WO2021066240A1 - 전기자동차 급속 충전용 케이블 - Google Patents

전기자동차 급속 충전용 케이블 Download PDF

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WO2021066240A1
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electric vehicle
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임상욱
정민교
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대영채비(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a cable for charging an electric vehicle, and specifically, to efficiently cool heat generated from a charging cable during rapid charging of an electric vehicle, to prevent damage to the internal structure due to heat, and to secure the flexibility of the cable. It relates to a cable for fast charging of electric vehicles that can be used.
  • 1 is a state diagram of a conventional electric vehicle and a charger.
  • the electric vehicle charger 300 is connected to the charger connector 200 and the electric vehicle charging cable 100 in order to supply power to the electric vehicle, and a charger at the end of the electric vehicle charging cable 100 A connector 200 is provided.
  • the charger connector 200 is mounted on the electric vehicle connector 400 provided in the electric vehicle ev to supply power, and in the case of a rapid charger, charging of the electric vehicle can be completed in 20 to 30 minutes.
  • the electric vehicle charging cable 100 electrically connecting the conventional electric vehicle charger 300 and the electric vehicle (ev) increases the size of the cable due to rapid charging and an increase in charging capacity, thereby reducing flexibility and increasing charging capacity. Therefore, there was a problem that the amount of heat generated in the cable was increased.
  • Patent Document 1 Registered Patent Publication No. 10-1644791 (Announcement on Aug. 10, 2016)
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a cable for fast charging of an electric vehicle capable of securing flexibility by minimizing the size of a cable, and efficiently cooling heat generated from a large-capacity cable.
  • the electric vehicle rapid charging cable of the present invention is provided in a form of covering a conductor, a conductor wire provided in a dense shape, and is made of a material that can be bent, a shell formed of a material having insulation and flexibility, and It is provided at regular intervals, and is provided on one side and the other side of the protection tube, a protection tube forming a flow path through which the cooling fluid flows, and a cooling fluid inlet tube and a cooling fluid discharge tube for introducing and discharging the cooling fluid into the flow path. .
  • the flow path is provided with a vortex forming plate in which a plurality of through holes are formed.
  • a plurality of inclined plates inclined toward the center are provided on the inner wall surface of the through hole formed in the vortex forming plate.
  • guide grooves are formed at equal intervals on the surface of the swash plate to form a uniform vortex in the cooling fluid passing through the through holes.
  • the composition of the shell includes 10 to 25 parts by weight of an acrylate copolymer resin, 20 to 30 parts by weight of a polyolefin resin, 40 to 80 parts by weight of an inorganic flame retardant, and 2 to 8 parts by weight of a silicone-based flame retardant based on 100 parts by weight of the vinyl acetate copolymer resin. It is characterized.
  • the heat storage capsule contains a phase change material, and the phase change material is any one of nonadecane, eicosan, heneikosan, docosan, and tricosan.
  • the conductive wire is characterized in that it is provided with a heat deformation absorbing unit that changes the twisting direction.
  • the inner shell is characterized in that several float-shaped conductors composed of a center conductor, an outer conductor, and an insulating layer formed of different materials are arranged radially.
  • a central tension line is further provided in the center of the cable;
  • the central tension line is characterized in that it is any one of high-tensile carbon fiber, high-tensile glass fiber, and aramid fiber.
  • the present invention can secure flexibility in spite of an increase in the size of a cable, and has an effect of efficiently cooling heat generated from a large-capacity cable.
  • 1 is a state diagram of a conventional electric vehicle and a charger.
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the present invention fast charging cable.
  • Figure 3 is a cross-sectional view and a partially enlarged perspective view of the present invention fast charging cable.
  • Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view of a cable provided with a heat distortion absorber omitting the illustration of the protective tube.
  • Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view of a cable having a flexible structure omitting the illustration of the protective tube.
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the present invention fast charging cable
  • Figure 3 is a cross-sectional view and a partial enlarged perspective view of the present invention fast charging cable.
  • the present invention rapid charging cable 100 includes a cooling fluid inlet pipe (110a), a cooling fluid discharge pipe (110b), a protective pipe (120), an outer shell (130), a conducting wire (140).
