KR102483820B1 - 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체 - Google Patents

전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체로서, 충전 케이블; 및 케이블 커넥터: 를 포함하고, 상기 충전 케이블은: 전기자동차에 전력을 공급하기 위한 복수의 전력 유닛; 냉각 유체를 회수하기 위한 적어도 하나의 회수 유닛; 및 상기 복수의 전력 유닛의 외측을 감싸도록 형성되는 케이블 시스(sheath); 을 포함하고, 상기 복수의 전력 유닛 각각은, 도체 유닛; 상기 도체 유닛을 감싸도록 형성되는 편조; 및 상기 편조 상에 형성되는 절연;을 포함하고, 상기 편조는, 상기 도체 유닛과 상기 절연 사이에서 냉각 유체가 유동하기 위한 통로를 형성하고, 상기 케이블 커넥터는: 상기 복수의 전력 유닛 각각의 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 상기 냉각 유체를 상기 적어도 하나의 회수 유닛으로 유도하는 적어도 하나의 냉각 챔버; 를 포함할 수 있다.

Description

전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체{QUICK-CHARGING COOLING CABLE ASSEMBLY FOR ELECTIRC VEHICLES}
본 개시는 전기자동자 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체에 관한 것이다.
전기자동차(Electric Vehicle)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차이다. 최근 지구 온난화, 기후 변화 등의 환경 문제로 인해 탄소 배출의 심각성이 대두되면서 탄소 중립을 위해 전기자동차의 보급 및 지원이 확대되고, 이에 따라 전기자동차의 수요가 늘어나고 있다.
전기자동차는 배터리를 충전하여 모터를 구동하고, 배터리가 소모되면 배터리를 충전해야 하므로, 전기자동차의 배터리를 충전하기 위한 충전소의 보급 또한 늘어나고 있다. 과거에는 배터리 충전을 위해 대략 4 ~ 9 시간 정도가 소요되었지만 최근에는 급속 충전기가 보급됨에 따라 대략 15 ~ 30 분이 소요되고 있다.
전기자동차가 도로를 달리던 중 배터리가 방전되면 안전 사고가 발생될 수 있으므로, 고속도로 등과 같이 급속 충전이 필요한 장소에는 대용량의 전력을 급속으로 충전할 수 있는 급속 충전기가 마련되고 있다.
그러나, 급속 충전기는 급속 충전을 위해 단시간에 대용량의 전류를 공급하므로, 전기자동차로 전력을 공급하는 충전 케이블에 발열이 발생될 수 있다. 이로 인해 충전 케이블이 손상되어 충전 성능이 저하되고, 화재 발생의 위험성이 있다.
이에, 발열을 최소화하기 위해 충전 케이블 내부에 냉각 유체가 유동할 수 있도록 냉각관을 삽입하였으나, 삽입된 냉각관에 의해 충전 케이블의 직경이 증가되고, 충전 케이블의 무게 또한 증가되어, 사용자의 편의성이 감소될 수 있다.
따라서, 전기자동차에 대용량의 전력을 급속으로 충전할 시 충전 케이블 내부의 열을 효율적으로 냉각시키고, 케이블의 도체 저항을 줄여 외경을 최소화하면서 충전 성능을 향상시키는 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체가 요구된다.
한국 공개특허 제10-2018-0096259호
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 전기자동차에 대해서 대용량의 급속 충전 시 충전 케이블 내부에 형성된 편조를 이용하여 케이블 내부의 열을 효율적으로 냉각시키며, 케이블의 도체 저항을 줄여 외경을 최소화하면서 충전 성능을 향상시킬 수 있는 전기자동차 초급속충전기용 냉각케이블 조립체를 제공하고자 한다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체가 개시된다. 상기 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체는 충전 케이블; 및 케이블 커넥터: 를 포함하고, 상기 충전 케이블은: 전기자동차에 전력을 공급하기 위한 복수의 전력 유닛; 냉각 유체를 회수하기 위한 적어도 하나의 회수 유닛; 및 상기 복수의 전력 유닛의 외측을 감싸도록 형성되는 케이블 시스(sheath); 을 포함하고, 상기 복수의 전력 유닛 각각은, 도체 유닛; 상기 도체 유닛을 감싸도록 형성되는 편조; 및 상기 편조 상에 형성되는 절연; 을 포함하고, 상기 편조는, 상기 도체 유닛과 상기 절연 사이에서 냉각 유체가 유동하기 위한 통로를 형성하고, 상기 케이블 커넥터는: 상기 복수의 전력 유닛 각각의 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 상기 냉각 유체를 상기 적어도 하나의 회수 유닛으로 유도하는 적어도 하나의 냉각 챔버; 를 포함할 수 있다.
대안적으로, 복수의 전력 유닛은: 양극의 전력 유닛; 및 음극의 전력 유닛;
을 포함하고, 상기 적어도 하나의 회수 유닛은: 상기 양극의 전력 유닛의 제 1 편조에 의해 형성되는 유체 통로와 상기 냉각 유체를 연통하는 제 1 회수 유닛; 및 상기 음극의 전력 유닛의 제 2 편조에 의해 형성되는 유체 통로와 상기 냉각 유체를 연통하는 제 2 회수 유닛; 을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 적어도 하나의 냉각 챔버는: 상기 양극의 전력 유닛에 포함되는 제 1 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 1 회수 유닛으로 유도하는 제 1 냉각 챔버; 및 상기 음극의 전력 유닛에 포함되는 제 2 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 2 회수 유닛으로 유도하는 제 2 냉각 챔버; 를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 편조는: 복수의 연선을 포함하고, 상기 복수의 연선이 그물 형태를 이루도록 편조되고, 상기 복수의 연선이 상기 복수의 연선의 길이 방향으로 꼬여서 형성될 수 있다.
대안적으로, 상기 편조는: 상기 냉각 유체가 유동할 수 있는 공간을 확보하기 위한 사전 설정된 편조 밀도로 이루어질 수 있다.
대안적으로, 상기 편조는: 복수 개의 소선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형성되는 층연형 연선, 복수 개의 소선이 유니 레이(Uni-lay) 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선, 복수의 구리 클래드 알루미늄(Copper Clad Aluminum, CCA)선이 꼬여서 형성되는 CCA 연선, 복수개의 CCA선이 꼬여서 형성되는 CCA 집합 연선 또는 CCA선이 유니 레이 구조로 배열되어 꼬여서 형성되는 CCA 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
대안적으로, 도체 유닛은: 복수의 연선을 포함하는 복합 연선으로 이루어지고, 상기 복합 연선은 복수 개의 소선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형성되는 층연형 연선, 또는 복수 개의 소선이 유니 레이 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
대안적으로, 상기 충전 케이블은: 상기 케이블 시스 내부에, 상기 전기자동차와의 신호 교환 또는 통신을 수행하도록 구성된 신호 유닛; 및 접지를 위한 접지 유닛; 을 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 적어도 하나의 냉각 챔버는 방열 구조를 가질 수 있다.
대안적으로, 상기 방열 구조는 상기 충전 케이블을 둘러싸는 부분 상에서 복수의 돌출부를 가지는 형상일 수 있다.
대안적으로, 상기 충전 케이블은: 상기 제 1 케이블 시스의 외측을 감싸도록 형성되는 강선 편조; 및 상기 강선 편조의 외측을 감싸도록 형성되는 제 2 케이블 시스;를 더 포함할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체의 충전 케이블은 전기자동차에 대한 대용량 급속 충전 시 도체 유닛의 외부면에 배치된 편조가 도체 유닛을 직접적으로 냉각시켜 냉각 효과를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 충전 케이블은 도체의 열 발생을 감소시켜 충전 케이블의 열손상을 방지하고, 화재 등과 같은 안전 사고를 예방할 수 있다.
또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 충전 케이블은 냉각 유체를 유동하기 위한 별도의 배관 없이 편조에 의해 형성된 공간을 통해 냉각 유체가 유동됨으로써, 충전 케이블의 외경을 최소화하여 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 충전 케이블은 도전성을 갖는 도체로 이루어진 편조가 도체 유닛의 외부면에 적어도 일부 접촉되도록 배치되어, 도체의 단면적이 증가됨으로써, 전기 손실이 감소되어 충전 케이블의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 전기자동차에 대해서 대용량의 급속 충전 시 충전 케이블 내부에 형성된 편조를 이용하여 케이블 내부의 열을 효율적으로 냉각시키며, 케이블의 도체 저항을 줄여 외경을 최소화하면서 충전 성능을 향상시킬 수 있는 충전 케이블을 포함하는 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체를 제공할 수 있다.
