WO2022045599A1 - 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블 - Google Patents

전기 자동차용 냉각 충전용 케이블 Download PDF

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우민정
석창흔
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Definitions

  • the present invention relates to a rapid charger of an electric vehicle and a cooling charging cable for an electric vehicle connected to an electric vehicle, and more particularly, to a cooling tube that absorbs high heat generated from a power supply line when a large-capacity current required for rapid charging is continuously applied.
  • the cooling efficiency can be increased by circulating and cooling through the refrigerant passage, and the cooling tube or refrigerant passage is placed in the filling sculpture to cool the high heat generated from the power line in an indirect heat transfer method. It relates to a cooling charging cable for an electric vehicle that can maintain a stable shape and secure flexibility at the same time.
  • the charging cable of an electric vehicle used in the past is installed in a general charger that can be fully charged through a current of 100A or less depending on the capacity of the battery in several hours.
  • a direct cooling method in which a power line is inserted into a cooling tube or cooling tube so that the refrigerant directly touches the insulation layer of the power line, and a cooling tube through which the refrigerant is introduced is placed near the power line and adjacent to the power line.
  • a cooling method with the same arrangement is used.
  • the cooling method by allowing the refrigerant to directly contact the surface of the insulating layer of the power line may change or ultimately damage the properties of the insulating layer due to the refrigerant used, which may cause insulation breakdown.
  • the same arrangement in the space still has a problem in that only a part of the surface of the insulating layer of the power line that generates high heat is in contact with the surface, which lowers the cooling efficiency and does not allow sufficient cooling.
  • the direct cooling method has a disadvantage in that the outer diameter of the cooling tube into which the power line is inserted becomes thicker, so that the outer diameter of the finished product of the charging cable becomes thicker.
  • the configuration of the existing fast charging cable has a power line, cooling tube or cooling tube, and signal communication line as the basic unit, and circular inclusions are inserted to maintain the original shape of the finished product, or there is no interference, so many charging users repeat it several times. Manipulation can make it difficult to keep the basic unit arrangement of the charging cable in use stable over its service life.
  • the present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and when a large-capacity current required for rapid charging is continuously applied, high heat generated from the power line is circulated through a cooling pipe or refrigerant passage to cool,
  • the tube or refrigerant flow path is placed in the filling sculpture and cooled by indirect heat transfer with a larger surface area to increase cooling efficiency and prevent direct contact with the power line, thereby preventing deterioration, damage, and destruction of the insulation layer due to the refrigerant.
  • An object of the present invention is to provide a cooling charging cable for automobiles.
  • the outer diameter size can be significantly reduced compared to the cable using the conventional direct cooling method. There is a purpose.
  • the cable for cooling and charging for an electric vehicle includes a cable part, at least one conductive part surrounding the outer surface of the cable part, a cooling part disposed in at least one or more inside the conductive part, and surrounding the outer surface of the cable part and the conductive part includes a skin.
  • the cable unit includes a ground line and a plurality of power lines arranged to be in contact with each other inside the shell.
  • a central tension line formed of any one selected from carbon, urethane, and glass, which are non-metallic fibers.
  • the conductive part a first curved part surrounding the outer surface of any one cable part, a second curved part formed on one side of the first curved part and surrounding the other cable part's outer surface, the first curved part and the second curved part It connects the parts and includes a third curved part opposite to the inner surface of the shell.
  • the conductive part is formed of any one of a filling molding selected from a thermoplastic elastomer, an olipine-based, a urethane-based, an amide-based, and a polyester-based.
  • the cooling part is a cooling pipe embedded in the conductive part or a coolant flow path formed along the longitudinal direction of the conductive part, and the cooling pipe or coolant flow path is disposed in at least one or more inside the conductive part, or the cooling pipe and At least one refrigerant flow path is jointly disposed inside the conductive part.
  • the cooling charging cable for an electric vehicle circulates high heat generated from a power line through a cooling tube or a refrigerant passage to cool it when a large-capacity current required for rapid charging is continuously applied, and is cooled by a cooling tube or a refrigerant passage. is placed in the filling sculpture and cooled in an indirect heat transfer method with a larger surface area to increase cooling efficiency and prevent direct contact with the power line, thereby preventing deterioration, damage, and destruction of the insulation layer due to the refrigerant. .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cooling charging cable for an electric vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a cooling unit applied to a cooling charging cable for an electric vehicle according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a cooling charging cable for an electric vehicle according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a cooling unit applied to a cooling charging cable for an electric vehicle according to the present invention.
