CN220829851U - 柔性液冷充电电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电缆技术领域，公开了一种柔性液冷充电电缆。该柔性液冷充电电缆包括内芯和屏蔽加强层，内芯包括线芯和柔性冷却管，线芯包括地线芯、两个动力信号单元和两根电源线芯，两个动力信号单元相切设置，动力信号单元包括多根动力线芯和多根信号线芯，多根动力线芯和多根信号线芯绞合形成动力信号单元，柔性冷却管设有两根，每根柔性冷却管与两个动力信号单元均相切设置；屏蔽加强层包裹于内芯的外侧，屏蔽加强层设置为镀锡铜丝编织层，内芯与屏蔽加强层的间隙填充导热填充胶。本实用新型提供的柔性液冷充电电缆，提高了散热能力，提升了电缆柔软性。

Description

柔性液冷充电电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆技术领域，尤其涉及一种柔性液冷充电电缆。

背景技术

新能源和绿色出行逐渐成为一种新的生活方式，新能源汽车面临着充电速度慢、寻桩困难、排队时间长等问题。为了适应市场需求，充电枪必须实现快充，增大导体截面提升载流量，采用液体冷却带走热量并提升载流成为必然。目前液冷充电电缆并没有定型，每家的结构和工艺都存在或多或少的问题，比如：1、电缆偏硬，不易弯曲；2、发热不均；3、结构拆分后，信号线芯单独绞合，线芯容易断裂；4、绝缘厚度减薄，容易出现绝缘击穿等问题。

对于液冷充电电缆，冷却管对于产品质量起到至关重要的作用。出于产品可靠性考虑，现有冷却管的材质为铁氟龙或尼龙等材料，铁氟龙管和尼龙管材质整体偏硬，尤其是做成大尺寸管子(如外径12mm或15mm)时，在与线芯绞合后，电缆整体偏硬，最小弯曲半径近10D，远高于客户要求的6D。现有液冷充电桩电缆是使绝缘线芯与冷却管一起绞合，冷却管与绝缘接触，两根冷却管一进一出形成回路，冷却管中液体将电缆产生的热量带出。此方案存在如下问题：两根动力线芯与两根冷却管接触面积有限，且冷却液与发热导体之间相隔绝缘层和冷却管壁，传递热量缓慢，以致形成温差。常规直流充电电缆结构为两芯动力线芯+一根地线+两根辅助电源线+三组信号线芯组，从结构上内部空隙大，现有技术中，为了缩减外径，充分利用缆芯内部空间，将三组信号线芯组拆分为单根信号线芯，将信号线芯摆放在空隙处，从而增加空间利用率，但因充电电缆频繁弯曲、扭转，单根信号线芯截面小，在长期受力运动中，容易发生信号线芯断线问题。

因此，亟需一种柔性液冷充电电缆，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柔性液冷充电电缆，旨在提高电缆的散热能力，提升电缆柔软性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

柔性液冷充电电缆，包括：

内芯，包括线芯和柔性冷却管，所述线芯包括地线芯、两个动力信号单元和两根电源线芯，两个所述动力信号单元相切设置，所述动力信号单元包括多根动力线芯和多根信号线芯，多根所述动力线芯和多根所述信号线芯绞合形成所述动力信号单元，所述柔性冷却管设有两根，每根所述柔性冷却管与两个所述动力信号单元均相切设置；

屏蔽加强层，包裹于所述内芯的外侧，所述屏蔽加强层设置为镀锡铜丝编织层，所述内芯与所述屏蔽加强层的间隙填充导热填充胶。

可选地，所述地线芯、所述电源线芯、所述动力线芯和所述信号线芯均包括柔性导体和绝缘层，所述柔性导体包括多根导线，多根所述导线通过紧压绞合形成所述柔性导体，所述绝缘层包裹于所述柔性导体的外侧。