또한, 전기자동차에 대해서 대용량의 급속 충전 시에 케이블 커넥터 상에 발생하는 열을 효과적으로 배출하는 방출하는 냉각 챔버를 가지는 케이블 커넥터를 포함하는 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체를 제공할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 상기 복수의 전력 유닛 각각의 편조를 통과한 냉각 유체를 대응하는 하나의 회수 유닛으로 유도하는 복수의 냉각 챔버를 가지는 케이블 커넥터를 포함하는 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체를 제공할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 전기자동차 대용량 충전기용 급속 충전 시스템에 대한 예시적인 도면이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 편조를 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도이다.
도 13는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제1 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제1 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 15는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제1 편조를 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 16은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제2 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 17은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제2 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 18 및 도 19는 다양한 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도들이다.
도 20은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 전기자동차 초급속충전기용 냉각케이블 조립체의 개략적인 사시도이다.
도 21은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도 및 사시도이다.
도 22는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 2개의 냉각 챔버 중 하나를 도시하는 단면도이다.
도 23은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 2개의 냉각 챔버를 통과하는 냉각 유체의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
더불어, 본 명세서에서 사용되는 용어 "정보" 및 "데이터"는 종종 서로 상호교환 가능하도록 사용될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 개시의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 개시를 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
용어 "약" 또는 "대략"이 수치 값과 관련하여 본 개시에서 사용되는 경우에, 해당 수치 값은 기재된 수치 값 주변의 ± 10 % 편차를 포함함을 의도한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 전기자동차 대용량 충전기용 급속 충전 시스템에 대한 예시적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차 대용량 충전기용 급속 충전 시스템은 전기자동차(10) 및 급속 충전기(20)를 포함한다. 전기자동차(10)에 대한 대용량 급속 충전을 위해 급속 충전기(20)는 케이블 커넥터(30)와 충전 케이블(100)을 통해 전기자동차(10)와 연결된다.
케이블 커넥터(30)는 전기자동차(10)에 구비된 충전용 커넥터(미도시)에 장착되고, 충전 케이블(100)을 통해 전기자동차(10)로 전기가 공급될 수 있다.
전기자동차(10)에 대용량의 전력을 급속으로 충전할 시 단시간에 대용량의 전류가 공급되어 충전 케이블(100)에는 열이 발생될 수 있다. 이러한 열로 인해 충전 케이블이 손상되거나 화재 발생의 위험이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 개시의 실시예에 따르면 발열되는 도체를 직접적으로 냉각시키면서 도체 저항을 줄여 성능을 향상시킨 충전 케이블이 제공된다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 충전 케이블의 구조에 대해서 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 충전 케이블(100)은 복수의 전력 유닛(110a, 110b), 접지 유닛(120), 복수의 신호 유닛(130a, 130b), 회수 유닛(140) 및 케이블 시스(cable sheath)(150)를 포함할 수 있다. 도 1에서 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것이며, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다.
복수의 전력 유닛(110a, 110b)은 양극의 전력 유닛(110a) 및 음극의 전력 유닛(110b)을 포함하고, 급속 충전기(20)로부터의 전력을 전기자동차(10)로 전달할 수 있다.
구체적으로, 양극의 전력 유닛(제1 전력 유닛)(110a)은 제1 도체 유닛(112a), 제1 도체 유닛(112a)을 둘러싸는 제1 편조(114a) 및 제1 편조(114a)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제1 절연(116a)을 포함할 수 있다.
음극의 전력 유닛(제2 전력 유닛)(110b)은 제2 도체 유닛(112b), 제2 도체 유닛(112b)을 둘러싸는 제2 편조(114b) 및 제2 편조(114b)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제2 절연(116b)을 포함할 수 있다. 제1 전력 유닛(110a) 및 제2 전력 유닛(110b)은 적어도 동일하게 구성되므로, 이하에서는 편의를 위해 제1 전력 유닛(110a)을 예시로 설명하도록 한다.
제1 전력 유닛(110a)의 제1 도체 유닛(112a)은 복수의 연선이 꼬여서 형성되는 복합 연선으로 이루어질 수 있다. 각 연선은 복수의 소선이 꼬여서 형성될 수 있다. 각 소선은 저항이 낮은 연동선일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 각 연선은 26개의 소선들이 꼬여서 형성될 수 있다. 각 소선은 전기가 유통할 수 있는 구리, 철, 또는 알루미늄 등 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 연동선일 수 있다.
이어서, 복합 연선은, 복수 개의 소선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형성되는 층연형 연선, 또는 복수 개의 소선이 유니 레이 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에서 복합 연선에 포함되는 각 연선 및 각 소선의 개수 등은 상술한 기재로 한정되지 않으며, 각 연선 및 각 소선의 개수 등은 다양하게 구성될 수 있다.
제1 편조(114a)는 제1 도체 유닛(112a)과 제1 절연(116a) 사이에 배치되어, 제1 도체 유닛(112a)의 외부면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 편조(114a)는 다수의 연선들이 사전 설정된 편조 밀조에 따라 편조되어 형성될 수 있다. 사전 설정된 편조 밀도는 냉각 유체가 제1 도체 유닛(112a)과 제1 절연(116a) 사이를 용이하게 유동할 수 있는 공간을 확보하기 위한 사전 설정된 편조 밀도일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 편조(114a)에 대한 구체적인 설명은 도 4 내지 도 6을 참조하여 하기에서 서술하도록 한다.
이와 같이 형성된 제1 편조(114a)에 의해 제1 도체 유닛(112a)과 제1 절연(116a) 사이에는 냉각 유체가 유동할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 이러한 공간은 냉각 유체가 유동할 수 있는 유체 통로로서 기능할 수 있다. 냉각 유체는 형성된 공간을 통해 급속 충전기(20)에서 전기자동차(10)의 방향으로 유동할 수 있다.
제1 절연(116a)은 제1 전력 유닛(110a)의 외곽에 위치하며, 제1 편조(114a)를 감싸도록 형성되어 제1 전력 유닛(110a)을 절연할 수 있다. 또한, 제1 절연(116a)은 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 불소수지, 폴리프로필렌, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 또는 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
접지 유닛(120)은 복수의 접지 도체(122) 및 복수의 접지 도체(122)를 감싸도록 형성되는 절연층(124)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접지 유닛(120)은 7개의 접지 도체(122)를 포함할 수 있다. 또한, 절연층(124)은 고무 또는 플라스틱 등과 같은 재질로 구성될 수 있다.
복수의 신호 유닛(130a, 130b)은 급속 충전기(20)와 급속 충전을 위한 데이터를 주고받을 수 있는 제1 신호 유닛(130a) 및 제2 신호 유닛(130b)을 포함할 수 있다. 이하에서는 편의를 위해 제1 신호 유닛(130a)에 대해서 설명하도록 한다.
제1 신호 유닛(130a)은 신호선(130a-1) 및 신호선(130a-1)을 감싸는 절연체(130a-2)를 포함할 수 있다. 본 개시에서는 케이블이 2개의 신호 유닛을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 신호선(130a-1)은 급속 충전을 위한 신호를 전달할 수 있고, 구리선, 또는 광섬유 등과 같은 재질로 형성될 수 있다.
절연체(130a-2)는 신호선(130a-1)을 절연하도록 구성되고, 전기가 통하지 않는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride, PVC), 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE), 열경화성 난연 또는 비난연 할로겐푸리 폴리올레핀(Halogen-free Cross-linkled Polyolephyne : HF-XLPO), 또는 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane, TPU), PEEK, 엔지니어링 플라스틱 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.
회수 유닛(140)은 냉각 유체를 급속 충전기(20) 방향으로 회수하도록 구성된다. 회수 유닛(140)은 한 쌍의 전력 유닛(110a, 110b)과 외접하고, 접지 유닛(120)과 반대측에 배치될 수 있다. 유체 통로를 통해서 유동하는 냉각 유체는 급속 충전기(20)에서 전기자동차(10) 방향으로 공급되어 회수 유닛(140)을 통해 다시 급속 충전기(20) 방향으로 회수될 수 있다. 예를 들어, 회수 유닛(140)은 나일론, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 열경화성 난연 또는 비난연 할로겐푸리 폴리올레핀, 또는 열가소성 폴리우레탄, PEEK, 엔지니어링 플라스틱 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.