  • the cable 1 for cooling and charging for an electric vehicle includes a plurality of cable parts 10 , at least one conductive part 20 surrounding the outer surface of the cable parts 10 , and inside the conductive part 20 .
  • At least one of at least one of the cooling unit, the cable unit 10, and the outer surface of the conductive unit 20, which is disposed in at least one or more, and is formed of any one of polyolefin, ethylene propylene composite, and thermoplastic elastomer. may include more than one.
  • the cable unit 10 may include a ground line 10a and a plurality of power lines 10b and 10c that are arranged to be in contact with each other inside the shell 40 .
  • Both the ground line 10a and the power lines 10b and 10c may include the conductors 101a, 101b, and 101b and insulating layers 102a, 102b, and 102b surrounding the outer surfaces of the conductors 101a, 101b, and 101b.
  • a wire made of a metal material having excellent electrical conductivity may be used as the conductors 101a, 101b, and 101b.
  • a wire made of a metal material having excellent electrical conductivity may be used as the conductors 101a, 101b, and 101b.
  • it may include any one or more of tin, copper, aluminum, and alloys thereof.
  • the insulating layers 102a, 102b, and 102b may be formed of a flexible material having heat resistance.
  • the material of the insulating layers 102a, 102b, and 102b is selected from, for example, ethylene propylene synthetic rubber having heat resistance of 110°C or silicone rubber having heat resistance of 180°C (IE2 grade of IEC 60245-3), and heat-resistant soft PVC. Any one of them can be applied.
  • the charging cable 1 for cooling and charging for an electric vehicle is a charger so that the ground wire 10a and the power lines 10b and 10c are electrically connected to the electric vehicle to supply power. It may further include a connector (not shown).
  • the charger connector may be mounted on an electric vehicle connector provided in the electric vehicle to supply power, and in the case of a quick charger, charging of the electric vehicle may be completed in 20 to 30 minutes.
  • the charger connector is a US-European type 'combo (TYPE1)' type connector determined as a future unification standard, and is a type of connector capable of both AC type slow charging or DC type fast charging with one connector. It is possible to apply the cooling charging cable (1) for an electric vehicle according to the embodiment.
  • TYPE1 US-European type 'combo
  • the electric vehicle cooling charging cable 1 is a Japanese 'CHAdeMO' method, or a Renault 'AC three-phase' method in addition to the American-European type 'TYPE1' method. It can also be applied in any case.
  • the electric vehicle cooling charging cable 1 is disposed between the ground wire 10a and the power lines 10b and 10c and includes a central tension line 50 for reinforcing tensile force. may include more.
  • the central tension line 50 may be located in the central portion of the inner space of the outer shell 40, and is made of non-metallic fibers.
  • it may be formed of any one selected from carbon, urethane, and glass.
  • the electric vehicle cooling charging cable 1 for electrically connecting the electric vehicle and the charger provided in the electric vehicle may generate heat due to a large current capacity, which causes a risk of fire or user anxiety.
  • the conductive part 20 and the cooling part cool the cable part 10 in order to solve the above-mentioned problem.
  • the conduction unit 20 performs a function of conducting cooling heat generated in the cooling unit to the cable units 10 .
  • the number of applications of the conductive part 20 may vary depending on the number of applications of the cable part 10 .
  • the number of the cable part 10 and the conductive part 20 applied to the cooling and charging cable 1 for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is not limited.
  • FIG. 1 shows an example in which one ground wire 10a is applied, two power lines 10b and 10c are applied, and three conductive parts 20 are applied.
  • the shape of the cooling pipe 30a and the refrigerant passage is not limited to the circular shape or the sectoral shape shown in the drawings, and may be applied to a polygonal shape, an oval shape, or various other shapes.
  • the conductive part 20 includes a first curved part 21 , a second curved part 22 integrally formed on one side of the first curved part 21 , one end connected to one end of the first curved part 21 and the other end may include a third curved portion 23 connected to one end of the second curved portion 22 and may be formed in a substantially sectoral shape.
  • the first curved part 21 surrounds a predetermined area of the outer surface of any one of the power lines 10b, and the second curved part 22 is the ground wire 10a.