  • the conducting wire 140 is made of a material through which electricity can flow, and is provided in a dense shape of a plurality of wires.
  • the outer shell 130 is configured to block the conductive wire 140 from the outside to prevent leakage of electricity, and is provided in a form of covering the conductive wire, and is made of a material having insulation and flexibility.
  • the protective tube 120 is provided with a predetermined distance from the outer shell 130, and the space between the outer shell 130 and the protective tube 120 forms a flow path P through which the cooling fluid flows.
  • the material of the protective tube is made of a material that can be bent.
  • the protective tube may be provided in the shape of a bellows tube, that is, a corrugated tube, and the cooling fluid may be cooling water or cooling air.
  • the flow path P is provided with a vortex forming plate 111 having a structure of a diaphragm in which a plurality of through holes 112 are formed so as to form a vortex.
  • the vortex forming plate 111 has a function of forming a flow path P by maintaining a gap between the outer shell 130 and the protective tube 120.
  • a plurality of inclined plates 112a inclined toward the center are formed on the inner wall surface of the through hole 112 formed in the vortex forming plate 111, and guide grooves are formed at equal intervals on the surface of the inclined plate 112a.
  • a uniform vortex is formed in the cooling fluid passing through the through hole 112.
  • the cooling fluid flowing into the flow path P is guided by the swash plate 112a of the through hole 112 to generate a cooling fluid flow in a vortex pattern in which the cooling fluid rotates.
  • the cooling fluid since the cooling fluid is rotated inside the flow path (P), the heat generated in the conducting wire 140 and conducted to the outer shell 130 and the cooling fluid come into contact with each other, and the cooling fluid whose temperature has risen is quickly replaced with a new cooling fluid, It has the function and effect to quickly and efficiently cool the heat generated from the wire.
  • the cooling fluid inlet pipe (110a) and the cooling fluid discharge pipe (110b) are provided on one side and the other side of the protection tube 120, and have a function of introducing and discharging the cooling fluid into the flow path (P) by a pressure means (not shown). do.
  • the fast charging cable having the above structure has the function and effect of efficiently cooling the heat generated from the fast charging and high-capacity cables with increased charging capacity.
  • composition of the shell including the phase change material according to the present embodiment can effectively dissipate heat generated from the conducting wire and at the same time secure sufficient insulation.
  • the composition of the outer shell 130 of this embodiment is 10 to 25 parts by weight of an acrylate copolymer resin, 20 to 30 parts by weight of a polyolefin resin, 40 to 80 parts by weight of an inorganic flame retardant, and 2 to a silicone-based flame retardant based on 100 parts by weight of the vinyl acetate copolymer resin. It includes 8 parts by weight, and the heat storage capsule is included in the upper shell; The heat storage capsule contains a phase change material, and the phase change material is one or more selected from nonadecane, eicosan, heneikosan, docosan, and tricosan.
  • the heat storage capsule functions to increase cooling efficiency by interlocking with the cooling fluid by absorbing or releasing a lot of heat generated from the conductor wire as a heat source by the phase change material.
  • thermal deformation occurs in the conductor wire due to the heat generated from the large-capacity cable, and the flexibility of the cable decreases due to this thermal deformation.
  • FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of a cable provided with a heat distortion absorbing unit omitting the illustration of the protective tube.
  • the conductors 140 in the present embodiment are twisted while their outer surfaces are in close contact with each other.
  • the twisting direction is not twisted in only one direction as in the prior art, but a heat deformation absorbing part 141 that changes the twisting direction. During formation, it is repeatedly twisted while changing in one direction and in the opposite direction.
  • the heat deformation absorbing unit 141 may absorb contraction and expansion by a function of partially disengaging the twist of the conductor wire twisted in the opposite direction of the thermal expansion and contraction of the conductor wire.
  • a cable in general, includes a conductor serving as a passage for electric flow inside the cable and an insulating layer surrounding it, and the dense shape of the conductor (hereinafter referred to as'conductor') forms a circular shape.
  • the dense shape of the conductor hereinafter referred to as'conductor'
  • By forming in a floating shape it is possible to minimize additional fillings to fill the gaps between conductors, as well as to reduce the diameter of a cable using a circular conductor, so that the weight may take less than in the case of a circular cable. It proposes a configuration in which light weight manufacturing is possible and flexibility can be secured.
  • FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of a cable having a flexible structure omitting the illustration of the protective tube.
  • float-shaped conductors composed of a central conductor 151, an outer conductor 152, and an insulating layer 153 formed of heterogeneous materials are radial. Are arranged in a row.
  • the center conductor 151 is formed by collectively twisting a plurality of first-class materials.
  • the first class material is composed of stranded wire according to the class class 5 or 6 prescribed by IEC 60228 and BS 6360, or class I, K or M prescribed by ASTM.
  • the outer conductor 152 is made of a second type material different from the first type material, and is disposed so as to surround the outermost part of the center conductor 151 to finish the shape of the conductor.
  • the second class material is composed of stranded wire according to class 2 in IEC 60228 and BS 6360, or class B in ASTM.
  • the insulating layer 153 may be composed of a single layer composed of one material or a double-layered insulating coating composed of two different materials, and the insulating layer 153 is polyvinylchloride (PVC). ), polyvinyl chloride/nylon ((PVC/polyamide), ethylene propylene rubber (EPR)).
  • PVC polyvinylchloride
  • EPR ethylene propylene rubber
  • the cable of the present embodiment having the structure as described above is a heterogeneous conductor arranged to surround the outermost part of the central conductor 151 as a whole, that is, the central conductor 151 made of a first type material and a second type. It is possible to form a conductor having an outer conductor 152 made of a material.
  • each conductor is formed by being divided into conductors having different materials of the center conductor 151 and the outer conductor 152, so that the sector shape of the conductor is It is possible to be maintained firmly without being disturbed, and at the same time, flexibility is improved, so that flexibility can be secured.
  • a central tension line 154 is further provided in the center of the cable.
  • the center tension line 200 may include a plurality of one or more high-tensile members selected from the group consisting of high-tensile fibers, preferably high-tensile carbon fibers, high-tensile glass fibers, and aramid fibers.
  • the central tension line 200 is impregnated with resin or coated with resin to prevent the high tensile member from protruding and being exposed between the conductors, thereby reducing the flexibility of the cable. There is a preventive effect.
  • the electric vehicle fast charging cable of the present invention as described above can secure flexibility despite an increase in the size of the cable, and has an effect of efficiently cooling heat generated from a large-capacity cable.
  • Zion paint is a pigment that discolors at a specific temperature, and the reversible temperature paint has a range of -15°C to 70°C.
  • color is displayed according to a temperature change from high temperature to low temperature or from low temperature to high temperature. It is characterized in that the outer surface of the cable is painted with a temperature-sensitive material containing a temperature-sensitive color change composition.
  • composition of the reagent is characterized in that it further comprises 8 to 10 parts by weight of zinc oxide, 10 to 15 parts by weight of titanium dioxide, 5 to 7 parts by weight of synermate, and 20 to 30 parts by weight of a curing agent per 100 parts by weight of the paint.
  • a cable having such a structure allows the user to visually identify that the cable is overheated, so that the user can identify in advance that a fire occurs due to overheating of the cable and take safety measures. There is an effect that can prevent in advance from getting burned by contact.

Abstract

본 발명 전기자동차 급속 충전용 케이블은, 다수의 와이어가 밀집된 형상으로 구비된 도선(140), 도선(140)을 피복하는 형태로 구비되며, 절연 및 유연성을 가지는 재질로 형성된 외피(130), 절곡이 가능한 재질로 이루어지며, 외피(130)와 일정한 간격을 가지고 구비되어, 냉각유체가 흐르는 유로(P)를 형성하는 보호관(120), 보호관(120)의 일측과 타측에 구비되며, 냉각유체를 유로(P)에 유입시키고 배출시키는 냉각유체유입관(110a) 및 냉각유체배출관(110b)을 포함하는 것을 요지로 한다.

Description

전기자동차 급속 충전용 케이블
본 발명은 전기자동차 충전용 케이블에 관한 것으로서, 구체적으로는 전기자동차의 급속 충전시 충전용 케이블에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시키고, 열에 의한 내부 구성의 손상을 방지하며, 케이블의 유연성을 확보할 수 있는 전기자동차 급속 충전용 케이블에 관한 것이다.