케이블 시스(cable sheath)(150)는 내부에 복수의 전력 유닛(110a, 110b), 접지 유닛(120), 복수의 신호 유닛(130a, 130b) 및 회수 유닛(140)을 수용하고, 이들이 외부로 노출되지 않도록 보호할 수 있다. 예를 들어, 케이블 시스(150)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, PEEK, 엔지니어링 플라스틱, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는 본 개시의 일 실시예에 따른 편조 및 편조에 의해서 형성되는 유체 통로에 대해서 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이며, 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 편조를 도시하는 개략적인 측면도이다. 제시된 실시예에서는 도 2 및 도 3에서 설명한 두 개의 전력 유닛 중 제1 전력 유닛(110a)을 예시로 설명하도록 한다. 이때, 제2 전력 유닛(110b) 또한 하기에서 설명하는 제1 전력 유닛(110a)과 동일하게 형성될 수 있다. 특히, 제시된 실시예에서 도 4는 냉각 유체(F)가 유체 통로(TH)를 통해 유동하고 있는 전력 유닛의 예시적인 단면도를 도시한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 전력 유닛(110a)에는 제1 도체 유닛(112a)과 제1 도체 유닛(112a)의 외부면(u)을 둘러싸도록 형성된 제1 편조(114a)가 포함된다. 예를 들어, 제1 도체 유닛(112a)은 7개의 연선이 제1 도체 유닛(112a)의 길이 방향으로 꼬여서 형성된 복합 연선일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 복합 연선을 이루는 연선의 개수는 다양할 수 있다.
제1 편조(114a)는 복수 개의 연선(118a)을 포함하고, 각 연선(118a)은 둘 이상의 소선(118a-1)이 소선(118a-1)의 길이 방향으로 꼬여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 연선(118a)은 19개의 소선들이 소선(118a-1)의 길이 방향으로 꼬여서 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도 4에서 도시된 연선(118a)은 예시적인 도면일 뿐, 이에 한정되지 않으며, 연선(118a)을 이루는 소선들이 구조는 하기에서 설명하는 바와 같이 다양하게 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 연선(118a)이 그물 형태로 편조되어 2층 구조의 제1 편조(114a)가 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 실시예로 2층 구조의 편조 2개를 겹쳐 4층 구조의 제1 편조(114a)가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 편조(114a)는 상술한 연선(118a)이 16개가 편조되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 편조(114a)를 구성하는 연선(118a)은 복수 개의 연동선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형선되는 층연형 연선, 복수 개의 연동선이 유니 레이(Uni-lay) 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선, 알루미늄 소선에 구리가 절연되어 무게가 가벼운 복수의 구리 클래드 알루미늄(Copper Clad Aluminum, CCA)선이 꼬여서 형성되는 CCA 연선, 복수개의 CCA선이 꼬여서 형성되는 CCA 집합 연선 또는 CCA선이 유니 레이 구조로 배열되어 꼬여서 형성되는 CCA 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 구체적으로, 집합 연선은 복수의 소선 가닥을 한 방향으로 꼬아서 형성되는 집합 선재를 사용할 수 있다. 유니 레이 연선은 유니 레이 7연선 및 유니 레이 19연선을 포함할 수 있다. 유니 레이 7연선은 1가닥의 소선을 중심으로 6가닥의 소선이 둘러싸는 1층 구조를 가질 수 있다. 층연형 선재 19연선 또는 유니 레이 19연선은 층연형 선재 또는 유니 레이 선재로서, 1가닥의 소선을 중심으로 6가닥의 소선을 둘러싸는 1층과 12가닥의 소선이 1층을 둘러싸는 2층 구조를 가질 수 있다. 또한, CCA 유니 레이 연선은 CCA 유니 레이 7연선과 CCA 유니 레이 19연선을 포함할 수 있다. CCA 유니 레이 7연선은 1가닥의 CCA선을 중심으로 6가닥의 CCA선이 둘러싸는 1층 구조를 가질 수 있고, CCA 유니 레이 19연선은 1가닥의 소선을 중심으로 6가닥의 소선을 둘러싸는 1층과 12가닥의 CCA선이 1층을 둘러싸는 2층 구조를 가질 수 있다. 유니 레이 연선으로 형성되는 편조는 충전 케이블의 반복 굴곡 시 복원력이 우수하고, CCA 연선 또는 CCA 유니 레이 연선으로 형성되는 편조는 경량화가 가능하다.
다양한 실시예에서 제1 편조(114a)는 복수 개의 합사를 포함하고, 각 합사가 그물 형태로 편조되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 각 합사는 복수 개의 소선들이 일렬로 배치되고, 제1 편조(114a)는 복수 개의 합사가 편조되어 형성될 수 있다. 여기서, 합사를 구성하는 소선들의 개수는 다양할 수 있다.
다양한 실시예에서 제1 편조(114a)는 상술한 바와 같이 형성된 편조를 복수개의 층으로 중첩하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 집합 연선, 층연형 연선, 유니 레이 연선, CCA 연선, CCA 집합 연선 또는 CCA 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 형성된 2층 구조의 편조를 복수개 중첩하여 4층 이상 구조를 갖는 제1 편조(114a)가 구성될 수도 있다.
한편, 제1 편조(114a)는 냉각 유체가 용이하게 유동할 수 있는 공간을 확보하기 위한 사전 설정된 편조 밀도로 이루어질 수 있다.
이와 같이 형성된 공간, 즉 유체 통로(TH)를 유동하는 냉각 유체(F)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 편조(114a), 제1 도체 유닛(112a)의 외부면 및 제1 절연(116a)의 내부면을 적어도 일부 접촉하도록 유동할 수 있다.
이처럼, 제1 편조(114a)에 의해 제1 도체 유닛(112a)과 제1 절연 유닛(116a) 사이에 냉각 유체가 유동할 수 있는 유체 통로(TH)가 형성되어, 냉각 유체(F)가 유체 통로(TH)를 통해서 제1 도체 유닛(112a)의 외부면에 직접적으로 접촉되어 발열하는 도체 외부면을 직접 냉각시킴으로써, 냉각 효과가 극대화될 수 있다. 이로 인해, 충전 케이블의 열 손상을 방지하고, 사용자의 안전 사고를 예방할 수 있다. 또한, 충전 케이블에 냉각 유체를 유동시키기 위한 별도의 배관이 포함되지 않으므로, 충전 케이블의 외경이 최소화될 수 있어 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
나아가, 상술한 도체로 이루어지는 제1 편조(114a)가 제1 도체 유닛(112a)을 직접적으로 둘러싸도록 형성되어 제1 도체 유닛(112a)의 단면적이 증가함으로써, 전기 손실이 감소되어 충전 케이블의 성능이 향상될 수 있다.
이하에서는 본 개시의 다른 실시예에 따른 충전 케이블에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도이고, 도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 충전 케이블(100)은 복수의 전력 유닛(710a, 710b), 접지 유닛(120), 복수의 신호 유닛(130a, 130b), 회수 유닛(140) 및 케이블 시스(150)를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8에서 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것이며, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다.
제시된 실시예에서 도 7 및 도 8의 구성들 중 도 2 및 도 3에서 상술한 구성들과 동일 명칭 및/또는 동일 도면 부호에 해당하는 구성들은 도 2 및 도 3에서 상술한 바와 적어도 동일하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 개시의 다른 실시예에서 전력 유닛(710a, 710b)은 제1 전력 유닛(710a) 및 제2 전력 유닛(710b)을 포함하고, 제1 전력 유닛(710a)은 제1 도체 유닛(712a), 제1 도체 유닛(712a)을 둘러싸는 제1 편조(714a) 및 제1 편조(714a)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제1 절연(716a)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전력 유닛(720a)은 제2 도체 유닛(712b), 제2 도체 유닛(712b)을 둘러싸는 제2 편조(714a) 및 제2 편조(714b)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제2 절연(716b)을 포함할 수 있다. 제1 전력 유닛(710a) 및 제2 전력 유닛(710b)은 적어도 동일하게 구성되므로, 이하에서는 편의를 위해 제1 전력 유닛(710a)을 예시로 설명하도록 한다.
제1 전력 유닛(710a)의 제1 도체 유닛(712a)은 복수의 연선이 정배열되고, 정배열된 연선들이 꼬여서 형성되는 복합 연선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 도체 유닛(712a)은 유니 레이 구조를 갖는 연동 연선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 각 연선은 19개의 소선들이 유니 레이 구조로 배열되어 꼬여서 형성될 수 있다.
이어서, 복합 연선은 도 2 및 도 3에서 상술한 복합 연선보다 더 많은 수의 연선이 꼬여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 복합 연선은 19개의 연선이 유니 레이 구조로 배열되어 꼬여서 형성될 수 있다. 이러한 복합 연선은 하나의 연선을 중심으로 6개의 연선이 둘러싸는 1층과 12개의 연선이 1층을 둘러싸는 2층 구조를 가질 수 있다.