  • the third curved portion 23 is disposed to face the inner surface of the outer shell (40).
  • the conduction unit 20 located on the left conducts cooling heat to any one of the power line 10b and the ground line 10a.
  • the first curved part 21 surrounds a predetermined area of the outer surface of any one of the power lines 10b, and the second curved part 22 has the other power line 10c) Surrounding a predetermined area of the outer surface of the third curved portion 23 is disposed to face the inner surface of the outer shell (40).
  • the conduction unit 20 located on the right conducts cooling heat to one of the power lines 10b and the other power line 10c.
  • the first curved part 21 surrounds a predetermined area of the outer surface of the ground wire 10a, and the second curved portion 22 has the other outer surface of the other power line 10c. Wrapping around, the third curved portion 23 is disposed to face the inner surface of the outer shell (40).
  • the conductive part 20 located on the lower side conducts cooling heat to the ground wire 10a and the other power wire 10c.
  • the conductive parts 20 are formed in a sectoral shape and are arranged to form a circle shape with each other inside the shell 40 and support the shell 40, for cooling and charging for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. It is possible to keep the cable (1) circular.
  • the conductive part 20 is formed of any one filling sculpture selected from a recyclable thermoplastic elastomer, olipine-based, urethane-based, amide-based, and polyester-based, so that the electric vehicle cooling and charging cable 1 has flexibility. to secure
  • the conductive part 20 is a low-temperature embrittlement temperature of -40 ° C to -70 ° C, and under the conditions that a continuous heat-resistant use temperature of 80 ° C or higher is required, olefin-based (thermoplastic olefin elastomer, TPO), urethane-based (thermoplastic polyurethane, TPU), Amide-based (thermoplastic polyamide, TPAE), polyester-based (thermoplastic polyester elastomer, TPEE) may be formed of any one selected from the filling sculpture.
  • olefin-based thermoplastic olefin elastomer, TPO
  • urethane-based thermoplastic polyurethane
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • Amide-based thermoplastic polyamide
  • TPAE thermoplastic polyester elastomer
  • TPEE thermoplastic polyester elastomer
  • the conductive part 20 surrounds the cooling part to be described later, it is possible to stably protect the cooling pipe 30a from various impacts.
  • the conductive part 20 described above may be formed to have the same length as the cable parts 10 , for example.
  • each conductive part 20 may be divided into a plurality and implemented in a form to intermittently wrap each cable part 10 .
  • the binder 70 and at least one communication line 60 for signal transmission may be disposed.
  • the communication line 60 may be partially embedded in the binder 70 .
  • the cooling unit is embedded in the conductive unit 20 as shown in FIG. 2(a) and may be applied as a cooling pipe 30a through which the refrigerant is circulated.
  • a plurality of cooling tubes 30a may be applied as shown in FIG. 2(b) to improve cooling efficiency.
  • the cooling unit is formed inside the conductive unit 20 as shown in FIG. 2(c) and may be applied as a refrigerant passage 30b through which the refrigerant is circulated.
  • a plurality of refrigerant passages 30b may be applied to improve cooling efficiency.
  • At least one cooling pipe 30a and a refrigerant passage 30b may be jointly disposed in one conductive part 20 .
  • the cooling pipe 30a or the refrigerant passage 30b described above may be disposed along the longitudinal direction of the conductive part 20 .
  • the cooling pipe 30a or the refrigerant passage 30b allows the refrigerant used for cooling the cable unit 10 to be repeatedly circulated, thereby cooling the entire conductive unit 20 to generate high heat in the cable unit 10 .
  • the cooling efficiency can be improved by increasing the contact surface area.
  • the cold air of the refrigerant is indirectly transmitted to the cable parts 10 through the conductive part 20 to stably cool the cable parts 10 .
  • the cable part 10 can be cooled within a stable temperature range. , unlike the conventional direct cooling type cable, it is possible to prevent problems such as excessive cooling of the cable part 10 more than necessary and causing a functional error.
  • the conductive part 20 is closely attached to the ground wire 10a and the entire power line 10b and 10c to improve the conductivity of the cooling heat, thereby improving the cooling efficiency.
  • the outer diameter size can be significantly reduced compared to the cable using the conventional direct cooling method.