글로벌 선진국을 필두로 배출가스, 연비, 이산화탄소 등의 자동차 규제가 강화되고 있는데, 미국은, 2017년부터 생산되는 승용차와 경트럭에 매년 약 5%의 연비 개선을 요구하고 있으며, 유럽은, 2020년까지 온실가스 배출을 규제하고, 초과 g당 5 ~ 95 유로의 누적된 벌금을 부과할 예정이며, 중국 또한 미국보다 엄격한 규제를 할 예정으로서, 이산화탄소 규제를 3단계로 정하여 단계적으로 강화하고 미달성시 자동차의 생산 및 판매를 금지할 계획을 가지고 있는 등 자동차의 배기가스에 대한 규제가 강화되고 있다.
이에 따라 전기차의 개발이 활성화 되고 있는데, 전기차의 1회 충전으로 300Km 이상의 주행거리를 확보하려면 배터리의 용량이 증가하게 되고, 400Kw급 급속충전케이블이 필요하며, 이와 같은 급속 충전기는 출력 전류가 100A 이상이어서, 이를 전기차로 전달하는 충전용 케이블의 발열이 문제가 된다.
또한, 충전용 케이블에서 발생되는 충전저항을 최소화하기 위해서는 케이블 도체의 직경을 증가시키는 등의 방법이 있으나, 발열을 충분히 감소시키기 어렵고, 충전용 케이블의 무게를 증가시키는 문제가 있다.
도 1은 종래 전기자동차와 충전기의 상태도이다.
도시된 바와 같이, 전기자동차 충전기(300)는 전기자동차로의 전력 공급을 위하여 충전기 커넥터(200)와 전기자동차 충전용 케이블(100)로 연결되며, 전기자동차 충전용 케이블(100)의 단부에는 충전기 커넥터(200)가 구비된다.
충전기 커넥터(200)는 전기자동차(ev)에 구비된 전기차 커넥터(400)에 장착되어 전력을 공급할 수 있고, 급속 충전기의 경우 20분 내지 30분 만에 전기차의 충전을 완료할 수 있다.
이와 같은 종래의 전기차 충전기(300)와 전기자동차(ev)를 전기적으로 연결하는 전기차 충전용 케이블(100)은 급속충전과 충전용량의 증가로 케이블의 크기가 커져서 유연성이 감소되고, 충전용량의 증가하여 케이블에서 발열량이 증가하는 문제점이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1644791호(2016.08.10.공고)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 케이블의 크기를 최소화하여 유연성을 확보하고, 대용량의 케이블에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 전기자동차 급속 충전용 케이블을 제공하고자 함이다.
본 발명 전기자동차 급속 충전용 케이블은, 다수의 와이어가 밀집된 형상으로 구비된 도선, 도선을 피복하는 형태로 구비되며, 절연 및 유연성을 가지는 재질로 형성된 외피, 절곡이 가능한 재질로 이루어지며, 외피와 일정한 간격을 가지고 구비되어, 냉각유체가 흐르는 유로를 형성하는 보호관, 보호관의 일측과 타측에 구비되며, 냉각유체를 유로에 유입시키고 배출시키는 냉각유체유입관 및 냉각유체배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유로에는 다수의 통공이 형성된 와류형성판이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 와류형성판에 형성된 통공의 내벽면에는 중심부를 향하여 경사진 경사판이 다수개 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 경사판의 표면에는 안내홈이 균등한 간격으로 형성되어, 통공을 통과하는 냉각유체에 균일한 와류를 형성시키는 것을 특징으로 한다.
외피의 조성물은, 비닐아세테이트 공중합 수지 100 중량부에 대하여 아크릴레이트 공중합 수지 10 ~ 25 중량부, 폴리올레핀 수지 20 ~ 30 중량부, 무기 난연제 40 ~ 80 중량부, 실리콘계 난연제 2 ~ 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 외피에는, 축열캡슐이 포함되되; 축열캡슐에는 상변화물질을 내장되며, 상변화물질은 노나데칸, 에이코산, 헨에이코산, 도코산, 트리코산 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.
