密排列有三圈导线，三圈导线的根数从外向内依次为十一、十六和四，且同圈内导线的线径相同；从功能上区分，第一圈中的十根粗导线为充电线，剩余的一根粗导线为PE线；第二圈中的八根细导线为充电信号线，剩余的八根细导线为辅助电源线；第三圈中的四根具有屏蔽保护的导线为充电通讯线。本直流充电线缆在保证充电功率的前提下最大限度地减少了线缆的线径，使线缆的线径由38‑41毫米缩小至23‑26毫米，弯曲半径由230毫米缩小至110毫米，提高了用户的使用体验感。在同样的承载下，本直流充电线缆的导电截面积小、散热面积大，不仅节约了铜材，而且提高了线缆的抗拉性能。

Description

一种自然散热350A直流充电线缆及充电枪

技术领域

本实用新型涉及新能源电动车领域，尤其是涉及一种自然散热350A直流充电线缆，以及使用该直流充电线缆的一种充电枪。

背景技术

制约新能源电动汽车发展的主要因素有两个：一是电池续航能力短；二是充电用时长。

目前，家用或商用出租电动汽车每次充电大约用时1.5个小时，若要在30分钟内完成快充，就必须将充电桩的功率至少做到300千瓦以上，保证充电电流至少在350A以上。从技术上来说，300千瓦以上大功率直流电源的输出没有问题，难点在于充电线缆和充电枪。如果继续使用现有的符合GB20234.3-2015标准的200A自然散热直流充电枪，其承载的最大充电电流是250A，与其连接的充电线缆的外径通常为38-41毫米，若让它来承载350A的充电电流会因过热而引发火灾事故。

如果使用GB20234.3-2015标准的直流充电枪枪头，让其能够承载350A的充电电流，通常采用的技术路线是液冷技术，也就是在充电枪的功率线缆内设置冷却液的流通通道，使用液冷机把冷却液泵入充电枪的功率线缆内，冷却液循环流动带出充电枪功率端子及线缆的功率导线在充电过程中产生的热。液冷充电枪及线缆的散热原理是：充电枪插入车端充电插座充电时，液冷机会自动开启，冷却液由液冷机的动力单元泵出，经液冷机的出液管进入液冷线缆的DC+线缆内，冷却液穿过其内的软体导线直达液冷充电枪内的DC+端子的空腔底部，然后进入DC-端子的空腔底部反流到DC-线缆内部，穿过其内的软体导线，带热冷却液回到液冷机的散热单元散热降温，冷却后的冷却液周而复始连续不断的重复上述工作过程，直到充电完成，液冷机停机。上述的冷却方式及结构是串冷结构，还有一种并冷结构，该结构是在液冷线缆内另外设置两根冷却液的回流管，使DC+电缆和DC-电缆的冷却液的流通管道各自独立。无论是串冷还是并冷，它们有一个共性：均为液冷散热，均需要使用液冷机。

使用液冷充电枪可以解决大电流充电过热的问题，但是，液冷充电枪同时也存在以下缺陷：一、液冷机内的电机和散热风扇运转会有噪音污染，若充电站距离居民区较近，在夜间的噪音会影响居民休息；二、冷却液在充电枪及线缆内循环流动，冷却液是带有压力的，压力至少在4公斤左右，带压力的冷却液会在充电枪与线缆的下列部位潜在漏液的风险：充电枪功率端子的连接部位、电缆接头与通液管的连接部位、液冷机的出夜管与液冷电缆接头的连接部位等；三、液冷机的造价较高，成本约4000元左右。

虽然液冷充电枪及液冷线缆具有优越性，但是成本高，还存在漏液的风险，因此无论车企、还是车主均希望有一种不用液冷的、能够承载350A的自然散热直流充电线缆，同时希望充电线缆具有细、轻、软，人体工程体验要好的特性。

图1示出的是现有200A充电枪的结构示意图，图2示出的是现有200A自然散热直流充电线缆的截面图。由图2可知，现有200A自然散热直流充电线缆，其绝缘外被4内并排设置有两根很粗的DC+充电线11和DC-充电线12，在两根充电线的上下方分布有PE地线13、若干根信号线和功能线，其余的空间均为填充物19。由于在布局上存在着不对称性，因此该直流充电线缆在弯曲方向上存在着的各向异性。而且在受弯时，线径小的信号线和功能线在线缆内的位移量大，容易发生断线。由于在布局上存在着不合理性，因此该直流充电线缆内存在大量的间隙，致使线缆的线径较大，人体工程体验感较差。