  • 101a, 101b, 101c Conductor 102a, 102b, 102c: Insulation layer
  • first curved portion 22 second curved portion

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Abstract

본 발명은 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블에 관한 것으로, 급속 충전에 필요한 대용량 전류를 연속으로 인가할 때 전원선에서 발생하는 높은 열을 냉각관 또는 냉매유로를 통해 순환시켜 냉각시키고, 냉각관 또는 냉매유로는 충진 조형물 내에 배치하여 보다 더 넓은 표면적의 간접 열전달 방식으로 냉각시켜 냉각효율을 높이면서도 직접적으로 전원선과 닿지 않게 함으로써, 냉매로 인해 절연층이 변질, 손상, 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 함을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블은, 케이블부, 상기 케이블부의 외면을 감싸는 적어도 하나 이상의 전도부, 상기 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 배치되는 냉각부, 상기 케이블부 및 전도부의 외면을 감싸는 외피를 포함한다.

Description

전기 자동차용 냉각 충전용 케이블
본 발명은 전기 자동차의 급속 충전기 및 전기차와 연결되는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급속 충전에 필요한 대용량 전류를 연속으로 인가할 때 전원선에서 발생하는 높은 열을 냉각관 또는 냉매유로를 통해 순환시켜 냉각시키고, 냉각관 또는 냉매유로는 충진 조형물 내에 배치하여 전원선에서 발생하는 높은 열을 간접 열전달 방식으로 냉각시킴으로써, 냉각효율을 높일 수 있고, 충진 조형물을 통해 케이블 완성품의 안정적인 원형을 유지시킴과 동시에 유연성을 확보할 수 있는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블에 관한 것이다.
일반적으로, 기존에 사용되는 전기자동차의 충전 케이블은 배터리의 용량에 따라 100A이하의 전류를 통해 수시간 걸려 완전 충전시킬 수 있는 일반적인 충전기에 설치된다.
따라서, 전기자동차의 충전시간을 30분 이하로 단축시키고, 전기자동차의 주행거리를 길게 하기 위해 배터리 용량을 증대시키는 요구가 커져 가고 있다. 전기자동차의 배터리 용량을 증대시키는 과제와 함께 전기자동차의 충전에 필요한 시간을 줄일 수 있는 방법으로는 인가되는 전압과 고주파 등 여러 방식이 있을 수 있으나, 보편적으로는 인가되는 전류의 용량을 높이는 방법이 일반적이다.
전류용량을 높이는 방법으로는 전원선의 도체 크기를 굵게 하면 해결될 수 있으나, 충전용 케이블 완성품 외경이 커지고 무게가 무거워 진다는 단점이 있다.
케이블 완성품 외경이 커지게 되면 케이블의 휨, 굴곡성이 떨어지고 무게가 증가되면 충전 이용자 조작을 어렵게 하는 문제점이 있다. 도체 크기를 굵게 하지 않고 전류용량을 200A 이상으로 연속 인가하게 되면 도체에서 발생하는 높은 열로 인해 도체를 감싸고 있는 절연물질의 노화를 급속히 일으켜 케이블의 수명과 안전에 위험한 상황을 야기시킬 수도 있다.
이를 개선하기 위한 종래 냉각급속 충전케이블의 구성을 보면, 냉각튜브 또는 냉각관에 전원선을 삽입하여 냉매가 전원선 절연층에 직접 닿게 하는 직접 냉각 방식과 냉매가 유입되는 냉각관을 전원선과 인근에 동일하게 배치하는 냉각 방식을 사용하고 있다.
전원선 절연층 표면에 냉매가 직접 닿게 하여 냉각을 시키는 방식은 사용되는 냉매로 인한 절연층의 물성을 변질 또는 궁극적으로 손상시켜 절연파괴를 일으킬 위험이 있으며, 냉매가 유입되는 냉각관을 전원선 사이 공간에 동일하게 배치하는 방식은 고열이 발생하는 전원선 절연층의 표면에 일부분만 닿고 있어 냉각효율을 떨어트려 충분히 냉각을 시키지 못하는 문제를 여전히 갖고 있다.
또한, 직접냉각 방식은 전원선이 삽입되는 냉각튜브의 외경이 굵어져 충전케이블의 완성품 외경이 굵어 질 수 밖에 없는 단점을 갖고 있다.