제1 편조(714a)는 상술한 제1 편조(114a)와 동일한 구조를 가지며, 다수의 소선들이 사전 설정된 편조 밀도에 따라 편조되어 형성되며, 제1 도체 유닛(712a)과 제1 절연(716a) 사이에 배치되어, 제1 도체 유닛(712a)의 외부면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 사전 설정된 편조 밀도는 냉각 유체가 제1 도체 유닛(712a)과 제1 절연(716a) 사이를 용이하게 유동할 수 있도록 사전 설정된 편조 밀도일 수 있다.
이와 같이 형성된 제1 편조(714a)에 의해 제1 도체 유닛(712a)과 제1 절연(716a) 사이에는 냉각 유체가 유동할 수 있는 공간 즉, 유체 통로(TH)가 형성될 수 있다. 제1 편조(714a)에 대한 구체적인 설명은 도 9 및 도 10을 참조하여 하기에서 서술하도록 한다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이고, 도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이다. 제시된 실시예에서는 도 6 및 도 7에서 설명한 두 개의 전력 유닛 중 제1 전력 유닛(710a)을 예시로 설명하도록 한다. 이때, 제2 전력 유닛(710b) 또한 하기에서 설명하는 제1 전력 유닛(710a)과 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 제시된 실시예에서 도 9는 냉각 유체가 유체 통로(TH)를 통해 유동하고 있는 전력 유닛의 예시적인 도면을 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 전력 유닛(710a)에는 제1 도체 유닛(712a)과 제1 도체 유닛(712a)의 외부면(u)을 둘러싸도록 형성된 제1 편조(714a)가 포함된다. 예를 들어, 제1 도체 유닛(712a)은 19개의 연선이 제1 도체 유닛(712a)의 길이 방향으로 꼬여서 형성된 복합 연선을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 편조(714a)는 복수 개의 연선(718a)을 포함하고, 각 연선(718a)은 둘 이상의 소선(718a-1)이 소선(718a-1)의 길이 방향으로 꼬여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 연선(718a)은 19개의 소선들이 소선(718a-1)의 길이 방향으로 꼬여서 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도 9에서 도시된 연선(718a)은 예시적인 도면일 뿐, 이에 한정되지 않으며, 연선(718a)을 이루는 소선들이 구조는 하기에서 설명하는 바와 같이 다양하게 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 연선(118a)은 그물 형태로 편조되어 2층 구조 또는 4층 구조의 제1 편조(714a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 편조(114a)는 상술한 연선(718a)이 16개가 편조되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 편조(714a)를 구성하는 연선(718a)은 집합 연선, 층연형 연선, 유니 레이 연선, CCA 연선, CCA 집합 연선 또는 CCA 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 편조(714a)의 연선(718a)은 상술한 제1 편조(114a)의 연선(118a)과 동일하게 형성될 수 있다.
다양한 실시예에서 제1 편조(714a)는 연동선 및 CCA선의 조합으로 이루어진 연선으로 형성될 수도 있다. 이러한 경우 제1 편조(714a)는 탄성이 좋고, 경량화가 가능하다.
다양한 실시예에서 제1 편조(714a)는 복수 개의 합사를 포함하고, 각 합사가 그물 형태로 편조되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 각 합사는 복수 개의 소선들이 일렬로 배치되고, 제1 편조(714a)는 복수 개의 합사가 편조되어 형성될 수 있다. 여기서, 합사를 구성하는 소선들의 개수는 다양할 수 있다.
다양한 실시예에서 제1 편조(714a)는 상술한 바와 같이 형성된 편조를 복수개의 층으로 중첩하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 집합 연선, 층연형 연선, 유니 레이 연선, CCA 연선, CCA 집합 연선 또는 CCA 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 형성된 2층 구조의 편조를 복수개 중첩하여 4층 이상 구조를 갖는 제1 편조(714a)가 구성될 수도 있다.
한편, 제1 편조(714a)는 냉각 유체가 용이하게 유동할 수 있는 공간을 확보하기 위해 사전 설정된 편조 밀도를 가질 수 있다.
이와 같이 형성된 유체 통로(TH)를 유동하는 냉각 유체(F)는 도 9에 도시된 바와 같이 제1 편조(714a), 제1 도체 유닛(712a)의 외부면 및 제1 절연(716a)의 내부면을 적어도 일부 접촉하도록 유동할 수 있다.
이처럼, 제1 편조(714a)에 의해서 형성되는 유체 통로(TH)에 의해 냉각 유체가 제1 도체 유닛(712a)의 외부면에 직접적으로 접촉되어 발열하는 도체 외부면을 직접 냉각시킴으로써, 냉각 효과가 극대화될 수 있다. 이로 인해, 충전 케이블의 열 손상을 방지하고, 사용자의 안전 사고를 예방할 수 있다. 또한, 충전 케이블에 냉각 유체를 유동시키기 위한 별도의 배관이 포함되지 않으므로, 충전 케이블의 외경이 최소화될 수 있어 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
나아가, 상술한 도체로 이루어지는 제1 편조(714a)에 의해 제1 도체 유닛(712a)의 단면적이 증가하게 되어, 도체 저항이 감소됨으로써, 전기 손실이 감소되어 충전 케이블의 성능이 개선될 수 있다.
이하에서는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 냉각 유체를 유동시키기 위한 별도의 유체 통로를 포함하는 충전 케이블에 대해서 도 11 및 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 11은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도이고, 도 12는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 충전 케이블(100)은 복수의 전력 유닛(1110a, 710b), 접지 유닛(120), 복수의 신호 유닛(130a, 130b), 회수 유닛(140) 및 케이블 시스(150)를 포함할 수 있다. 도 11 및 도 12에서 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것이며, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다.
제시된 실시예에서 도 10 및 도 11의 구성들 중 도 2 및 도 3에서 상술한 구성들과 동일 명칭 및/또는 동일 도면 부호에 해당하는 구성들은 도 2 및 도 3에서 상술한 바와 적어도 동일하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 개시의 또다른 실시예에서 전력 유닛(1110a, 1010b)은 제1 전력 유닛(1110a) 및 제2 전력 유닛(1110b)을 포함할 수 있다. 제1 전력 유닛(1110a)은 제1 도체 유닛(1112a), 제1 도체 유닛(1112a)을 둘러싸도록 형성되고, 냉각 유체가 유동할 수 있는 제1 배관 유닛(1114), 제1 배관 유닛(1114)의 외측면을 둘러싸도록 형성되는 제1 편조(1116a) 및 제1 편조(1116a)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제1 절연(1118a)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전력 유닛(1110b)은 제2 도체 유닛(1112b), 제2 도체 유닛(1112b)의 중심을 통과하도록 형성되고, 냉각 유체가 유동할 수 있는 제2 배관 유닛(1120), 제2 도체 유닛(1112b)과 제2 배관 유닛(1120) 사이에 배치되는 제2 편조(1122), 제2 도체 유닛(1112b)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제3 편조(1116a) 및 제3 편조(1116a)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제2 절연(1118b)을 포함할 수 있다.
먼저, 제1 전력 유닛(1110a)의 제1 도체 유닛(1112a)은 복수의 연선이 꼬여서 형성되는 복합 연선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 각 연선은 26개의 소선들이 꼬여서 형성될 수 있다.
이어서, 복합 연선은, 예를 들어 7개의 연선이 꼬여서 형성되며, 하나의 연선을 중심으로 6개의 연선을 둘러싸는 1층 구조를 가질 수 있다.
제1 배관 유닛(1114)은 복수의 배관을 포함하고, 복수의 배관이 제1 도체 유닛(1112a)의 외부면을 적어도 일부 접촉하도록 둘러서 배치될 수 있다. 이와 같이 형성된 제1 배관 유닛(1114)의 내부에는 제1 도체 유닛(1112a)이 배치될 수 있는 원통형의 공간이 형성될 수 있다. 각 배관은 예를 들어, 단면이 사다리꼴 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이와 같이 형성된 제1 배관 유닛(1114)을 통해 냉각 유체는 급속 충전기(20)에서 전기자동차(10)의 방향으로 유동할 수 있으며, 회수 유닛(140)을 통해 급속 충전기(20)의 방향으로 회수될 수 있다. 나아가, 제1 배관 유닛(1114)은 구리, 철, 또는 알루미늄 등 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 물질로 형성될 수 있다.