以现有200A自然散热直流充电线缆的布局结构，若要承载350A的电流，只能继续增大DC+充电线11和DC-充电线12两根充电线的线径。这在理论上可行，但在实际上并不可行。因为现在的200A自然散热直流充电线缆的外径已达到38-41毫米，照此推算，350A的自然散热直流充电线缆，其外径将超过60毫米。就充电而言，线缆太重，车主根本拿不动，而且线缆难以弯曲，很难实现与充电桩的连接。

另外，为了保证充电枪与电动汽车在充电过程中连接的可靠性及安全性，如图1所示，在现有充电枪的内部通常安装有电子锁，在充电枪上设有解锁孔15和解锁杆16，通常情况下，解锁杆16插在充电枪壳体14上。目前存在的问题的是，由于解锁杆16需要经常插拔，在使用过程中解锁杆16容易丢失，造成充电枪无法解锁。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种自然散热350A直流充电线缆及充电枪，采用如下技术方案：

一种自然散热350A直流充电线缆，在直流充电线缆的绝缘外被内同轴紧密排列有三圈导线，三圈导线的根数从外向内依次为十一、十六和四，且同圈内导线的线径相同；从功能上区分，第一圈中的十根粗导线为充电线，剩余的一根粗导线为PE线；第二圈中的八根细导线为充电信号线，剩余的八根细导线为辅助电源线；第三圈中的四根具有屏蔽保护的导线为充电通讯线。

进一步地改进技术方案，第一圈中的十根充电线在使用时平均集束为两根充电线束，两根充电线束分别为DC+充电线束和DC-充电线束。

进一步地改进技术方案，第二圈中的八根辅助电源线在使用时平均集束为两根辅助电源线束，两根辅助电源线束分别为A+辅助电源线束和A-辅助电源线束。

进一步地改进技术方案，第二圈中的八根充电信号线分别是T1+线、T1-线、T2+线、T2-线、PIN1线、PIN2线、EL+线和EL-线。

进一步地改进技术方案，第三圈中的四根充电通讯线合并为两根双并屏蔽线，其中的一根双并屏蔽线是CC1线和CC2线，另一根双并屏蔽线是S+线和S-线。

进一步地改进技术方案，在充电线、充电信号线和辅助电源线的外部包裹有绝缘套，绝缘套的材质为TPE、或为F46、或为聚酰亚胺。

进一步地改进技术方案，在各圈导线之间设置有包带，包带由无纺布带或金属箔带缠绕而成。

进一步地改进技术方案，在第一圈的十一根充电线之间的空隙内填充有填充物，填充物的材质为PP、或为细玻纤绳、或为吸热导热材料。

一种充电枪，连接在所述直流充电线缆的输出端；在充电枪内设置有电子锁，在充电枪的壳体上设有与电子锁相对应的解锁孔，在充电枪上外挂有能够插入解锁孔对解锁机构进行解锁的解锁杆。

进一步地改进技术方案，所述充电枪包括充电头密封盖，充电头密封盖通过软绳连接在充电枪的壳体上，所述解锁杆外挂在软绳上。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本直流充电线缆能够在保证350A充电功率的前提下，最大限度地减少线缆的线径，将使充电线缆的线径由38-41毫米缩小至23-26毫米，弯曲半径由230毫米缩小至110毫米，本直流充电线缆具备细、轻、软的特点，大幅提高了用户的使用体验感，使充电操作变得轻松。

2、本直流充电线缆的布局合理，消除了充电线缆在弯曲方向上的各向异性，受拉时，各充电线可以均匀分散拉力，提高了充电线缆的抗拉性能。

3、在同样的承载下，本直流充电线缆内导线的总截面面积较小，节约了铜材。

4、本直流充电线缆的自然散热效果好，温升低。

附图说明

图1示出的是现有200A充电枪的结构示意图。

图2示出的是现有200A自然散热直流充电线缆的截面图。

图3示出的是本自然散热350A直流充电线缆及充电枪的结构示意图。

图4示出的是本自然散热350A直流充电线缆的截面图。

图中：1、粗导线；2、细导线；3、屏蔽线；4、绝缘外被；5、外层包带；6、中层包带；7、内层包带；8、绝缘套；9、金属屏蔽套；10、填充绳；11、DC+充电线；12、DC-充电线；13、PE线；14、充电枪壳体；15、解锁孔；16、解锁杆；17、充电头密封盖；18、软绳；19、填充物。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图3所示，一种自然散热350A直流充电线缆，其外径为23-26mm。在充电线缆的输出端连接有充电枪，在充电线缆的输出入端连接有各种端子。