상기 2종류의 냉각방식 구성에서 나타나는 또 다른 문제점으로 충전 사용자들이 충전을 하기 위해 충전 콘넥터를 전기 자동차 충전구에 인입과 충전기에 거취 등을 반복할 때 발생하는 충전 케이블의 움직임으로 충전케이블 내에 전원선,접지선 등 구성 배치를 불안정하게 만들어 장기적으로 배치 구성을 유지할 수 없게 할 수 있다는 것과 케이블 완성품의 유연성이 떨어진다는 점이다.
기존 급속 충전케이블의 구성은 전원선, 냉각튜브 또는 냉각관, 신호 통신선을 기본 유닛으로 하면서 완성품 원형을 유지하기 위해 원형의 개재물을 삽입하거나, 개재물이 없는 구성이 있어 많은 충전 이용자들이 반복하여 수차례 조작함으로 인해 사용 중인 충전 케이블의 기본 유닛 배열 구성을 사용수명 기간 동안 안정적으로 유지하기 어렵게 만들 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 선행기술문헌에는 한국공개특허공보 제10-2018-0096259호 등이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 급속 충전에 필요한 대용량 전류를 연속으로 인가할 때 전원선에서 발생하는 높은 열을 냉각관 또는 냉매유로를 통해 순환시켜 냉각시키고, 냉각관 또는 냉매유로는 충진 조형물 내에 배치하여 보다 더 넓은 표면적의 간접 열전달 방식으로 냉각시켜 냉각효율을 높이면서도 직접적으로 전원선과 닿지 않게 함으로써, 냉매로 인해 절연층이 변질, 손상, 파괴되는 것을 방지할 수 있는 자동차용 냉각 충전용 케이블을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 충진 조형물을 전원선과 접지선 전체에 밀착시켜 냉각열의 전도율을 향상시킴으로써, 냉각효율을 향상시킬 수 있는 자동차용 냉각 충전용 케이블을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
또한, 충진 조형물을 통해 케이블 완성품의 안정적인 원형을 유지시킴과 동시에 유연성을 확보할 수 있는 자동차용 냉각 충전용 케이블을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
그리고, 충진 조형물과 냉각관 또는, 충진 조형물과 냉매유로의 간소한 구성만 적용하여 종래 직접 냉각방식을 이용한 케이블에 비해 외경 사이즈를 현저히 축소할 수 있는 자동차용 냉각 충전용 케이블을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블은, 케이블부, 상기 케이블부의 외면을 감싸는 적어도 하나 이상의 전도부, 상기 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 배치되는 냉각부, 상기 케이블부 및 전도부의 외면을 감싸는 외피를 포함한다.
그리고, 상기 케이블부는 상기 외피의 내부에 서로 접하도록 배열되는 접지선과 복수개의 전원선을 포함한다.
또한, 상기 접지선과 전원선의 사이에 배치되며, 비금속성 섬유질인 탄소, 우레탄, 유리 중 선택되는 어느 하나로 형성되는 중심 인장선을 더 포함한다.
그리고, 상기 전도부는, 어느 하나의 케이블부의 외면을 감싸는 제1 곡선부, 상기 제1 곡선부의 일측에 형성되며 다른 하나의 케이블부의 외면을 감싸는 제2 곡선부, 상기 제1 곡선부와 제2 곡선부를 연결하며 상기 외피의 내면과 대향되는 제3 곡선부를 포함한다.
또한, 상기 전도부는 열가소성 일레스토머, 올리핀계, 우레탄계, 아마이드계, 폴리에스터계 중 선택되는 어느 하나의 충진 조형물로 형성된다.
