一款浸入式直流液冷充电线缆

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一款浸入式直流液冷充电线缆。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，电动汽车的续航里程不断提高，电池的容量也越来越大，需要提升充电功率实现快速充电来解决充电速度的问题。提高充电电流是实现大功率充电的常用方法，电流增大产生热能也增加，降低电阻值最直接的办法就是增大导体的截面，但增大线径则会导致充电枪尺寸和重量的提升，而且随着充电电流的进一步增大，单纯增大电缆线径已不可行。因此，如何对充电枪进行散热成了提升充电功率的关键问题。

近年来，采用液冷技术对充电枪进行散热已经成为大功率充电枪的一个发展方向。根据冷却材质的不同，可将液冷技术分为油冷(冷却工质通常为硅油，特性是工质不导电)和水冷(通常为水+乙二醇的混合液，特性是工质有导电性)两种路线。油冷技术和水冷技术各有优缺点，其中水冷由于需要做到水电隔离，不能实现浸没式液冷，其散热能力相对较弱。

现有的油冷介质线缆主要通过线皮包裹导体，在导体与线皮之间保留足够的间隔形成空腔，介质油填充与空腔内，通过介质油流动来进行散热。如中国专利申请号2017212884892的发明专利“一种液冷线缆”所示，这种现有的液冷线缆存在两个难以解决的弊端。一、由于导体与线皮之间为空腔结构，缺乏支撑，在线缆折弯的位置必然导致同一截面内导体与线皮之间的距离不同，哪怕水平放置时，导体由于重力作用，其导体下方会更靠近线皮，这就导致了介质油流通时导热效果不均匀；二、现有的线缆生产方式是导体与线皮分开生产，再将导体穿入线皮内形成产品，这种现有结构在线缆长度较长时，生产难度高，效率低，而且导体穿过线皮时容易损伤线皮。因此，我们亟需一种便于生产且能够均匀散热的液冷线缆。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一款浸入式直流液冷充电线缆。

为了实现上述目的，一款浸入式直流液冷充电线缆，该液冷充电线缆可以应用到充电桩与充电枪之间传输电流，方便充电枪为电动汽车充电。该液冷充电线缆包括主线缆及设置于其内的液冷线组，所述液冷线组包括电缆导体和绝缘层，所述绝缘层包覆于所述电缆导体外，所述电缆导体与绝缘层之间设置有液冷空腔，所述液冷空腔设置有多个支撑件，所述支撑件两端分别延伸至电缆导体及绝缘层且将液冷空腔分隔出多个均匀的液冷通道；所述支撑件与绝缘层为一体化结构，通过挤塑工艺直接挤出在电缆导体上形成的均匀支撑空腔结构。通过挤塑工艺在电缆导体上直接挤出支撑件及绝缘层，生产效率高，而且产品稳定性好，避免了后续电缆导体穿过绝缘层的套接工艺。

该液冷线组用于为电缆组提供液冷方案，液冷通道内填充冷却液，电缆导体浸没在液冷通道内的冷却液中，具有全面的散热条件，在外冷却泵的压力下，冷却液在两个液冷线组间通过充电枪头内形成循环通道，冷却液的流动把液冷充电线缆和充电枪产生的热量带到外部冷却设备中形成散热。该液冷充电线缆可以大幅提高充电枪的散热效果；提高液冷充电线缆的使用安全性。

该液冷充电线缆中，电缆导体浸没在液冷通道内的冷却液中，具有充分大的接触面积，有利于冷却液对电缆导体进行散热，可以提高散热效果；而液冷空腔中，支撑件结构相当于在冷却液与电缆导体之间形成一道支撑防护结构，确保液冷线组内部的结构稳定，不至于因液冷线组折弯变形时导致电缆导体偏离中心位置，引起冷却液流通不畅或者不能流通导致局部散热不好，引发安全事故，从而提高液冷充电线缆的使用安全性。

优选的，以垂直与液冷线组长度方向为横向，所述液冷线组横截面上，支撑件截面面积占液冷线组内腔面积的5％-30％。

优选的，所述液冷线组横截面上，液冷通道截面面积占液冷线组内腔面积的30％-55％，电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的40％-65％。

优选的，所述主线缆内至少包含一组进液的液冷线组及一组出液的液冷线组。在使用时充电枪与两个液冷线组连接，液冷通道在充电枪头内进行连接，液冷线组另一端分别与冷却泵的进出液口相连，形成闭合循环系统。当主线缆内电缆的数量为三根或多于三根时，至少两个液冷线组存在于主供电的直流正极电缆组及负极电缆组中。