可选地，所述绝缘层的材质为氟塑料。

可选地，所述柔性导体还包括夹设于多根所述导线之间铜箔丝和防弹丝。

可选地，所述内芯和所述屏蔽加强层之间还设置有铝塑复合带。

可选地，所述屏蔽加强层的外侧包裹隔热层。

可选地，所述隔热层设置为无纺布层。

可选地，所述隔热层的外侧包裹护套。

可选地，所述绝缘层的厚度为0.2mm～0.3mm。

可选地，所述护套采用聚氨酯护套或改性PVC护套。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的柔性液冷充电电缆，通过设置柔性冷却管，柔性冷却管易变形，内芯绞合时，其可以和线芯完全接触，保证具有较大的接触面积，提高散热能力，同时可提升电缆柔软性；通过设置屏蔽加强层，屏蔽加强层包裹于内芯的外侧，屏蔽加强层设置为镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝编织层可以作为加强抗拉层，提升电缆的抗拉拽能力，将内芯松散的结构固定住，提升电缆的圆整性；通过在内芯与屏蔽加强层的间隙填充导热填充胶，提升导热效果，进而提升电缆的冷却能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的柔性液冷充电电缆的结构示意图。

图中：

111、地线芯；1121、动力线芯；11211、柔性导体；11212、绝缘层；1122、信号线芯；113、电源线芯；114、分动力线芯；120、柔性冷却管；

200、屏蔽加强层；300、导热填充胶；400、铝塑复合带；500、隔热层；600、护套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种柔性液冷充电电缆，旨在解决现有电缆偏硬，不易弯曲，散热效果差，容易断裂的问题，提高电缆的柔韧性、散热能力和抗拉拽能力。

如图1所示，该柔性液冷充电电缆包括内芯和屏蔽加强层200，内芯包括线芯和柔性冷却管120，线芯包括地线芯111、两个动力信号单元和两根电源线芯113，两个动力信号单元相切设置，动力信号单元包括多根动力线芯1121和多根信号线芯1122，多根动力线芯1121和多根信号线芯1122绞合形成动力信号单元，柔性冷却管120设有两根，每根柔性冷却管120与两个动力信号单元均相切设置；屏蔽加强层200包裹于内芯的外侧，屏蔽加强层200设置为镀锡铜丝编织层，内芯与屏蔽加强层200的间隙填充导热填充胶300。

本实施例提供的柔性液冷充电电缆，通过设置柔性冷却管120，柔性冷却管120易变形，内芯绞合时，其可以和线芯完全接触，保证具有较大的接触面积，提高散热能力，同时可提升电缆柔软性；通过设置屏蔽加强层200，屏蔽加强层200包裹于内芯的外侧，屏蔽加强层200设置为镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝编织层可以作为加强抗拉层，提升电缆的抗拉拽能力，将内芯松散的结构固定住，提升电缆的圆整性；通过在内芯与屏蔽加强层200的间隙填充导热填充胶300，提升导热效果，进而提升电缆的冷却能力。

可选地，地线芯111、电源线芯113、动力线芯1121和信号线芯1122均包括柔性导体11211和绝缘层11212，柔性导体11211包括多根导线，多根导线通过紧压绞合形成柔性导体11211，绝缘层11212包裹于柔性导体11211的外侧。通过紧压绞合工艺形成柔性导体11211，可以消除导线之间的不必要空间，当同心绞合的柔性导体11211被压紧时，柔性导体11211的直径可减小约8％，实现轻量化，且表面均匀、光滑、圆整，柔性导体11211直径减小，则绝缘层11212沿厚度方向的余量空间会增加，会大大降低击穿的风险。于本实施例中，柔性导体11211采用6类超柔软导体，单丝直径为0.15mm或0.20mm；其中，动力线芯1121中，横截面积为6平方毫米的导体为180根，单丝直径为0.2mm。

作为优选，柔性导体11211还包括夹设于多根导线之间铜箔丝和防弹丝。铜箔丝和防弹丝用于加强导体的抗拉性能和扭转性能。示例性地，信号线芯1122的柔性导体11211的结构为28/0.15(28根，单丝直径为0.15mm)+1000D防弹丝或28/0.15(28根，单丝直径为0.15mm)+4根铜箔丝+1000D防弹丝或28/0.15(28根，单丝直径为0.15mm)+10根铜箔丝+1000D防弹丝，根据使用的工况进行选择即可。