또한, 도선에는, 꼬임 방향을 바꿔주는 열변형흡수부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 외피의 내부에는 이종(異種)의 재질로 형성되는 중심도선과 외곽도선 그리고 절연층으로 구성되는 수 개의 부체꼴 형상의 도체가 방사상으로 배열된 것을 특징으로 한다.
또한, 케이블의 중심부에 중심인장선이 더 구비되되; 중심인장선은, 고인장 탄소섬유, 고인장 유리섬유, 아라미드 섬유 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 케이블의 크기의 증대되는 것에도 불구하고 유연성을 확보할 수 있으며, 대용량의 케이블에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 전기자동차와 충전기의 상태도.
도 2는 본 발명 급속 충전용케이블의 종단면도.
도 3은 본 발명 급속 충전용케이블의 횡단면도 및 부분확대사시도.
도 4는 보호관의 도시를 생략한 열변형흡수부가 구비된 케이블의 종단면도.
도 5는 보호관의 도시를 생략한 유연성 구조를 갖는 케이블의 종단면도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하에서 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 2는 본 발명 급속 충전용케이블의 종단면도, 도 3은 본 발명 급속 충전용케이블의 횡단면도 및 부분확대사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명 급속 충전용케이블(100)은 냉각유체유입관(110a), 냉각유체배출관(110b), 보호관(120), 외피(130), 도선(140)를 포함한다.
도선(140)은, 전기가 유통할 수 있는 재질로 이루어져 있으며, 다수의 와이어가 밀집된 형상으로 구비된다.
외피(130)는, 도선(140)을 외부와 차단하여 전기가 누설되지 않게 하는 구성으로서, 도선을 피복하는 형태로 구비되며, 절연 및 유연성을 가지는 재질로 형성되어 있다.
보호관(120)은, 외피(130)와 일정한 간격을 가지고 구비되며, 외피(130)와 보호관(120) 사이의 공간은 냉각유체가 흐르는 유로(P)를 형성한다. 보호관의 재질은 절곡이 가능한 재질로 이루어져 있다.
상기 보호관은 벨로우즈관의 형상, 즉 주름관의 형상으로 구비될 수 있음은 물론이고, 또한 냉각유체는 냉각수가 될 수도 있고, 냉각공기가 될 수도 있음은 물론이다.
상기 유로(P)에는 와류를 형성할 수 있도록, 다수의 통공(112)이 형성된 격판의 구조를 가지고 있는 와류형성판(111)이 구비되어 있다.
상기 와류형성판(111)은 외피(130)와 보호관(120) 사이에 간격을 유지시켜 유로(P)를 형성하는 기능을 가진다.
또한, 와류형성판(111)에 형성된 통공(112)의 내벽면에는 중심부를 향하여 경사진 경사판(112a)이 다수개 형성되어 있으며, 경사판(112a)의 표면에는 안내홈이 균등한 간격으로 형성되어 있어, 통공(112)을 통과하는 냉각유체에 균일한 와류를 형성시킨다.
이와 같이 유로(P)의 내부로 흐르는 냉각유체는 통공(112)의 경사판(112a)에 가이드 되어, 냉각유체가 선회하는 와류패턴의 냉각유체 흐름을 발생시킨다.
즉 냉각유체는 유로(P)의 내부에서 회전되는 것이므로, 도선(140)에서 발생되어 외피(130)로 전도된 열과 냉각유체가 접촉되어 온도가 높아진 냉각유체를 새로운 냉각유체로 신속하게 교체시킴으로써, 도선에서 발생하는 열을 신속하고, 효율적으로 냉각시키는 기능 및 효과를 가진다.
냉각유체유입관(110a) 및 냉각유체배출관(110b)은, 보호관(120)의 일측과 타측에 구비되어 있으며, 도시하지 않은 압력수단에 의하여 냉각유체를 유로(P)에 유입시키고 배출시키는 기능을 한다.
위와 같은 구조를 갖는 급속 충전용케이블은 급속충전과 충전용량의 증가한 대용량 케이블에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시키는 기능 및 효과가 있다.
이하에서는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 외피의 재질에 관하여 설명한다.
본 실시 예에 따른 상변화물질을 포함하는 외피의 조성물은 도선으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있으며 동시에 충분한 절연성을 확보할 수 있다.
