一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统的制作方法

本发明涉及电动车快速充电技术领域，尤其是一种充电线缆的三维dean管微通道液冷系统。

背景技术：

电动汽车充电桩专用液冷电缆，目前在国内外有所涉及。随着各大汽车公司燃油车的逐渐减产，与其相伴的加油站也将完成它的历史使命，取而代之的将是遍布全国各地的充电站，充电站的硬件设施是充电桩。目前，市场上有多种规格的充电桩产品，充电桩的电源与充电枪之间的连接，用的是普通快充电缆。这种电缆的散热条件相对较差，充电时间较长。若要对电动车进行快速充电，使充电和加油消耗的时间相差不多，则需要专业的快充电缆，这种能短时间完成电动车充电的电缆，现在所面临的急需要解决关键问题之一即是电缆的散热问题。

当流体在弯曲管道内流动时，由于向心力作用，弯管内侧流体在管内有向弯管外侧流动趋势，从而形成弯管内侧的低压区，在压差作用下，流体从外侧沿着弯管壁面再次流回内侧。这种流动与管的主流动方向垂直，在管内径向平面形成涡流，被称为dean二次流。国内外根据dean流动原理，研究并发展了dean流在多流体多相混合过程的强化效应，同时也发现dean二次流能够有效降低壁面流固耦合边界层厚度，提升壁面对流换热性能。但目前dean二次流应用于强化换热仅有平面化的dean管路设计，如何建立空间拓扑结构，实现充电电缆双路或多路电缆的散热，是dean管在该领域应用的空白。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种充电线缆的三维dean管微通道液冷系统，能够保证进一步增加充电功率、减少充电时间时，维持电缆温度在适宜范围，而且电缆直径不变，因而重量小，成本液不至于增加太多。

为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：

一种充电线缆的三维dean管微通道液冷系统，包括用于传输正极电流的第一线芯、用于传输负极电流的第二线芯、用于降低第一线芯、第二线芯工作温度的液冷微通道、充电电缆第一控制线、充电电缆第二控制线以及填充保护层，其中，该第一线芯以及该第二线芯设置在该填充保护层的内部，该液冷微通道交错缠绕在所述第一线芯、第二线芯的外侧，该第一控制线、第二控制线设置在该液冷微通道的外侧。

所述的液冷微通道在第一线芯和第二线芯之间以左旋螺旋、右旋螺旋交替缠绕，在第一线芯采用左旋螺旋，在第二线芯采用右旋螺旋，液冷微通道每个周期均与第一、第二线芯形成3/4圆周或特定弧长接触，从而形成具有dean流效应的空间拓扑结构。

所述的液冷微通道中设置有工质流体，工质流体为水、乙醇或乙二醇的一种或混合物。

所述液冷微通道与电缆外部散热结构连接，形成闭环回路。工质流体可通过泵实现主动循环，也可利用工质对流效应被动循环。工质流体通过液冷微通道吸收热量后，经由外部散热结构将吸收热量快速导出。

所述的第一控制线和第二控制线可以紧贴液冷微通道外侧。

所述的液冷微通道的材料可为绝缘材料。

所述第一线芯和第二线芯由多股铜丝与绝缘塑胶层组成。

绝缘塑胶层为导热硅胶，且其内部有加强钢丝。

本发明与现有技术相比，具有以下的优点：本发明将低成本的液冷微通道在电缆线芯上进行左/右螺旋周期性交错缠绕，可以实现充电线缆大电流运行工况下的有效散热，降低电缆许用电流对铜材直径的依赖，节约铜材成本的同时提升了电缆的热安全性。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图2为本发明的形状为椭圆形的示意图；

图3、图4为液冷结构工质流动方向的截面图；

图5为左/右旋螺旋交替缠绕拓扑结构的示意图；

图6为未加绝缘层的电缆示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参照图1所示，本发明提及的一种充电线缆的三维dean管微通道液冷系统，其横截面形状不局限于圆形，亦可为椭圆形或方形，可适用于带有充电枪的快充电缆的充电桩上，其包括用于传输正极电流的第一线芯11、用于传输负极电流的第二线芯12、液冷微通道13、充电电缆第一控制线14、充电电缆第二控制线15以及填充保护层16，其中，该第一线芯11以及该第二线芯13设置在该填充保护层16的内部，该液冷微通道13交错缠绕在所述第一线芯11、第二线芯12的外侧，该第一控制线14、第二控制线15设置在该液冷微通道13的外侧。