优选的，所述主线缆横截面上，液冷线组面积占主线缆内腔面积的40％-70％，主线缆可折弯弧度为五倍主线缆外直径。

优选的，所述液冷线组横截面上，电缆导体、支撑件、液冷通道的面积比为54：13:33。

优选的，所述支撑件为柔性支撑结构，支撑件的长度方向与电缆导体一致，且单个支撑件与电缆导体的接触轨迹为直线或者螺旋线。

优选的，所述绝缘层及支撑件材料为交联聚烯烃类塑胶材质。

优选的，所述绝缘层材料为XLPE、橡胶、TPE或硅胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是；

本发明在液冷充电线缆中设置液冷线组，液冷线组在电缆导体与绝缘层之间的空腔内设置支撑件，并且支撑件与绝缘层为一体化设计，通过挤塑方式与电缆导体直接生产为成品，效率高，稳定性好。支撑件将电缆导体与绝缘层之间的空腔阻隔成多个均匀的液冷通道，确保电缆导体的散热均匀性，而且支撑件对电缆导体起到支撑作用，在液冷充电线缆折弯时对液冷通道形状的稳定性起到极好的稳固作用，避免电缆导体偏近任一侧的绝缘层造成散热不均。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明双液冷线组的主线缆截面结构示意图。

图2为本发明液冷线组的截面结构示意图。

图3为本发明三液冷线组的主线缆截面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

如图1-2，一款浸入式直流液冷充电线缆，该液冷充电线缆可以应用到充电桩与充电枪之间传输电流，方便充电枪为电动汽车充电。该液冷充电线缆包括主线缆1及设置于其内的液冷线组2，所述液冷线组2包括电缆导体3和绝缘层4，所述绝缘层4包覆于所述电缆导体3外，所述电缆导体3与绝缘层4之间设置有液冷空腔5，所述液冷空腔5设置有多个支撑件6，所述支撑件6两端分别延伸至电缆导体3及绝缘层4且将液冷空腔5分隔出多个均匀的液冷通道7；所述支撑件6与绝缘层4为一体化结构，通过挤塑工艺直接挤出在电缆导体3上形成的均匀支撑空腔结构。

该液冷充电线组用于为电缆组提供液冷方案，液冷通道7内填充冷却液，电缆导体3浸没在液冷通道7内的冷却液中，具有全面的散热条件，在外冷却泵的压力下，冷却液在两个液冷充电线组间通过充电枪头内形成循环通道，冷却液的流动把液冷充电线缆和充电枪产生的热量带到外部冷却设备中形成散热。该液冷充电线缆可以大幅提高充电枪的散热效果；提高液冷充电线缆的使用安全性。

以垂直与液冷线组2长度方向为横向，所述液冷线组2横截面上，支撑件6截面面积占液冷线组2内腔面积的5％。

所述液冷线组2横截面上，液冷通道7截面面积占液冷线组2内腔面积的30％，电缆导体3截面面积占液冷线组2内腔面积的65％。

所述主线缆1内至少包含一组进液的液冷线组及一组出液的液冷线组。在使用时充电枪与两个液冷线组2连接，液冷通道7在充电枪头内进行连接，液冷线组2另一端分别与冷却泵的进出液口相连，形成闭合循环系统。

所述支撑件6为柔性支撑结构，支撑件的长度方向与电缆导体3一致，且单个支撑件6与电缆导体3的接触轨迹为直线或者螺旋线。

所述绝缘层4及支撑件6材料为交联聚烯烃类塑胶材质，该交联聚烯烃类塑胶材质为XLPE、橡胶、TPE或硅胶。

实施例2

如图1-2，一款浸入式直流液冷充电线缆，该液冷充电线缆可以应用到充电桩与充电枪之间传输电流，方便充电枪为电动汽车充电。该液冷充电线缆包括主线缆1及设置于其内的液冷线组2，所述液冷线组2包括电缆导体3和绝缘层4，所述绝缘层4包覆于所述电缆导体3外，所述电缆导体3与绝缘层4之间设置有液冷空腔5，所述液冷空腔5设置有多个支撑件6，所述支撑件6两端分别延伸至电缆导体3及绝缘层4且将液冷空腔5分隔出多个均匀的液冷通道7；所述支撑件6与绝缘层4为一体化结构，通过挤塑工艺直接挤出在电缆导体3上形成的均匀支撑空腔结构。