제1 편조(1116a)는 제1 배관 유닛(1114)과 제1 절연(1118a) 사이에 배치되어, 제1 배관 유닛(1114)의 외부면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 편조(1116a)는 다수의 연선들이 사전 설정된 편조 밀도에 따라 편조되어 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 배관 유닛(1114) 및 제1 편조(1116a)에 대해서는 하기에서 도 13 내지 도 15를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
제1 절연(1118a)은 제1 전력 유닛(1110a)의 외곽에 위치하며, 제1 편조(1116a)를 감싸도록 형성되어 제1 전력 유닛(1110a)을 절연할 수 있다.
다음으로, 제2 전력 유닛(1110b)의 제2 도체 유닛(1112b)은 복수의 연선이 꼬여서 형성되는 복합 연선으로 이루어지는데, 각 연선이 원형을 이루도록 배치되어 제2 도체 유닛(1112b)의 내부에 제2 배관 유닛(1120)을 삽입할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 이에 따라, 각 연선은 제2 배관 유닛(1120)을 중심으로 제2 배관 유닛(1120)의 외부면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한, 제2 도체 유닛(1112b)의 각 연선의 구조는 상술한 제1 도체 유닛(1112a)의 각 연선의 구조와 동일할 수 있다. 다시 말해서, 제1 도체 유닛(1112a)과 제2 도체 유닛(1112b)의 각 연선을 이루는 소선의 개수, 소선의 직경, 각 연선의 개수, 외경 및 피치 등은 동일할 수 있다.
제2 배관 유닛(1120)은 제2 도체 유닛(1112b)의 내부에 배치되고, 복수의 배관을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 배관 유닛(1120)이 포함하는 복수의 배관은 제1 배관 유닛(1114)을 구성하는 복수의 배관보다 더 작은 수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 배관 유닛(1120)은 3개의 배관을 포함할 수 있다. 각 배관은 예를 들어, 단면이 부채꼴 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이와 같이 형성된 제2 배관 유닛(1120)을 통해 냉각 유체는 급속 충전기(20)에서 전기자동차(10)의 방향으로 유동할 수 있으며, 회수 유닛(140)을 통해 급속 충전기(20) 방향으로 회수될 수 있다. 나아가, 제2 배관 유닛(1140)은 도전성 물질로 이루어지거나, 플라스틱 등과 같이 가공성이 좋고 무게가 가벼운 비도전성 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 편조(1122)는 제2 배관 유닛(1120)과 제2 도체 유닛(1112b) 사이에 배치되어, 제2 배관 유닛(1120)의 외부면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 제2 편조(1122)는 제2 도체 유닛(1112b)의 내측면을 적어도 일부 접촉할 수 있다. 나아가, 제2 편조(1122)는 사전 설정된 편조 밀도를 가질 수 있다.
제3 편조(1116b)는 제2 도체 유닛(1112b)과 제2 절연(1118b) 사이에 배치되어, 제2 도체 유닛(1112b)의 외부면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 제3 편조(1116b)의 편조 밀도는 제1 편조(1116a)의 편조 밀도와 일치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 제2 배관 유닛(1120), 제2 편조(1122) 및 제3 편조(1116b)에 대해서는 하기에서 도 16 및 도 17을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
이하에서는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 배관 유닛 및 편조에 대해서 도 13 내지 도 17을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다. 구체적으로, 이하에서는 제1 배관 유닛(1114) 및 제1 편조(1116a)에 대해서 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명하고, 제2 배관 유닛(1120), 제2 편조(1122) 및 제3 편조(1116b)에 대해서 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다.
도 13는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제1 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이고, 도 14는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제1 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이며, 도 15는 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제1 편조를 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 제1 전력 유닛(1110a)에는 제1 도체 유닛(1112a), 제1 도체 유닛(1112a)의 외부면(u)을 둘러싸도록 형성되는 제1 배관 유닛(1114), 제1 배관 유닛(1114)을 둘러싸도록 형성되는 제1 편조(1116a)가 포함된다. 예를 들어, 제1 도체 유닛(1112a)은 7개의 연선이 제1 도체 유닛(1112a)의 길이 방향으로 꼬여서 형성된 복합 연선일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 복합 연선을 이루는 연선의 개수는 다양할 수 있다.
제1 배관 유닛(1114)은 내부에 제1 전력 유닛(1112a)을 배치하기 위한 공간이 형성되도록 복수 개의 배관이 원형으로 배열될 수 있다. 각 배관은 냉각 유체가 유동할 수 있으며, 단면이 제1 배관 유닛(1114)의 내부면이 제1 도체 유닛(1112a)의 외부면(u)에 적어도 일부 접촉되기 위한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 배관의 단면은 사다리꼴 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 제1 도체 유닛(1112a)의 외부면(u)에 최대한 접촉되어 충전 케이블의 외경을 최소화하기 위한 다양한 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예에서 각 배관은 제1 배관 유닛(1114)의 내부면이 제1 도체 유닛(1112a)의 외부면(u)에 최대한 접촉되도록 하기 위해 사전 설정된 크기의 외경을 가질 수 있다. 예를 들어, 사전 설정된 크기는 제2 배관 유닛(1120)을 형성하는 각 배관의 외경의 크기보다 작을 수 있다.
제1 배관 유닛(1114)은 제1 도체 유닛(1112a)의 단면적을 보다 증가시키기 위해 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도전성 물질은 앞서 언급한 바와 같이 구리, 철, 또는 알루미늄 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서 제1 배관 유닛(1114)은 플라스틱 등과 같은 비도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우 제1 전력 유닛(1110a)에는 제1 배관 유닛(1114)과 제1 도체 유닛(1112a) 사이에 도체로 이루어진 또다른 편조(미도시)가 추가로 배치될 수도 있다. 추가로 배치된 편조에 의해 제1 도체 유닛(1112a)의 단면적이 보다 증가될 수 있다.
제1 편조(1116a)는 복수 개의 합사(1124)를 포함하고, 각 합사(1124)가 그물 형태로 편조되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 합사(1124)는 10개의 소선들이 일렬로 배치되고, 제1 편조(1116a)는 16개의 합사가 편조되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 각 소선은 예를 들어, 연동선, CCA선 또는 연동선과 CCA선 등의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 연동선 이외에 다양한 재질의 소선이 이용될 수 있다.
제1 편조(1116a)는 도체의 평활도를 확보하고, 도체의 단면적을 증가시키기 위해 사전 설정된 편조 밀도로 이루어질 수 있다. 이를 통해, 도체의 평활도는 대략 85% 이상 확보될 수 있다.
이와 같이 형성된 제1 배관 유닛(1114)에 의해 도체 유닛의 열 발생을 감소시켜 충전 케이블이 열손상을 방지하고, 사용자의 안전 사고를 예방할 수 있다. 또한, 제1 배관 유닛(1114) 및 제1 편조(1116a)에 의해 제1 도체 유닛(1112a)의 단면적이 보다 더 증가함으로써, 전기 손실이 감소되어 충전 케이블의 성능이 향상될 수 있다.
도 16은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제2 전력 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이고, 도 17은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 제2 전력 유닛을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제2 전력 유닛(1110b)에는 제2 도체 유닛(1112a), 제2 도체 유닛(1112a)의 내부에 형성되는 제2 배관 유닛(1120), 제2 도체 유닛(1112a)과 제2 배관 유닛(1120)의 사이에 형성되는 제2 편조(1122), 제2 도체 유닛(1112a)을 둘러싸도록 형성되는 제3 편조(1116b)가 포함될 수 있다.
제2 도체 유닛(1112a)은 내부에 제2 배관 유닛(1120)을 배치하기 위한 공간이 형성되고, 복수의 연선이 원형으로 배치되어 제2 도체 유닛(1112a)의 길이 방향으로 꼬여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 도체 유닛(1112a)은 6개의 연선이 원형으로 배치되어 제2 도체 유닛(1112a)의 길이 방향으로 꼬여서 형성된 복합 연선으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 복합 연선을 이루는 연선의 개수는 다양할 수 있다.