参照图4，在直流充电线缆的绝缘外被4内同轴紧密排列有三圈导线，三圈导线的根数从外向内依次为十一、十六和四，且同圈内导线的线径相同。从功能上区分，第一圈的十根粗导线1为充电线，剩余的一根粗导线1为PE线（接地线）；第二圈中的八根细导线2为信号线，剩余的八根细导线2为辅助电源线；第三圈中的四根导线为屏蔽线3。

具体的，第一圈中的十一根粗导线1沿周向紧密排列，其中的十根粗导线1在使用时平均集束为两根充电线束，两根充电线束分别为DC+充电线束和DC-充电线束，充电线束中的五根粗导线1的端头通过铜鼻子或接线端子连接在一起，然后再与充电桩或充电枪连接。这样，一根DC+充电线束或DC-充电线束就具有五根粗导线1的承载能力。剩余的一根粗导线1作为PE线，保证接地线的用电安全。

相对于现有200A直流充电线缆内粗大的充电线，在相同的导电面积下，五根粗导线1所能够承载的总电流大于单根粗大充电线所能够承载的电流，据测定，五根粗导线1所能够承载的总电流是单根粗大充电线所能够承载电流的1.4倍。尤为重要的是，五根粗导线1的总表面积是单根粗大充电线表面积的2.24倍，由于散热量与散热面积呈正比关系，因此本充电线缆的自然散热能力也是单根粗大充电线的2.24倍。

第二圈中的十六根细导线2沿周向紧密排列，其中的八根细导线2在使用时平均集束为两根辅助电源线束，两根辅助电源线束分别为A+辅助电源线束和A-辅助电源线束。这样，一根A+辅助电源线束或A-辅助电源线束就具有四根细导线2的承载能力。A+辅助电源线束和A-辅助电源线束的作用是为充电枪提供低压直流电源，保证充电枪内各传感器及电子锁的正常工作。

第二圈中剩余的八根信号线分别是T1+线、T1-线、T2+线、T2-线、PIN1线、PIN2线、EL+线和EL-线。其中，T1+线、T1-线、T2+线和T2-线为温度数据传输线，PIN1线、PIN2线、EL+线和EL-线为电子锁连接线。

具体的，T1+线和T1-线为一组，对应连接充电枪内DC+端子上的PT1000温度传感器，T2+线和T2-线为一组，对应连接充电枪内DC-端子上的PT1000温度传感器。PIN1为电子锁位置反馈1线，PIN2为电子锁位置反馈2线，EL+为电子锁供电锁1线，EL-为电子锁供电锁2线。

第三圈中的四根充电通讯线合并为两根双并屏蔽线3，其中的一根双并屏蔽线3是CC1充电连接确认线和CC2充电连接确认线，另一根双并屏蔽线3是S+线和S-线，分别与充电枪内的S+端子和S-端子连接。在双并屏蔽线3的外部包裹有金属屏蔽套9，金属屏蔽套9由铜丝编制而成。CC1充电连接确认线、CC2充电连接确认线、S+线和S-线的作用是实现充电桩与电动汽车之间的通讯，保证充电的正常进行。

为了增加抗拉强度并填补空隙，在两根双并屏蔽线3之间对称地设置有两根填充绳10。

公知的，对于线缆来说，导线的线径越小、各导线排列得越紧密，那么在同样的承载能力下，线缆的线径就越小。本充电线缆在使用中将五根粗导线1集束为一根DC+充电线束，将五根粗导线1集束为一根DC-充电线束，将四根细导线2集束为一根A+辅助电源线束，将四根细导线2集束为一根A-辅助电源线束，这样在保证承载能力的情况下，可将充电线缆的外径由原先的38-41mm减小至23-26mm。

继续参照图4。本充电线缆将十一根承载大电流的粗导线1设置在最外圈，一是有利于粗导线1的自然散热，二是充电线缆所承受的拉伸力和弯曲力主要由第一圈的粗导线1承担，对第二圈和第三圈的细导线起到了保护的作用。充电通讯线需要屏蔽电磁的干扰，而第一圈的粗导线1在承载大电流时会产生电磁波。将四根充电通讯线设置在最内圈，并通过金属屏蔽套9的屏蔽，能够防止屏蔽外部电磁杂波的干扰，避免信号误传。此外，第一圈、第二圈和第三圈内的导线关于充电线缆的轴心具有中心对称结构，因此消除了充电线缆在弯曲方向上的各向异性。而且在受拉或受弯时，各导线可以均匀分散拉力，提高了充电线缆的抗拉性能。