该液冷充电线组用于为电缆组提供液冷方案，液冷通道7内填充冷却液，电缆导体3浸没在液冷通道7内的冷却液中，具有全面的散热条件，在外冷却泵的压力下，冷却液在两个液冷充电线组间通过充电枪头内形成循环通道，冷却液的流动把液冷充电线缆和充电枪产生的热量带到外部冷却设备中形成散热。该液冷充电线缆可以大幅提高充电枪的散热效果；提高液冷充电线缆的使用安全性。

以垂直与液冷线组2长度方向为横向，所述液冷线组2横截面上，支撑件6截面面积占液冷线组2内腔面积的30％。

所述液冷线组2横截面上，液冷通道7截面面积占液冷线组2内腔面积的30％，电缆导体3截面面积占液冷线组2内腔面积的40％。

所述主线缆1内至少包含一组进液的液冷线组及一组出液的液冷线组。在使用时充电枪与两个液冷线组2连接，液冷通道7在充电枪头内进行连接，液冷线组2另一端分别与冷却泵的进出液口相连，形成闭合循环系统。

所述支撑件6为柔性支撑结构，支撑件的长度方向与电缆导体3一致，且单个支撑件6与电缆导体3的接触轨迹为直线或者螺旋线。

所述绝缘层4及支撑件6材料为交联聚烯烃类塑胶材质，该交联聚烯烃类塑胶材质为XLPE、橡胶、TPE或硅胶。

实施例3

如图1-2，一款浸入式直流液冷充电线缆，该液冷充电线缆可以应用到充电桩与充电枪之间传输电流，方便充电枪为电动汽车充电。该液冷充电线缆包括主线缆1及设置于其内的液冷线组2，所述液冷线组2包括电缆导体3和绝缘层4，所述绝缘层4包覆于所述电缆导体3外，所述电缆导体3与绝缘层4之间设置有液冷空腔5，所述液冷空腔5设置有多个支撑件6，所述支撑件6两端分别延伸至电缆导体3及绝缘层4且将液冷空腔5分隔出多个均匀的液冷通道7；所述支撑件6与绝缘层4为一体化结构，通过挤塑工艺直接挤出在电缆导体3上形成的均匀支撑空腔结构。

该液冷充电线组用于为电缆组提供液冷方案，液冷通道7内填充冷却液，电缆导体3浸没在液冷通道7内的冷却液中，具有全面的散热条件，在外冷却泵的压力下，冷却液在两个液冷充电线组间通过充电枪头内形成循环通道，冷却液的流动把液冷充电线缆和充电枪产生的热量带到外部冷却设备中形成散热。该液冷充电线缆可以大幅提高充电枪的散热效果；提高液冷充电线缆的使用安全性。

以垂直与液冷线组2长度方向为横向，所述液冷线组2横截面上，支撑件6截面面积占液冷线组2内腔面积的5％。

所述液冷线组2横截面上，液冷通道7截面面积占液冷线组2内腔面积的55％，电缆导体3截面面积占液冷线组2内腔面积的40％。

所述主线缆1内至少包含一组进液的液冷线组及一组出液的液冷线组。在使用时充电枪与两个液冷线组2连接，液冷通道7在充电枪头内进行连接，液冷线组2另一端分别与冷却泵的进出液口相连，形成闭合循环系统。

所述支撑件6为柔性支撑结构，支撑件的长度方向与电缆导体3一致，且单个支撑件6与电缆导体3的接触轨迹为直线或者螺旋线。

所述绝缘层4及支撑件6材料为交联聚烯烃类塑胶材质，该交联聚烯烃类塑胶材质为XLPE、橡胶、TPE或硅胶。

实施例4

如图1-2，一款浸入式直流液冷充电线缆，该液冷充电线缆可以应用到充电桩与充电枪之间传输电流，方便充电枪为电动汽车充电。该液冷充电线缆包括主线缆1及设置于其内的液冷线组2，所述液冷线组2包括电缆导体3和绝缘层4，所述绝缘层4包覆于所述电缆导体3外，所述电缆导体3与绝缘层4之间设置有液冷空腔5，所述液冷空腔5设置有多个支撑件6，所述支撑件6两端分别延伸至电缆导体3及绝缘层4且将液冷空腔5分隔出多个均匀的液冷通道7；所述支撑件6与绝缘层4为一体化结构，通过挤塑工艺直接挤出在电缆导体3上形成的均匀支撑空腔结构。

该液冷充电线组用于为电缆组提供液冷方案，液冷通道7内填充冷却液，电缆导体3浸没在液冷通道7内的冷却液中，具有全面的散热条件，在外冷却泵的压力下，冷却液在两个液冷充电线组间通过充电枪头内形成循环通道，冷却液的流动把液冷充电线缆和充电枪产生的热量带到外部冷却设备中形成散热。该液冷充电线缆可以大幅提高充电枪的散热效果；提高液冷充电线缆的使用安全性。