제2 배관 유닛(1120)은 복수의 배관을 포함하고, 복수의 배관이 결합되어 원통형을 이룰 수 있다. 예를 들어, 각 배관은 결합 시 원통형을 이루기 위해 단면이 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 복수의 배관이 결합 시 원통형을 형성할 수 있는 다양한 형상의 단면으로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 배관 유닛(1120)은 외경이 제2 도체 유닛(1112a)의 내부에 삽입될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 배관 유닛(1120)은 외경의 크기가 제2 전력 유닛(1110b)을 이루는 각 연선의 외경의 크기와 적어도 일치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 편조(1122)는 복수 개의 합사(1126)를 포함하고, 각 합사(1126)가 그물 형태로 편조되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 각 합사(1126)는 복수 개의 소선들이 일렬로 배치되고, 제2 편조(1122)는 복수 개의 합사(1126)가 편조되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 합사(1126)는 5개의 소선들이 일렬로 배치되고, 제2 편조(1122)는 16개의 합사가 편조되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 편조(1122)가 둘러싸는 제2 배관 유닛(1120)은 제1 편조(1116a)가 둘러싸는 제1 배관 유닛(1114)에 비해 외경이 더 작기 때문에 제2 편조(1122)는 제1 편조(1116a)에 비해 더 작은 수의 합사로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 각 소선은 예를 들어, 연동선, CCA선 또는 연동선과 CCA선 등의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 연동선 이외에 다양한 재질의 소선이 이용될 수 있다.
제2 편조(1122)는 제2 배관 유닛(1120)의 외부면(u1)을 둘러싸도록 형성되고, 제2 편조(1122)의 외부면이 제2 도체 유닛(1112a)의 내부면에 적어도 일부 접촉되므로, 도체의 단면적을 증가시키기 위해 사전 설정된 편조 밀도로 이루어질 수 있다.
제3 편조(1116b)는 도 13 내지 도 15을 참조하여 상술한 제1 편조(1116a)와 적어도 일치하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제3 편조(1116b) 또한 복수 개의 합사(1128)가 그물 형태로 편조되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 합사(1128)는 10개의 소선들이 일렬로 배치되고, 제3 편조(1116b)는 16개의 합사가 편조되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제3 편조(1116b)는 제2 도체 유닛(1112b)의 외부면(u2)을 둘러싸도록 형성되고, 도체의 평활도를 확보하고, 도체의 단면적을 증가시키기 위해 사전 설정된 편조 밀도로 이루어질 수 있다. 이를 통해, 도체의 평활도는 대략 85% 이상 확보될 수 있다.
이와 같이 형성된 제2 배관 유닛(1120)에 의해 도체 유닛의 열 발생을 감소시켜 충전 케이블이 열손상을 방지하고, 사용자의 안전 사고를 예방할 수 있다. 또한, 제2 배관 유닛(1120), 제2 편조(1122) 및 제3 편조(1116b)에 의해 제2 도체 유닛(1112b)의 단면적이 보다 더 증가함으로써, 전기 손실이 감소되어 충전 케이블의 성능이 향상될 수 있다.
다양한 실시예에서 배관 유닛을 포함하는 충전 케이블(100)은 도 18 및 도 19와 같은 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 도 18 및 도 19를 참조하여 다양한 실시예에 따른 배관 유닛을 포함하는 충전 케이블(100)에 대해서 설명하도록 한다.
도 18 및 도 19는 다양한 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 사시도들이다. 제시된 실시예에서 도 18 및 도 19에 도시되는 케이블(100)의 컴포넌트들은 도 11 내지 도 17에서 설명한 컴포넌트들과 적어도 동일하므로, 별도의 설명을 생략한다.
먼저 도 18을 참조하면, 충전 케이블(100)은 도 11 내지 도 14에서 설명한 제1 전력 유닛(1110a)과 동일한 구조를 갖는 제1 전력 유닛(1810a) 및 제2 전력 유닛(1810b)을 포함할 수 있다.
다음으로 도 19를 참조하면, 충전 케이블(100)은 도 11, 도 12, 도 16 및 도 17에서 설명한 제2 전력 유닛(1110b)과 동일한 구조를 갖는 제1 전력 유닛(1910a) 및 제2 전력 유닛(1910b)을 포함할 수 있다.
이와 같이 형성된 충전 케이블은 전기 손실이 감소되어 충전 케이블의 성능이 향상될 수 있다.
도 20은 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체(2000)의 개략적인 사시도이다.
도 20을 참조하면, 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체(2000)는 충전 케이블(2100) 및 케이블 커넥터(2200)를 포함할 수 있다. 또한, 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체(2000)는 케이블(2100) 및 케이블 커넥터(2200)의 일부분을 수용하는 커버를 포함할 수 있다. 또한, 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체(2000)는 커버 상에 형성되는 손잡이를 포함할 수 있다. 도 20에 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것이며, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다.
충전 케이블(2100)은 도 2 내지 도 19에서 설명한 충전 케이블(100)과 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다. 또한, 충전 케이블(2100)에 포함되는 컴포넌트들은 도 2 내지 도 19에서 설명한 충전 케이블(100)에 포함되는 컴포넌트들과 동일하거나 유사할 수 있다.
예를 들어, 본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 도 20에서 도시되는 바와 같이, 충전 케이블(2100)은 복수의 전력 유닛(2110a, 2110b), 접지 유닛(2120), 회수 유닛(2140a, 2140b), 강선 편조(2160), 및 복수의 층으로 구성되는 케이블 시스(2150, 2170)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 도 2 내지 도 19에서 설명한 바와 같이, 충전 케이블(2100) 상에 추가적인 컴포넌트들 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다. 예를 들어, 대안적인 충전 케이블(2100)은 회수 유닛(2140a, 2140b)을 포함하지 않고, 배관 유닛을 포함할 수 있다.
케이블 커넥터(2200)는 충전 케이블(2100)을 전기자동차에 연결할 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 케이블 커넥터(2200)는 전력 유닛에 연결되는 충전핀(2310a, 도 22 참조), 전력 유닛의 일부를 감싸는 냉각 챔버(2210a, 2210b), 케이블 커넥터 커버를 포함할 수 있다. 상술한 케이블 커넥터(2200)의 구성은 예시적인 것이며, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 냉각 챔버(2210a, 2210b)는 복수의 전력 유닛 각각의 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 적어도 하나의 회수 유닛으로 유도할 수 있다.
예를 들어, 냉각 유체가 급속 충전기에서 전기자동차 방향으로 공급되는 경우에, 냉각 유체는 편조에 의해서 형성되는 유체 통로를 통과하여 냉각 챔버(2210a, 2210b) 내부의 공간에 모일 수 있다. 냉각 챔버(2210a, 2210b)는 냉각 챔버 내부의 공간에서 유동하는 냉각 유체를 회수 유닛으로 유도할 수 있다. 이 경우에, 냉각 유체는 회수 유닛(또는 배관 유닛)을 통해 급속 충전기 방향을 회수될 수 있다.
몇몇 예에서, 냉각 챔버는 단일할 수 있다. 이 경우에, 냉각 챔버는 복수의 전력 유닛의 편조에 의해서 형성되는 복수의 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 복수의 회수 유닛으로 유도할 수 있다.
다른 예로, 도 20에서 도시되는 바와 같이, 냉각 챔버는 복수개일 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 복수의 냉각 챔버(2210a, 2210b)는 각각 하나의 전력 유닛과 하나의 회수 유닛 사이에 냉각 유체를 연통하도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 냉각 유체가 통과하는 하나의 냉각 챔버의 공간은 다른 냉각 챔버의 공간과 서로 분리될 수 있다. 이 경우에, 하나의 전력 유닛의 편조에 의해서 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체는 하나의 회수 유닛을 통해 회수될 수 있다. 이러한 복수개로 구성되는 냉각 챔버 구조는 냉각 챔버가 단일한 경우에 비해 복수의 전력 유닛 및 복수의 회수 유닛 사이에서 냉각 유체를 균일하게 순환시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 냉각 챔버(2210a, 2210b)는 방열 구조를 가질 수 있다. 이 경우에, 방열 구조는 상기 충전 케이블(2000)을 둘러싸는 부분 상에서 복수의 돌출부를 가지는 형상을 가질 수 있다.
냉각 챔버(2210a, 2210b)는 충전 케이블(2000) 내부의 열을 효율적으로 냉각시키기 위한 방열 구조를 가질 수 있다. 방열 구조는 외부와 접촉하는 면적을 증가시키기 위한 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 20에서 도시되는 바와 같이, 방열 구조는 전력 유닛(2110a, 2110b)이 케이블 커넥터(2200)에 연결되는 일부분을 둘러싸는 부분 상에 방사 방향으로 직사각형 형태의 복수의 돌출부를 가지는 형상일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 냉각 챔버(2210a, 2210b)은 다양한 방열 구조를 가질 수 있다.
도 21은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 충전 케이블의 개략적인 단면도 및 사시도이다. 도 22는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 2개의 냉각 챔버 중 하나를 도시하는 단면도이다. 도 23은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 2개의 냉각 챔버를 통과하는 냉각 유체의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 21 내지 도 23을 참조하여, 2개로 구성되는 냉각 챔버를 통해 하나의 전력 유닛의 편조에 의해 형성되는 유체 통로와 하나의 회수 유닛이 독립적으로 냉각 유체를 연통하는 실시예가 설명된다.