본 실시 예의 외피(130)의 조성물은, 비닐아세테이트 공중합 수지 100 중량부에 대하여 아크릴레이트 공중합 수지 10 ~ 25 중량부, 폴리올레핀 수지 20 ~ 30 중량부, 무기 난연제 40 ~ 80 중량부, 실리콘계 난연제 2 ~ 8 중량부를 포함하며, 위 외피에는 축열캡슐이 포함되되; 축열캡슐에는 상변화물질을 내장되며, 상변화물질은 노나데칸, 에이코산, 헨에이코산, 도코산, 트리코산에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 한다.
상기 축열캡슐은 상변화물질에 의해 열원인 도선에서 발생한 많은 열을 흡수 또는 방출하여 냉각유체와 연동함으로서, 냉각효율을 상승시키는 기능을 한다.
이하에서는 도선의 유연성을 확보할 수 있는 구성에 관하여 설명한다.
급속 충전용케이블은 대용량의 케이블에서 발생하는 열에 의하여 도선에 열변형이 일어나고, 이러한 열변형으로 인하여 케이블의 유연성이 감소되는데, 본 실시 예에서는 도선에서 발생하는 열변형을 흡수하여 유연성을 유지할 수 있는 구성에 관하여 설명한다.
도 4는 보호관의 도시를 생략한 열변형흡수부가 구비된 케이블의 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시 예에서의 도선(140)은 외면이 서로 밀착된 상태에서 꼬이게 되는데, 이때 꼬임방향이 종래 같이 일방향으로만 꼬이는 것이 아니라 꼬임 방향을 바꿔주는 열변형흡수부(141)를 형성하면서, 일방향과 반대방향으로 바꿔가면서 반복적으로 꼬이게 된다.
이와 같은 열변형흡수부(141)는 도선의 열팽창과 수축을 반대방향으로 꼬인 도선에서의 꼬임이 일정부분 풀리는 기능에 의하여 수축과 팽창을 흡수할 수 있다.
또한, 케이블이 절곡되었을 때의 절곡부분에서의 수축과 팽창도 흡수할 수 있는 것이어서, 케이블의 굴곡성 및 유연성을 확보할 수 있는 효과가 있는 것이다.
이하에서는 유연성구조를 갖는 케이블의 다른 실시 예를 설명한다.
일반적으로 케이블은, 케이블 내부에서 전기 흐름의 통로 역할을 하는 도선과 이를 감싸는 절연층을 포함하며, 도선의 밀집된 모양(이하 '도체'라고 한다)은 원형을 형성하고 있는데, 본 실시 예에서는 도체를 부체꼴로 형성하여, 도체 사이의 틈새를 채우기 위한 부가적인 충전물을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 원형 도체를 이용하는 케이블보다 그 직경을 감소시킬 수 있게 되므로, 중량은 원형 케이블의 경우보다 적게 소요될 수 있어, 경량 제조가 가능하고 유연성이 확보될 수 있는 구성을 제시하고 있다.
도 5는 보호관의 도시를 생략한 유연성 구조를 갖는 케이블의 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 외피(130)의 내부에는 이종(異種)의 재질로 형성되는 중심도선(151)과 외곽도선(152) 그리고 절연층(153)으로 구성되는 수 개의 부체꼴 형상의 도체가 방사상으로 배열되어 있다.
중심도선(151)은, 다수의 제1종 재질을 집합 연선하여 이루어진다. 여기서 제1종 재질은 IEC 60228 및 BS 6360에서 규정하는 등급 class 5 또는 6, 또는 ASTM에서 규정하는 등급 class I, K 또는 M의 규정에 의한 연선으로 구성되어진다.
외곽도선(152)은, 제1종 재질과는 다른 제2종 재질로 이루어지며, 중심도선(151)의 최외각을 둘러 감싸도록 배치되어 도체의 형상을 마감하도록 형성된다. 여기서 제2종 재질은 IEC 60228 및 BS 6360에서 등급 class 2, 또는 ASTM에서 규정하는 class B의 규정에 의한 연선으로 구성된다.