现有绝缘层11212的材料多为TPE(热塑性弹性体)或XLPO(交联聚烯烃)，TPE属于热塑性弹性体，耐温能力一般在105℃，在大功率液冷充电情况下，材料很容易发软和塑化，影响电气绝缘性能，且弹性体材料偏软，在壁厚减薄时容易被铜丝断丝、跳丝刺穿，形成击穿；而XLPO为热固性材料，耐温等级可达125℃甚至150℃，但绝缘挤出后需要辐照，增加了一道工序，增加了绝缘受损伤、击穿的风险。于本实施例中，绝缘层11212的材质为氟塑料。氟塑料的耐温等级可达200℃以上，最高可达260℃至300℃，且氟塑料是热塑性材料，不需要辐照，在很大的温度范围内(-196℃～260℃)都表现出很好的机械性能，可靠性高。氟塑料材料硬度高，可以将动力线芯1121拆分成9根，每根截面积为6平方毫米，且本实施例的绝缘层11212的厚度从常规的0.7mm～0.9mm降低为0.2mm～0.3mm，在保证电气和机械性能的情况下，降低绝缘层11212的厚度会提升柔软性，并加快热量的传递。

现有冷却管的材料多为尼龙或氟塑料，两种材料均稳定性高且偏硬，在内芯绞合时不易变形，起到定型的作用。但尼龙和氟塑料存在以下问题：1、硬度高92A以上，使电缆柔软性变差；2、不易变形，与动力线芯1121接触面积有限；3、导热系数低，导热系数只有0.2W/(m·K)～0.4W/(m·K)，无法快速传热。可选地，本实施例的柔性冷却管120的材质包括质量占比为63％～67％的硅胶，质量占比为23％～25％的辐照交联聚烯烃，质量占比为1％～2％的耐热组分和质量占比为0.1％～0.2％的石墨烯。该材质兼具硅胶和聚烯烃的优点，硅胶本身柔软(硬度在60A～75A)，易变形，可以在绞合时与线芯完全接触，增大接触面积，但硅胶断裂伸长率高，其断裂伸长率一般在500％以上，在内芯绞合时，在放线张力和拉力作用下，柔性冷却管120会被拉伸，当外力消失后，柔性冷却管120回缩，会导致线芯和柔性冷却管120长度不一，甚至会使柔性冷却管120与外部端子压接处脱离，无法形成回路，形成漏液风险。因此，加入热固性材料辐照交联聚烯烃，使材料的断裂伸长率由500％～600％降低至250％～350％，降低绞合过程中的拉伸作用。其次，在柔性冷却管120的材料中加入高导热的石墨烯，可以提升材料的导热系数，通过验证，加入0.1％～0.2％的石墨烯，可使柔性冷却管120的导热系数由0.2W/(m·K)～0.4W/(m·K)提升至1.5W/(m·K)，大大提升了电缆的散热能力。

可选地，导热填充胶300选用液态导热树脂。现有的填充材料为PP填充绳，导热系数低，其导热系数在0.2W/(m·K)以内，因内芯与屏蔽加强层200间隙小，需要采用小规格的填充绳，在绞合过程容易断裂。本实施例选用的液态导热树脂属于自交联类型，在空气中5分钟即可交联成型。在内芯绞合时，通过特殊的工装将液态导热树脂流入绞合模具口，随内芯一起绞合，进入间隙，液态导热树脂的导热系数为1.0W/(m·K)～4.0W/(m·K)，所有线芯均通过液态导热树脂与柔性冷却管120接触，柔性冷却管120和导热填充胶300的结合，大大提升导热效果，使得电缆的载流量由400A提升到500A。

于本实施例中，内芯和屏蔽加强层200之间还设置有铝塑复合带400。铝塑复合带400用于绑紧内芯，防止松散。其次，采用大功率冷却充电技术充电时的电流较大，柔性导体11211发热大，经过铝塑复合带400和屏蔽加强层200的结合，可将动力线芯1121产生的热量快速均匀地往外传递。

可选地，屏蔽加强层200的外侧包裹隔热层500。线芯的热量往外扩散的过程中，先后经过铝塑复合带400、屏蔽加强层200和隔热层500，三种材料的导热系数不同，热量往外散布的速度逐渐减慢。大部分热量会被柔性冷却管120中的冷却液带走。铝塑复合带400和屏蔽加强层200均属于热的良导体，内芯与屏蔽加强层200的间隙处的热量可以通过铝塑复合带400和屏蔽加强层200传递形成一个圆环，最终通过柔性冷却管120将热量带出。于本实施例中，隔热层500设置为无纺布层。