도 21c 및 도 21d는 예시적인 충전 케이블(2100)을 도시한다. 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 예시적인 충전 케이블(2100)은 복수의 전력 유닛(2110a, 2110b), 접지 유닛(2120), 복수의 신호 유닛(2130a, 2130b), 적어도 하나의 회수 유닛(2140a, 2140b) 및 제 1 케이블 시스(2150), 강선 편조(2160), 및 제 2 케이블 시스(2170)를 포함할 수 있다. 도 21c 및 도 21d는 도 21a 및 도 21b에 도시되는 컴포넌트들이 상이하게 배치되는 또 다른 충전 케이블(2100)을 도시한다. 구체적으로, 도 21a 및 도 21b에 도시되는 충전 케이블(2100)은 2개의 회수 유닛(2140a, 2140b)의 반대편에 접지 유닛(2120)이 배치되는 구조를 가지는 반면에, 도 21c 및 도 21d에 도시되는 충전 케이블(2100)은 2개의 회수 유닛(2140a, 2140b) 사이에 접지 유닛(2120)이 배치되는 구조를 가질 수 있다.
양극의 전력 유닛(2110a)은 제1 도체 유닛(2112a), 제1 도체 유닛(2112a)을 둘러싸는 제1 편조(2114a) 및 제1 편조(2114a)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제1 절연(2116a)을 포함할 수 있다. 음극의 전력 유닛 (2110b)은 제2 도체 유닛(2112b), 제2 도체 유닛(2112b)을 둘러싸는 제2 편조(2114b) 및 제2 편조(2114b)의 외측을 둘러싸도록 형성되는 제2 절연(2116b)을 포함할 수 있다. 양극의 전력 유닛(2110a) 및 음극의 전력 유닛(2110b)은 적어도 동일하게 구성될 수 있으므로, 이하에서는 편의를 위해 양극의 전력 유닛(2110a)을 예시로 설명하도록 한다.
양극의 전력 유닛(2110a)의 제1 도체 유닛(2112a)은 복수의 연선이 꼬여서 형성되는 복합 연선으로 이루어질 수 있다. 각 연선은 복수의 소선이 꼬여서 형성될 수 있다. 각 소선은 저항이 낮은 연동선일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 각 연선은 26개의 소선들이 꼬여서 형성될 수 있다. 각 소선은 전기가 유통할 수 있는 구리, 철, 또는 알루미늄 등 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 연동선일 수 있다.
이어서, 복합 연선은, 복수 개의 소선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형성되는 층연형 연선, 또는 복수 개의 소선이 유니 레이 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에서 복합 연선에 포함되는 각 연선 및 각 소선의 개수 등은 상술한 기재로 한정되지 않으며, 각 연선 및 각 소선의 개수 등은 다양하게 구성될 수 있다.
제1 편조(2114a)는 제1 도체 유닛(2112a)과 제1 절연(2116a) 사이에 배치되어, 제1 도체 유닛(2112a)의 외부면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 편조(2114a)는 다수의 연선들이 사전 설정된 편조 밀조에 따라 편조되어 형성될 수 있다. 사전 설정된 편조 밀도는 냉각 유체가 제1 도체 유닛(2112a)과 제1 절연(2116a) 사이를 용이하게 유동할 수 있는 공간을 확보하기 위한 사전 설정된 편조 밀도일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이와 같이 형성된 제1 편조(2114a)에 의해 제1 도체 유닛(2112a)과 제1 절연(2116a) 사이에는 냉각 유체가 유동할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 이러한 공간은 냉각 유체가 유동할 수 있는 유체 통로로서 기능할 수 있다. 냉각 유체는 형성된 공간을 통해 급속 충전기에서 전기자동차의 방향으로 유동할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따른 충전 케이블(2100)은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된 편조 및 편조에 의해서 형성되는 유체 통로를 포함할 수 있다.
제1 절연(2116a)은 제1 전력 유닛(2110a)의 외곽에 위치하며, 제1 편조(2114a)를 감싸도록 형성되어 제1 전력 유닛(2110a)을 절연할 수 있다. 또한, 제1 절연(2116a)은 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 불소수지, 폴리프로필렌, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 열경화성 난연 또는 비난연 할로겐푸리 폴리올레핀, 또는 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
접지 유닛(2120)은 복수의 접지 도체(2122) 및 복수의 접지 도체(2122)를 감싸도록 형성되는 절연층(2124)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접지 유닛(2120)은 7개의 접지 도체(2122)를 포함할 수 있다. 또한, 절연층(2124)은 고무 또는 플라스틱 등과 같은 재질로 구성될 수 있다.
복수의 신호 유닛(2130a, 2130b)은 급속 충전기와 급속 충전을 위한 데이터를 주고받을 수 있는 제1 신호 유닛(2130a) 및 제2 신호 유닛(2130b)을 포함할 수 있다. 이하에서는 편의를 위해 제1 신호 유닛(2130a)에 대해서 설명하도록 한다.
제1 신호 유닛(2130a)은 신호선(2130a-1) 및 신호선(2130a-1)을 감싸는 절연체(2130a-2)를 포함할 수 있다. 본 개시에서는 케이블이 2개의 신호 유닛을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 신호선(2130a-1)은 급속 충전을 위한 신호를 전달할 수 있고, 구리선, 또는 광섬유 등과 같은 재질로 형성될 수 있다.
절연체(2130a-2)는 신호선(2130a-1)을 절연하도록 구성되고, 전기가 통하지 않는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride, PVC), 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE), 열경화성 난연 또는 비난연 할로겐푸리 폴리올레핀, 또는 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane, TPU), PEEK, 엔지니어링 플라스틱 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.
적어도 하나의 회수 유닛(2140a, 2140b)은 냉각 유체를 급속 충전기 방향으로 회수하도록 구성된다. 몇몇 예에서, 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 회수 유닛(2140a, 2140b)은 각각 전력 유닛(2110a, 2110b)에 외접하고, 접지 유닛(2120)과 반대측에 배치될 수 있다. 다른 예로, 도 21c 및 도 21b를 참조하면, 회수 유닛(2140a, 2140b)은 각각 전력 유닛(2110a, 2110b)에 외접하고, 접지 유닛(2120)이 회수 유닛 사이에 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 회수 유닛(2140a, 2140b)은 다양한 위치에 배치될 수 있다.
유체 통로를 통해서 유동하는 냉각 유체는 급속 충전기에서 전기자동차 방향으로 공급되어 회수 유닛(2140a, 2140b)을 통해 다시 급속 충전기 방향으로 회수될 수 있다. 예를 들어, 회수 유닛(2140a, 2140b)은 나일론, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 열경화성 난연 또는 비난연 할로겐푸리 폴리올레핀, 또는 열가소성 폴리우레탄 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.
제 1 케이블 시스(cable sheath)(2150) 및 제 2 케이블 시스(2170)를 포함하여 복수의 층으로 구성되는 케이블 시스는 내부에 복수의 전력 유닛(2110a, 2110b), 접지 유닛(2120), 복수의 신호 유닛(2130a, 130b) 및 적어도 하나의 회수 유닛(2140a, 2140b)을 수용하고, 이들이 외부로 노출되지 않도록 보호할 수 있다. 예를 들어, 케이블 시스는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, PEEK, 엔지니어링 플라스틱, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.
강선 편조(2160)는 충전 케이블(2100)의 유연성을 보강할 수 있다. 몇몇 예에서, 강선 편조(2160)는 제 1 케이블 시스(2150)의 외측을 감싸도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 제 2 케이블 시스(2170)가 강선 편조의 외측을 감싸도록 형성될 수 있다. 환언하면, 강선 편조(2160)가 복수의 층을 이루는 케이블 시스 사이에 형성될 수 있다. 몇몇 예에서, 강선 편조는 플랙서블한 재질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 강선 편조는 스테인리스스틸(Steel Use Stainless)로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전기자동차 충전시 사용자의 부주의로 인해 충전 케이블이 순간적으로 꺾임으로써 냉각시키는 냉각오일의 순환이 중단되는 문제점이 발생할 수 있다. 냉각 오일의 순환이 중단되는 경우에 충전 케이블에 과전류가 발생하는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 케이블 시스 상에 강선을 편조함으로써 충전 케이블(2100)의 유연성이 보강될 수 있다.
도 21에서 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것이며, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 컴포넌트들의 일부가 생략될 수 있다.