그리고, 상기 냉각부는 상기 전도부에 매립되는 냉각관 또는, 상기 전도부의 길이방향을 따라 형성되는 냉매유로이고, 상기 냉각관 또는 냉매유로가 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 배치되거나 또는, 상기 냉각관과 냉매유로가 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 공동으로 배치된다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블은, 급속 충전에 필요한 대용량 전류를 연속으로 인가할 때 전원선에서 발생하는 높은 열을 냉각관 또는 냉매유로를 통해 순환시켜 냉각시키고, 냉각관 또는 냉매유로는 충진 조형물 내에 배치하여 보다 더 넓은 표면적의 간접 열전달 방식으로 냉각시켜 냉각효율을 높이면서도 직접적으로 전원선과 닿지 않게 함으로써, 냉매로 인해 절연층이 변질, 손상, 파괴되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 충진 조형물을 전원선과 접지선 전체에 밀착시켜 냉각열의 전도율을 향상시킴으로써, 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 충진 조형물을 통해 케이블 완성품의 안정적인 원형을 유지시킴과 동시에 유연성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 충진 조형물과 냉각관 또는, 충진 조형물과 냉매유로의 간소한 구성만 적용하여 종래 직접 냉각방식을 이용한 케이블에 비해 외경 사이즈를 현저히 축소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블에 적용된 냉각부의 실시 예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블에 적용된 냉각부의 실시 예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)은 복수개의 케이블부(10), 케이블부(10)들의 외면을 감싸는 적어도 하나 이상의 전도부(20), 전도부(20)의 내부에 적어도 하나 이상으로 배치되는 냉각부, 케이블부(10)들 및 전도부(20)들의 외면을 공동으로 감싸며 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 합성고부, 열가소성 일레스코머 중 어느 하나로 형성되는 외피(40) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
케이블부(10)는 외피(40)의 내부에서 서로 접하도록 배열되는 접지선(10a)과 복수개의 전원선(10b,10c)을 포함할 수 있다.
접지선(10a)과 전원선(10b,10c)은 모두 도체(101a,101b,101b), 도체(101a,101b,101b)의 외면을 감싸는 절연층(102a,102b,102b)을 포함할 수 있다.
이때, 도체(101a,101b,101b)는 전기전도성이 우수한 금속 재질로 제조된 선을 사용할 수 있다. 그 예로, 주석, 구리, 알루미늄 및 이들의 합금 중에서 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 절연층(102a,102b,102b)은 내열성이 있는 유연한 재질로 형성될 수 있다.
절연층(102a,102b,102b)의 재질은 일 예로 110℃의 내열성능을 갖는 에틸렌 프로필렌 합성 고무 또는 180℃ 내열성능을 갖는 실리콘 고무(IEC 60245-3의 IE2 grade),내열성 연질의 PVC 중 선택되는 어느 하나로 적용될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)은 접지선(10a)과 전원선(10b,10c)이 전기 자동차에 전기적으로 연결되어 전력을 공급할 수 있도록 충전기 커넥터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
충전기 커넥터는 전기 자동차에 구비된 전기 자동차 커넥터에 장착되어 전력을 공급할 수 있고, 급속 충전기의 경우 20분 내지 30분 만에 전기차의 충전을 완료할 수 있다.
이때, 충전기 커넥터는 향후 단일화 표준으로 결정된 미국·유럽형 '콤보(TYPE1)' 방식의 커넥터이며, 하나의 커넥터로 교류 방식의 완속 충전 또는 직류 방식의 급속 충전이 모두 가능한 형태의 커넥터이며, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)의 적용이 가능하다.
나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)은 미국·유럽형 '콤보(TYPE1)' 방식 이외에도 일본 '차데모(CHAdeMO)' 방식, 또는 르노 '교류 3상' 방식의 경우에도 적용이 가능하다.
부가적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)은 접지선(10a)과 전원선(10b,10c)의 사이에 배치되며 인장력을 보강하는 중심 인장선(50)을 더 포함할 수 있다.
중심 인장선(50)은 외피(40)의 내부공간 정 중앙부분에 위치될 수 있으며, 비금속성 섬유질로 이루어진다. 그 예로 탄소, 우레탄, 유리 중 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 전기 자동차에 구비된 충전기와 전기차를 전기적으로 연결하는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)은 큰 전류용량으로 인하여 열이 발생될 수 있고, 이는 화재의 위험 또는 사용자 불안감을 유발한다.
전도부(20) 및 냉각부는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 케이블부(10)를 냉각시킨다.
전도부(20)는 냉각부에서 발생되는 냉각열을 케이블부(10)들에 전도시키는 기능을 수행한다.
전도부(20)의 적용 개수는 케이블부(10)의 적용 개수에 따라 달라질 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)에 적용되는 케이블부(10)와 전도부(20)의 개수는 한정되지 않는다.
그리고, 도 1에는 접지선(10a)이 1개로 적용되고, 전원선(10b,10c)은 2개로 적용되며, 전도부(20)는 3개로 적용된 예를 도시하였다.