为了提高充电线、信号线和辅助电源线绝缘性，在充电线、信号线和辅助电源线的外部包裹有绝缘套8，绝缘套8的材质可以是TPE、可以是F46、也可以是聚酰亚胺。

为了保护各圈导线，并提高充电线缆的抗拉强度，在各圈导线之间设置有包带，包带由无纺布带或金属箔带缠绕而成。在本实施例中，在绝缘外被4与第一圈粗导线1之间缠绕有外层包带5，在第一圈粗导线1与第二圈细导线2之间缠绕有中层包带6，在第二圈导线与第三圈导线之间缠绕有内层包带7。

在本实施例中，外层包带5和中层包带6由无纺布带缠绕而成，其作用是对粗导线1和细导线2起到了绝缘和保护的作用。内层包带7由金属箔带缠绕而成，其作用是对充电通讯线起到了屏蔽和保护的作用。

由于第一圈中的各粗导线1之间还存在着一定的空隙，因此可在第一圈的11根充电线之间的空隙内填充有填充物19，填充物19可以保证线缆成形的圆整度。

根据设计要求，填充物19的材质可以为PP、也可以细玻纤绳、也可以吸热导热材料，比如石蜡。PP、细玻纤绳可增加充电线缆的抗拉强度，吸热导热材料可通过相变降低粗导线1在充电时的温升。

一种充电枪，连接在所述直流充电线缆的输出端。

参照图3，在充电枪内设置有电子锁，在充电枪壳体14上设有与电子锁相对应的解锁孔15。为了防水，在充电枪壳体14上通过软绳18连接有充电头密封盖17，充电头密封盖17在未充电时盖在充电枪的充电头上，防止充电头进水。

为了解决解锁杆16容易丢失的问题，解锁杆16拴在软绳18上。在充电时，软绳18处于自由状态，此时手持拴在软绳18上的解锁杆16，并将解锁杆16插进解锁孔15内可对电子锁进行解锁。由于解锁杆16拴在软绳18上，因此能够防止解锁杆16在使用过程中丢失。

需要说明的是，本充电线缆和充电枪适用于GB20234.3-2015直流充电枪标准、HPC超充枪标准、IEC 62196-3美标充电枪标准、IEC 62196-3欧标充电枪标准、IEC 62196-3日标充电枪标准。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：在直流充电线缆的绝缘外被内同轴紧密排列有三圈导线，三圈导线的根数从外向内依次为十一、十六和四，且同圈内导线的线径相同；从功能上区分，第一圈中的十根粗导线为充电线，剩余的一根粗导线为PE线；第二圈中的八根细导线为充电信号线，剩余的八根细导线为辅助电源线；第三圈中的四根具有屏蔽保护的导线为充电通讯线。

2.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：第一圈中的十根充电线在使用时平均集束为两根充电线束，两根充电线束分别为DC+充电线束和DC-充电线束。

3.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：第二圈中的八根辅助电源线在使用时平均集束为两根辅助电源线束，两根辅助电源线束分别为A+辅助电源线束和A-辅助电源线束。

4.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：第二圈中的八根充电信号线分别是T1+线、T1-线、T2+线、T2-线、PIN1线、PIN2线、EL+线和EL-线。

5.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：第三圈中的四根充电通讯线合并为两根双并屏蔽线，其中的一根双并屏蔽线是CC1线和CC2线，另一根双并屏蔽线是S+线和S-线。

6.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：在充电线、充电信号线和辅助电源线的外部包裹有绝缘套，绝缘套的材质为TPE、或为F46、或为聚酰亚胺。

7.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：在各圈导线之间设置有包带，包带由无纺布带或金属箔带缠绕而成。

8.如权利要求1所述的一种自然散热350A直流充电线缆，其特征是：在第一圈十一根粗导线之间的空隙内填充有填充物，填充物的材质或为PP、或为玻纤绳、或为吸热导热材料。

9.一种充电枪，其特征是：连接在如权利要求1-8任一所述的自然散热350A直流充电线缆的输出端；在充电枪内设置有电子锁，在充电枪的壳体上设有与电子锁相对应的解锁孔，在充电枪上外挂有能够插入解锁孔对解锁机构进行解锁的解锁杆。

10.如权利要求9所述的一种充电枪，其特征是：所述充电枪包括充电头密封盖，充电头密封盖通过软绳连接在充电枪的壳体上，所述解锁杆外挂在软绳上。