以垂直与液冷线组2长度方向为横向，所述液冷线组2横截面上，支撑件6截面面积占液冷线组2内腔面积的13％。

所述液冷线组2横截面上，液冷通道7截面面积占液冷线组2内腔面积的33％，电缆导体3截面面积占液冷线组2内腔面积的54％。

所述主线缆1内至少包含一组进液的液冷线组及一组出液的液冷线组。在使用时充电枪与两个液冷线组2连接，液冷通道7在充电枪头内进行连接，液冷线组2另一端分别与冷却泵的进出液口相连，形成闭合循环系统。

所述支撑件6为柔性支撑结构，支撑件的长度方向与电缆导体3一致，且单个支撑件6与电缆导体3的接触轨迹为直线或者螺旋线。

所述绝缘层4及支撑件6材料为交联聚烯烃类塑胶材质，该交联聚烯烃类塑胶材质为XLPE、橡胶、TPE或硅胶。

实验1

根据本公开的一种浸入式直流液冷充电线缆的实施例1-实施例4中，在冷却液供液压力0.6Mpa，供液流量2L/min的情况下，根据比例为支撑件截面面积占液冷线组内腔面积的5％-30％，液冷通道截面面积占液冷线组内腔面积的30％-55％，电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的40％-65％的数值范围内，选用多根相同材质、相同长度的液冷线缆，并导通相同的电流进行升温测试，测试结果记录到表1。

实验方法是在封闭的环境中，采用支撑件截面面积、液冷通道截面面积、电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的不同百分比的线缆，导通相同的电流，记录各个位置通电前的非工作状态和通电后的工作状态稳定时的温度，并统计取平均值。在本实验中，温升小于50为合格值。

表1：支撑件截面面积、液冷通道截面面积、电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的5％-30％：30％-55％：40％-65％温升检测均值

实验2

根据本公开的一种浸入式直流液冷充电线缆的实施例3中，在冷却液供液压力0.6Mpa，供液流量2L/min的情况下，根据比例为支撑件截面面积占液冷线组内腔面积的33％，液冷通道截面面积占液冷线组内腔面积的13％，电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的54％，选用多根相同材质、相同长度的液冷线缆，并导通相同的电流进行升温测试，测试结果记录到表1。

实验方法是在封闭的环境中，采用支撑件截面面积、液冷通道截面面积、电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积预定百分比的线缆，导通相同的电流，记录各个位置通电前的非工作状态和通电后的工作状态稳定时的温度，并统计取平均值。在本实验中，温升小于50为合格值。

表2：支撑件截面面积、液冷通道截面面积、电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的13％：33％-42％：54％温升检测均值

根据实验1、实验2所示的表1及表2可以看出，在冷却液供液压力0.6Mpa，供液流量2L/min的情况下，根据比例为支撑件截面面积占液冷线组内腔面积的4％-24％，液冷通道截面面积占液冷线组内腔面积的20％-42％，电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的54％-57％的数值范围内，选用多根相同材质、相同长度的液冷线缆，并导通相同的电流进行升温测试，检测各个位置工作状态与非工作状态相比的温升数值均小于50K，符合液冷充电线缆的需求。支撑件截面面积、液冷通道截面面积、电缆导体截面面积占液冷线组内腔面积的33％：13％-42％：54％时，各个位置工作状态与非工作状态相比的温升数值得到明显的优化，温升数值更低，散热效果更好。

实验3

如图1-图3，选用多根相同材质、相同长度的液冷充电线缆，液冷线组面积占主线缆内腔面积的40％-70％的主线缆进行摇摆实验，检测液冷充电线缆的在预定角度的多次折弯试验中是否存在支撑件变形、破损的情况。

试验方法：选用设备为弯折测试仪，试验环境的温度为24℃，湿度为56％，吊重为50N，弯折速度为15次/min，弯折角度为80°，弯折弧度为液冷充电线缆外径的5倍，摇摆次数为5000次，检测结果如表3所示。

表3：摇摆试验报告

根据表3所检测的结果可以看出，主线缆横截面上，液冷线组面积占主线缆内腔面积的40％-70％时，主线缆可折弯弧度为五倍主线缆外直径，支撑件不存在变形或破损情况，也就是说在同等折弯条件下，液冷充电线缆能够有效保障电缆导体周围液冷通道的流通面积受到弯折的影响小，能够确保散热的均匀性，有效避免了局部过热的问题。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。