나아가, 냉각관(30a)과 냉매유로의 형상은 도면에 도시된 원 형상이나 부채꼴 형상에 한정되지 않으며, 다각형 형상, 타원형 형상, 기타 다양한 형상으로 적용될 수 있다.
전도부(20)는 제1 곡선부(21), 제1 곡선부(21)의 일측에 일체로 형성되는 제2 곡선부(22), 일단이 제1 곡선부(21)의 일단과 연결되고 타단은 제2 곡선부(22)의 일단에 연결되는 제3 곡선부(23)를 포함하여 대략 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.
도 1을 기준으로 좌측에 위치된 전도부(20)는 제1 곡선부(21)가 어느 하나의 전원선(10b)의 외면 일정영역을 감싸고, 제2 곡선부(22)는 접지선(10a)의 외면 일정영역을 감싸며, 제3 곡선부(23)는 외피(40)의 내면과 대향되도록 배치된다.
따라서, 좌측에 위치된 전도부(20)는 어느 하나의 전원선(10b)과 접지선(10a)에 냉각열을 전도시킨다.
그리고, 우측에 위치된 전도부(20)는 제1 곡선부(21)가 어느 하나의 전원선(10b)의 외면 일정영역을 감싸고, 제2 곡선부(22)는 다른 하나의 전원선(10c)의 외면 일정영역을 감싸며, 제3 곡선부(23)는 외피(40)의 내면과 대향되도록 배치된다.
따라서, 우측에 위치된 전도부(20)는 어느 하나의 전원선(10b)과 다른 하나의 전원선(10c)에 냉각열을 전도시킨다.
또한, 하측에 위치된 전도부(20)는 제1 곡선부(21)가 접지선(10a)의 외면 일정영역을 감싸고, 제2 곡선부(22)가 다른 하나의 전원선(10c)의 외면 일정영역을 감싸며, 제3 곡선부(23)는 외피(40)의 내면과 대향되도록 배치된다.
따라서, 하측에 위치된 전도부(20)는 접지선(10a)과 다른 하나의 전원선(10c)에 냉각열을 전도시킨다.
부가적으로, 전도부(20)들은 부채꼴 형상으로 형성되어 외피(40)의 내부에 서로 원 형상을 이루도록 배치되면서 외피(40)를 지지함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)이 원형을 유지하도록 할 수 있다.
그리고, 전도부(20)는 리싸이클링이 가능한 열가소성 일레스토머, 올리핀계, 우레탄계, 아마이드계, 폴리에스터계 중 선택되는 어느 하나의 충진 조형물로 형성되어 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)이 유연성을 확보하도록 한다.
나아가, 전도부(20)는 저온 취화온도인 -40℃ 내지 -70℃, 연속 내열 사용온도가 80℃이상이 요구되는 조건에서는 올레핀계(thermoplastic olefin elastomer,TPO),우레탄계(thermoplastic polyurethane,TPU),Amide계(thermoplasticpolyamide,TPAE),폴리에스터계(thermoplastic polyester elastomer,TPEE) 중 선택되는 어느 하나의 충진 조형물로 형성될 수 있다.
더하여, 전도부(20)는 후술되는 냉각부를 감싸기 때문에, 각종 충격으로부터 냉각관(30a)을 안정적으로 보호할 수 있다.
이상 설명한 전도부(20)는 일 예로 케이블부(10)들과 동일한 길이로 형성될 수 있다.
다른 일 예로, 각각의 전도부(20)는 복수개로 분할되어 각각의 케이블부(10)를 간헐적으로 감싸는 형태로 구현될 수도 있다.
이때, 충진부와 외피(40)의 사이에는 바인더(70) 및 신호전달을 위한 통신선(60)이 적어도 하나 이상으로 배치될 수 있다. 통신선(60)은 바인더(70)의 내부에 일부 매립될 수 있다.
하나의 예시에서 냉각부는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 전도부(20)에 매립되며 냉매가 순환되는 냉각관(30a)으로 적용될 수 있다.
이때, 냉각관(30a)은 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 도 2(b)에 도시된 바와 같이 복수개로 적용될 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 냉각부는 도 2(c)에 도시된 바와 같이 전도부(20)에 내부에 형성되며 냉매가 순환되는 냉매유로(30b)로 적용될 수 있다.
이때, 냉매유로(30b)는 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 복수개로 적용될 수 있다.