추가적으로, 도 21의 구성들 중 도 2 내지 도 19에서 상술한 구성들과 동일 명칭 및/또는 동일 도면 부호에 해당하는 구성들은 도 2 및 도 19에서 상술한 바와 동일 또는 유사할 수 있다.
이하에서, 2개로 구성되는 냉각 챔버를 통해 하나의 전력 유닛의 편조에 의해 형성되는 유체 통로와 하나의 회수 유닛이 독립적으로 냉각 유체를 연통하는 실시예와 관련된 구체적인 설명이 더 개시된다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 복수의 전력 유닛은 양극의 전력 유닛(2110a) 및 음극의 전력 유닛(2110b)을 포함하고, 적어도 하나의 회수 유닛은 양극의 전력 유닛(2110a)과 냉각 유체를 연통하는 제 1 회수 유닛(2140a) 및 음극의 전력 유닛(2110b)과 냉각 유체를 연통하는 제 2 회수 유닛(2140b)을 포함할 수 있다. 이 경우에, 복수의 냉각 챔버는 양극의 전력 유닛(2110a)에 포함되는 제 1 편조(2114a)에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 1 회수 유닛(2140a)으로 유도하는 제 1 냉각 챔버(2210a) 및 음극의 전력 유닛(2110b)에 포함되는 제 2 편조(2114b)를 통과한 냉각 유체를 제 2 회수 유닛(2140b)으로 유도하는 제 2 냉각 챔버(2210b)를 포함할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 2에서 설명한 충전케이블(100)과 비교하면, 도 2에서 설명한 충전케이블(100)은 하나의 회수 유닛(140)을 포함하는 반면에, 도 21에서 도시되는 충전 케이블(2100)은 2개의 회수 유닛(2140a, 2140b)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 회수 유닛(2140a)은 양극의 전력 유닛(2110a)의 제 1 편조(2114a)에 의해 형성되는 유체 통로와 냉각 유체를 연통할 수 있다. 도 22를 참조하면, 냉각 유체가 양극의 전력 유닛(2110a)의 제 1 편조(2114a)에 의해 형성되는 유체 통로를 통해 급속 충전기에서 전기자동차 방향으로 공급될 수 있다. 냉각 유체는 양극의 전력 유닛(2110a)의 제 1 편조(2114a)에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 이후에 제 1 냉각 챔버(2210a)의 내부 공간에 도달할 수 있다. 이 경우에, 제 1 냉각 챔버(2210a)는 제 1 편조(2114a)에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 1 회수 유닛(2140a)으로 유도할 수 있다. 이 경우에, 냉각 유체는 급속 충전기에서 전기자동차 방향으로 공급되어 제 1 회수 유닛(2140)을 통해 다시 급속 충전기 방향으로 회수될 수 있다.
유사하게, 냉각 유체가 음극의 전력 유닛(2110b)의 제 2 편조(2114b)에 의해 형성되는 유체 통로를 통해 급속 충전기에서 전기자동차 방향으로 공급될 수 있다. 냉각 유체는 음극의 전력 유닛(2110b)의 제 2 편조(2114b)에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 이후에 제 2 냉각 챔버(2210b)의 내부 공간에 도달할 수 있다. 이 경우에, 제 2 냉각 챔버(2210b)는 제 2 편조(2114b)에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 2 회수 유닛(2140b)으로 유도할 수 있다. 이 경우에, 냉각 유체는 급속 충전기에서 전기자동차 방향으로 공급되어 제 1 회수 유닛(2140)을 통해 다시 급속 충전기 방향으로 회수될 수 있다.
도 23을 참조하면, 제 1 냉각 챔버(2210a)를 통과하는 냉각 유체의 흐름 경로(a)가 제 2 냉각 챔버(2210b)를 통과하는 냉각 유체의 흐름 경로(b)와 독립적임을 볼 수 있다. 도 21 내지 23을 참조하여 설명된 바와 같이, 복수의 냉각 챔버의 구조는 냉각 챔버가 단일한 경우에 비해 복수의 전력 유닛 및 복수의 회수 유닛 사이에서 냉각 유체를 균일하게 순환시킬 수 있다.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 용어 "기계-판독가능 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
본 개시의 청구범위에서의 방법에 대한 권리범위는, 각 단계들에 기재된 기능 및 특징들에 의해 발생되는 것이지, 방법을 구성하는 각각의 단계에서 그 순서의 선후관계를 명시하지 않는 이상, 청구범위에서의 각 단계들의 기재 순서에 영향을 받지 않는다. 예를 들어, A단계 및 B단계를 포함하는 방법으로 기재된 청구범위에서, A단계가 B단계 보다 먼저 기재되었다고 하더라도, A단계가 B단계에 선행해야 한다는 것으로 권리범위가 제한되지는 않는다.

Claims (11)

  1. 전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체로서,
    충전 케이블; 및
    케이블 커넥터:
    를 포함하고,
    상기 충전 케이블은:
    전기자동차에 전력을 공급하기 위한 복수의 전력 유닛;
    냉각 유체를 회수하기 위한 적어도 하나의 회수 유닛; 및
    상기 복수의 전력 유닛의 외측을 감싸도록 형성되는 제 1 케이블 시스(sheath);
    을 포함하고,
    상기 복수의 전력 유닛 각각은,
    도체 유닛;
    상기 도체 유닛을 감싸도록 형성되는 편조; 및
    상기 편조 상에 형성되는 절연;
    을 포함하고,
    상기 편조는, 상기 도체 유닛과 상기 절연 사이에서 냉각 유체가 유동하기 위한 통로를 형성하고,
    상기 케이블 커넥터는:
    상기 복수의 전력 유닛 각각의 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 상기 냉각 유체를 상기 적어도 하나의 회수 유닛으로 유도하는 적어도 하나의 냉각 챔버;
    를 포함하는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 전력 유닛은:
    양극의 전력 유닛; 및
    음극의 전력 유닛;
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 회수 유닛은:
    상기 양극의 전력 유닛의 제 1 편조에 의해 형성되는 유체 통로와 상기 냉각 유체를 연통하는 제 1 회수 유닛; 및
    상기 음극의 전력 유닛의 제 2 편조에 의해 형성되는 유체 통로와 상기 냉각 유체를 연통하는 제 2 회수 유닛;
    을 포함하는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각 챔버는:
    상기 양극의 전력 유닛에 포함되는 제 1 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 1 회수 유닛으로 유도하는 제 1 냉각 챔버; 및
    상기 음극의 전력 유닛에 포함되는 제 2 편조에 의해 형성되는 유체 통로를 통과한 냉각 유체를 제 2 회수 유닛으로 유도하는 제 2 냉각 챔버;
    를 포함하는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 편조는:
    복수의 연선을 포함하고,
    상기 복수의 연선이 그물 형태를 이루도록 편조되고,
    상기 복수의 연선이 상기 복수의 연선의 길이 방향으로 꼬여서 형성되는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편조는:
    상기 냉각 유체가 유동할 수 있는 공간을 확보하기 위한 사전 설정된 편조 밀도로 이루어지는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편조는:
    복수 개의 소선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형성되는 층연형 연선, 복수 개의 소선이 유니 레이(Uni-lay) 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선, 복수의 구리 클래드 알루미늄(Copper Clad Aluminum, CCA)선이 꼬여서 형성되는 CCA 연선, 복수개의 CCA선이 꼬여서 형성되는 CCA 집합 연선 또는 CCA선이 유니 레이 구조로 배열되어 꼬여서 형성되는 CCA 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 형성되는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체 유닛은:
    복수의 연선을 포함하는 복합 연선으로 이루어지고,
    상기 복합 연선은 복수 개의 소선이 꼬여서 형성되는 집합 연선, 복수 개의 소선이 층간 반대방향으로 꼬이는 구조로 형성되는 층연형 연선, 또는 복수 개의 소선이 유니 레이 구조로 꼬여서 형성되는 유니 레이 연선 중 적어도 하나로 이루어지는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 케이블은:
    상기 케이블 시스 내부에, 상기 전기자동차와의 신호 교환 또는 통신을 수행하도록 구성된 신호 유닛; 및
    접지를 위한 접지 유닛;
    을 더 포함하는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각 챔버는 방열 구조를 가지는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방열 구조는 상기 충전 케이블을 둘러싸는 부분 상에서 복수의 돌출부를 가지는 형상인,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 케이블은:
    상기 제 1 케이블 시스의 외측을 감싸도록 형성되는 강선 편조; 및
    상기 강선 편조의 외측을 감싸도록 형성되는 제 2 케이블 시스;
    를 더 포함하는,
    전기자동차 초급속 충전기용 냉각케이블 조립체.
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