进一步地，隔热层500的外侧包裹护套600。护套600采用聚氨酯护套或改性PVC(聚氯乙烯)护套。挤出方式采用挤压，挤出前需在105℃下预先干燥2h，螺杆采用PVC(聚氯乙烯)螺杆，长径比介于25:1～30:1，压缩比为2.7:1～3:1，挤出温度：机身1区为155℃；2区为170℃；3区为183℃；4区为185℃；机颈为178℃；机头为172℃；眼膜为165℃。该种设置，使得挤出的护套600表面为细腻雾面，避免出现塑化不良。护套600具有优异的机械性能、耐臭氧和高抗撕等性能，且护套600的厚度相较于现有的热塑性弹性体TPE护套的厚度薄1.0mm左右，电缆外径更小。

可选地，屏蔽加强层200的编织密度≥85％，使大电流充电形成的热量均匀分散至护套600表面，发热均匀。

于本实施例中，内芯还包括多根分动力线芯114，多根分动力线芯114也可以用来填充内芯与屏蔽加强层200的间隙，以使内芯更加紧实。

本实施例还提供了一种电缆的制备方法，用于制备上述的柔性液冷充电电缆，动力信号单元的成缆方向和内芯的成缆方向相反。

本实施例提供的柔性液冷充电电缆的方法，动力信号单元的成缆方向和内芯的成缆方向相反，使柔性冷却管120和线芯更好的接触，提升散热效果。

具体地，本实施例设置7根动力线芯1121和6根信号线芯1122，7根动力线芯1121和6根信号线芯1122以正规绞合的方式形成动力信号单元。绞合时，现有柔性电缆的绞合节距一般为14倍～16倍，有的节径比设置为8倍，但为了使预成缆更好的和冷却管接触，提升散热，本实施例的动力信号单元的节距按照32倍～36倍设计。动力信号单元的成缆方向和内芯的成缆方向相反，例如，内芯的成缆方向为右向，则动力信号单元的成缆方向为左向。如此设置，在总成缆的过程中，动力信号单元会逐渐松散，更像一次绞合，更好的和冷却管接触，提升散热。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.柔性液冷充电电缆，其特征在于，包括：

内芯，包括线芯和柔性冷却管(120)，所述线芯包括地线芯(111)、两个动力信号单元和两根电源线芯(113)，两个所述动力信号单元相切设置，所述动力信号单元包括多根动力线芯(1121)和多根信号线芯(1122)，多根所述动力线芯(1121)和多根所述信号线芯(1122)绞合形成所述动力信号单元，所述柔性冷却管(120)设有两根，每根所述柔性冷却管(120)与两个所述动力信号单元均相切设置；

屏蔽加强层(200)，包裹于所述内芯的外侧，所述屏蔽加强层(200)设置为镀锡铜丝编织层，所述内芯与所述屏蔽加强层(200)的间隙填充导热填充胶(300)。

2.根据权利要求1所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述地线芯(111)、所述电源线芯(113)、所述动力线芯(1121)和所述信号线芯(1122)均包括柔性导体(11211)和绝缘层(11212)，所述柔性导体(11211)包括多根导线，多根所述导线通过紧压绞合形成所述柔性导体(11211)，所述绝缘层(11212)包裹于所述柔性导体(11211)的外侧。

3.根据权利要求2所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述绝缘层(11212)的材质为氟塑料。

4.根据权利要求2所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述柔性导体(11211)还包括夹设于多根所述导线之间的铜箔丝和防弹丝。

5.根据权利要求2所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述绝缘层(11212)的厚度为0.2mm～0.3mm。

6.根据权利要求1所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述内芯和所述屏蔽加强层(200)之间还设置有铝塑复合带(400)。

7.根据权利要求1所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述屏蔽加强层(200)的外侧包裹隔热层(500)。

8.根据权利要求7所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述隔热层(500)设置为无纺布层。

9.根据权利要求7所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述隔热层(500)的外侧包裹护套(600)。

10.根据权利要求9所述的柔性液冷充电电缆，其特征在于，所述护套(600)采用聚氨酯护套或改性PVC护套。