나아가, 도 2(d)에 도시된 바와 같이 하나의 전도부(20)의 내부에 냉각관(30a)과 냉매유로(30b)가 적어도 하나 이상으로 공동으로 배치될 수도 있다.
이상 설명한 냉각관(30a) 또는 냉매유로(30b)는 전도부(20)의 길이방향을 따라 배치될 수 있다.
따라서, 냉각관(30a) 또는 냉매유로(30b)는 케이블부(10)의 냉각에 사용되는 냉매가 반복적으로 순환되도록 함으로써, 전도부(20) 전체를 냉각하여 고열이 발생하는 케이블부(10)에 접촉되는 표면적을 넓혀 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 냉매의 냉기가 전도부(20)를 매개로 케이블부(10)들에 간접적으로 전달되어 케이블부(10)들을 안정적으로 냉각시킨다.
다음으로, 이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)의 특유의 효과에 대해 설명한다.
급속 충전에 필요한 대용량 전류를 연속으로 인가할 때 전원선(10b,10c)에서 발생하는 높은 열을 냉각관(30a) 또는 냉매유로를 통해 순환시켜 냉각시키고, 냉각관(30a) 또는 냉매유로(30b)는 전도부(20) 내에 배치시켜 케이블부(10)를 간접 열전달 방식으로 냉각시킴으로써, 냉각효율을 높이면서도 냉매로 인해 절연층(102a,102b,102c)이 변질, 손상, 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블(1)과 같이 전도부(20)와 냉각부를 통해 간접방식으로 냉각시키면 케이블부(10)를 안정적인 온도 범위 내에서 냉각할 수 있어, 종래 직접 냉각방식의 케이블과 달리 케이블부(10)가 필요이상으로 과도하게 냉각되어 기능상 오류를 발생시키는 등의 문제점이 발생되지 아니하도록 할 수 있다.
그리고, 전도부(20)를 접지선(10a)과 전원선(10b,10c) 전체에 밀착시켜 냉각열의 전도율을 향상시킴으로써, 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전도부(20)를 통해 케이블 완성품의 안정적인 원형을 유지시킴과 동시에 유연성을 확보할 수 있다.
그리고, 전도부(20)와 냉각관(30a) 또는, 전도부(20)와 냉매유로(30b)의 간소한 구성만 적용하여 종래 직접 냉각방식을 이용한 케이블에 비해 외경 사이즈를 현저히 축소할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
* 부호의 설명 *
1 : 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블
10 : 케이블부 10a : 접지선
101a,101b,101c : 도체 102a,102b,102c : 절연층
10b,10c : 전원선 20 : 전도부
21 : 제1 곡선부 22 : 제2 곡선부
23 : 제3 곡선부 30a : 냉각관
30b : 냉매유로 40 : 외피
50 : 고인장선 60 : 통신선
70 : 바인더

Claims (6)

  1. 케이블부,
    상기 케이블부의 외면을 감싸는 적어도 하나 이상의 전도부,
    상기 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 배치되는 냉각부,
    상기 케이블부 및 전도부의 외면을 감싸는 외피를 포함하는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이블부는 상기 외피의 내부에 서로 접하도록 배열되는 접지선과 복수개의 전원선을 포함하는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접지선과 전원선의 사이에 배치되며, 비금속성 섬유질인 탄소, 우레탄, 유리 중 선택되는 어느 하나로 형성되는 중심 인장선을 더 포함하는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전도부는,
    어느 하나의 케이블부의 외면을 감싸는 제1 곡선부,
    상기 제1 곡선부의 일측에 형성되며 다른 하나의 케이블부의 외면을 감싸는 제2 곡선부,
    상기 제1 곡선부와 제2 곡선부를 연결하며 상기 외피의 내면과 대향되는 제3 곡선부를 포함하는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도부는 열가소성 일레스토머, 올리핀계, 우레탄계, 아마이드계, 폴리에스터계 중 선택되는 어느 하나의 충진 조형물로 형성되는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 전도부에 매립되는 냉각관 또는, 상기 전도부의 길이방향을 따라 형성되는 냉매유로이고,
    상기 냉각관 또는 냉매유로가 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 배치되거나 또는, 상기 냉각관과 냉매유로가 전도부의 내부에 적어도 하나 이상으로 공동으로 배치되는 전기 자동차용 냉각 충전용 케이블.
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