절연층(153)은, 하나의 재질로 구성되는 단일층, 또는 두 개의 서로 다른 재질로 구성되는 이중층 형태의 절연체 피복으로 구성될 수 있으며, 이러한 절연층(153)은 폴리염화비닐(polyvinylchloride; PVC), 폴리염화비닐/나일론((PVC/폴리아미드), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Rubber; EPR) 중 어느 하나의 재질로 구성된다.
이상과 같은 구조를 갖는 본 실시 예의 케이블은, 중심도선(151)의 최외각을 전체적으로 둘러 감싸도록 배치한 이종(異種)의 도선, 즉 제1종 재질로 이루어진 중심도선(151)과 제2종 재질로 이루어진 외곽도선(152)을 갖는 도체를 형성할 수 있게 된다.
따라서 다수 개의 도체에 의해 케이블의 형상이 완료되면, 각 도체의 내부는 중심도선(151)과 외곽도선(152)의 이종(異種)의 재질을 갖는 도선으로 구분되어 형성되므로, 도체의 부채꼴 형태가 흐트러지지 않고 견고하게 유지될 수 있게 되며, 아울러 가요성이 개선되는 특징을 보이므로, 유연성을 확보할 수 있는 것이다.
본 실시 예에서는 케이블의 중심부에 중심인장선(154)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
중심 인장선(200)은, 고인장 섬유, 바람직하게는 고인장 탄소섬유, 고인장 유리섬유, 아라미드 섬유 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고인장 부재를 복수개 포함할 수 있다.
또한, 중심 인장선(200)을 수지에 함침하거나, 수지(resin)로 코팅하여 로드(rod) 형태로 구성하여 고인장 부재가 도체들 사이로 돌출되어 노출되는 것을 억제함으로써, 케이블의 유연성 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이상과 같은 본 발명 전기자동차 급속 충전용 케이블은, 케이블의 크기의 증대되는 것에도 불구하고 유연성을 확보할 수 있으며, 대용량의 케이블에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시키는 효과가 있다.
이하의 실시 예에서는 케이블이 과열된 것을 사용자가 외부에서 육안으로 식별할 수 있는 구성에 관하여 설명한다.
시온 도료는, 특정온도에서 변색하는 안료이며 가역성 시온도료는 기준온도 -15℃에서 70℃의 범위를 가지게 되는데, 본 실시 예에서는 고온에서 저온 또는 저온에서 고온으로 변화하는 온도변화에 따라 색상을 나타낼 수 있는 온도감응색변화조성물을 포함하는 시온도료가 케이블의 외표면에 도색되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 시온도료의 조성물은 도료 100 중량부당 산화아연 8 내지 10 중량부, 티타늄다이옥사이드 10 내지 15 중량부, 및 시너메이트 5 내지 7 중량부, 경화제 20 내지 30 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구조를 갖는 케이블은, 케이블이 과열된 것을 사용자가 육안으로 식별할 수 있는 것이어서, 케이블이 과열되어 화재가 발생하는 것을 사용자가 미리 식별하여 안전조치를 취할 수 있으며, 사용자가 과열된 케이블과 접촉하여 화상을 입는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 다수의 와이어가 밀집된 형상으로 구비된 도선(140),
    도선(140)을 피복하는 형태로 구비되며, 절연 및 유연성을 가지는 재질로 형성된 외피(130),
    절곡이 가능한 재질로 이루어지며, 외피(130)와 일정한 간격을 가지고 구비되어, 냉각유체가 흐르는 유로(P)를 형성하는 보호관(120),
    보호관(120)의 일측과 타측에 구비되며, 냉각유체를 유로(P)에 유입시키고 배출시키는 냉각유체유입관(110a) 및 냉각유체배출관(110b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 급속 충전용 케이블.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    유로(P)에는 다수의 통공(112)이 형성된 와류형성판(111)이 구비된 것을 특징으로 하는 전기자동차 급속 충전용 케이블.
  3. 청구항 제1항에 있어서,
    외피(130)의 조성물은,
    비닐아세테이트 공중합 수지 100 중량부에 대하여 아크릴레이트 공중합 수지 10 ~ 25 중량부, 폴리올레핀 수지 20 ~ 30 중량부, 무기 난연제 40 ~ 80 중량부, 실리콘계 난연제 2 ~ 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 급속 충전용 케이블.
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