进一步，如图1所示，所述第一线芯11和第二线芯12由多股铜丝101与绝缘塑胶层102组成。所述的绝缘塑胶层导热硅胶，且其内部有加强钢丝。

进一步，所述的液冷微通道13在第一线芯11和第二线芯12之间以左旋螺旋、右旋螺旋交替缠绕，在第一线芯采用左旋螺旋，在第二线芯采用右旋螺旋，液冷微通道每个周期均与第一、第二线芯形成3/4圆周或特定弧长接触，从而形成具有dean流效应的空间拓扑结构。加强二次环流，提高传热效率。所述的液冷微通道13中设置有工质流体，工质流体的流动方向依次为（1）、（2）、（3）、（4）、（5），如图3所示。液冷微通道内的工质为水、乙醇或乙二醇的一种或混合物，可以满足在冬天户外充电的要求。

所述工质流体在液冷微通道13内流动，通过绕制第一线芯左旋螺旋区域后进入第二线芯右旋螺旋区域，形成dean二次涡流，同时在周期性螺旋方向反转变化条件下形成附加涡流，与dean涡叠加并交替变化，实现强化换热。

所述液冷微通道13的空间拓扑结构参数包括左/右旋螺距、包络弧长、截面直径/当量直径。空间拓扑结构参数可根据充电电缆发热功率进行优化设计，实现不同换热强度需求。

所述液冷微通道与电缆外部散热结构连接，形成闭环回路。工质流体可通过泵实现主动循环，也可利用工质对流效应被动循环。工质流体通过液冷微通道吸收热量后，经由外部散热结构将电缆热量快速导出。所述外部散热结构可以是翅片散热器，也可以是多组电缆的集中化冷水机散热器。

所述的第一控制线14和第二控制线15可以紧贴液冷微通道13外侧，进一步提高电缆的工作效率，减小电缆的体积。

如图5所示。所述的液冷微通道13的材料可为绝缘材料，诸如：聚丙烯等，这样就可不需要绝缘塑胶层102和202，即所述的第一线芯11仅为多股铜线，进一步减轻电缆的重量。

所述的液冷微通道的横截面形状不限于圆形、亦可是其他形状。

在本发明中的其他具体实施方式中，可根据线芯的数量，适当的将液冷微通道13缠绕方式进行变化，但保证呈现类似dean管缠绕，进一步提高快充电缆的快充性能。

另外，还要说明的是对于完整的快充电缆结构还应包括泵机、水箱等配套结构，为便于对系统进行实际设计和应用，在此不再详细阐述，将根据实际应用情况而定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种充电线缆的三维DEAN管微通道液冷系统，包括用于传输正极电流的第一线芯、用于传输负极电流的第二线芯、用于降低第一线芯、第二线芯工作温度的液冷微通道、充电电缆第一控制线、充电电缆第二控制线以及填充保护层，其中，该第一线芯以及该第二线芯设置在该填充保护层的内部，该液冷微通道交错缠绕在所述第一线芯、第二线芯的外侧，液冷微通道在第一线芯和第二线芯之间采用左/右旋螺旋交替缠绕拓扑结构，形成具备Dean流动及螺旋转向效应叠加的二次涡效应。本发明能够有效提高液冷微通道散热的效率，能够提升细电缆在大电流运行时的安全性和可靠性，增加充电功率，减少充电时间，减少铜丝的利用和绝缘层的使用，减轻电缆的重量。

技术研发人员：蒋方明;曾志坚;曹文炅;王亦伟;彭鹏
受保护的技术使用者：顺科新能源技术股份有限公司;中国科学院广州能源研究所
技术研发日：2019.02.25
技术公布日：2019.06.21