液冷线缆及充电装置的制作方法

液冷线缆及充电装置
1.本技术要求于2021年12月31日提交中国专利局、申请号为202111668285.2、发明名称为“液冷线缆及充电装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本发明涉及线缆领域，尤其涉及一种液冷线缆及充电装置。


背景技术：

3.近年来，随着新能源技术的快速发展，电动汽车大量进入家庭和商业领域，使用者对电池容量、续驶里程、充电速度的要求也越来越高，大功率充电技术逐渐发展起来。大功率充电桩的电压高、电流大，在使用的过程中会产生大量的热量，而且功率越大，线缆越容易发热，发热后的线缆存在引发火灾的风险。
4.为解决在充电过程中因温度过高而限流问题，市场上开始逐渐出现液冷线缆、液冷充电枪、液冷插座等新产品，液冷线缆可以实现一边导电，一边用冷却液散热，保障线缆在更大的电流下稳定运行。但是现有的液冷线缆的散热效果欠佳，不利于大规模推广使用。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种液冷线缆及充电装置，旨在解决现有的液冷线缆散热效果欠佳的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例提出一种液冷线缆，包括：
7.出液管，内部为中空结构，以用于供冷却液流动，所述出液管设有至少两根；
8.裸导体，设于所述出液管内，所述裸导体的外壁与所述出液管的内壁间隔设置而形成供所述冷却液流动的液流通道；
9.进液管，每一所述出液管对应设有一所述进液管，所述出液管与对应的所述进液管连通，以形成供冷却液流通的且彼此独立的冷却回路，使每一所述裸导体分别对应一所述冷却回路；以及
10.外护套，形成有容置空腔以用于包覆所述出液管、所述裸导体以及所述进液管。
11.可选地，所述外护套包括绝缘层以及贴合于所述绝缘层朝向所述裸导体一侧的识别层，所述绝缘层和所述识别层形成所述容置空腔。
12.可选地，所述液冷线缆还包括设于所述容置空腔内的多根线芯。
13.可选地，所述出液管和所述进液管分别设有两根，一所述出液管对应与一所述进液管连通，两根所述出液管在所述容置空腔内对称设置，两根所述进液管设置于两根所述出液管轴线所在截面的一侧。
14.可选地，所述液冷线缆还包括接地线，所述接地线和两根所述进液管设于两个所述出液管轴线所在截面的相对两侧。
15.可选地，所述液冷线缆还包括防爆层，所述出液管的内壁和/或所述出液管的外壁
设有所述防爆层。
16.可选地，所述裸导体的外壁包覆有编织层。
17.可选地，所述编织层的材质为金属。
18.为实现上述目的，本发明实施例提出一种充电装置，包括以上描述的液冷线缆。
19.相对于现有技术，本发明提出的一个技术方案中，出液管为中空管体，内部流通有冷却液；裸导体用以与外部充电设备电连接以导通电路，电路导通之后，裸导体会产生大量热量，将裸导体设置在出液管的内部，出液管内的冷却液在出液管的内壁和裸导体的外壁之间流动时，可以带走裸导体表面的热量，从而及时对裸导体进行散热，使裸导体的温度处于安全范围内，避免裸导体的温度过高而出现安全隐患。而且，冷却液直接与裸导体的表面接触，从而可以大量吸收裸导体产生的热量，加上冷却液是流通的，能够大效率的带走裸导体通电流时所产生的热量，进而提高液冷线缆的散热效果。另外，每一根出液管都对应设置有一根进液管，进液管只为对应的出液管输送冷却液，形成多个不同的冷却回路，每一个裸导体都通过一个独立的冷却回路来散热，避免多个裸导体通过同一个冷却回路散热时因多个裸导体的热量太大而超过冷却液的负荷，每一冷却回路中的冷却液只浸泡一个裸导体，可以带走裸导体的表面的更多的热量，进一步提高液冷线缆的散热效果，加大了液冷线缆的电流承载能力，使得本技术方案提供的液冷线缆能够应用于各种大功率通电设备或连接器上。
附图说明
20.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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本发明液冷线缆实施例的结构示意图；
22.图2为本发明液冷线缆实施例的剖面结构示意图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称11出液管21裸导体30进液管40外护套41绝缘层42识别层12防爆层60线芯70接地线22编织层
25.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
27.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，在本发明实施例中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
29.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
30.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明实施例要求的保护范围之内。
31.在电动汽车的使用过程中，用户对于快速充电的要求越来越高。为实现快速的大功率充电，避免在充电过程中线缆的温度过高，增加线缆线径是常见的一种选择。然而，增加线径会带来较高的成本，也会导致线缆的重量增加，造成充电枪等配套产品的体积的增加，使得整个充电设备变得更加粗壮、沉重。因此，采用小线经、轻量化的液冷电缆来减低线缆温度成为解决大功率充电的热门方案。但是，现有的液冷电缆在使用时散热效果欠佳，影响客户体验，无法大规模推广使用。
32.有鉴于此，本发明实施例提供一种液冷线缆及充电装置，将裸导体设置在出液管内，冷却液浸泡裸导体，使冷却液直接与裸导体的表面接触，同时为每一个裸导体都对应设置一个冷却回路，在两者的相互作用下，加速了裸导体和冷却液之间的热交换和热传递，可以带走裸导体表面的更多的热量，从而提高冷却液对裸导体的散热效果，有效降低裸导体的温度，提高液冷线缆在使用时的安全性。
33.为了更好的理解上述技术方案，下面结合附图对上述技术方案进行详细的说明。
34.如图1-2所示，本发明实施例提出的一种液冷线缆，包括：
35.出液管11，内部为中空结构，以用于供冷却液流动，出液管11设有至少两根；
36.裸导体21，设于出液管11内，裸导体21的外壁与出液管11的内壁间隔设置而形成供冷却液流动的液流通道；
37.进液管30，每一根出液管11对应设有一根进液管30，出液管11与对应的进液管30连通，以形成供冷却液流通的且彼此独立的冷却回路，使每一根裸导体21分别对应一个冷却回路；以及
38.外护套40，形成有容置空腔以用于包覆出液管11、裸导体21以及进液管30。
39.在该实施例采用的技术方案中，出液管11为中空管体，内部流通有冷却液；裸导体21用以与外部充电设备电连接以导通电路，电路导通之后，裸导体21会产生大量热量，将裸导体21设置在出液管11的内部，出液管11内的冷却液在出液管11的内壁和裸导体21的外壁之间流动时，可以带走裸导体21表面的热量，从而及时对裸导体21进行散热，使裸导体21的
温度处于安全范围内，避免裸导体21的温度过高而出现安全隐患。而且，冷却液直接与裸导体21的表面接触，从而可以大量吸收裸导体21产生的热量，加上冷却液是流通的，能够大效率的带走裸导体21通电流时所产生的热量，进而提高液冷线缆的散热效果。另外，每一根出液管11都对应设置有一根进液管30，进液管30只为对应的出液管11输送冷却液，形成多个不同的冷却回路，每一个裸导体21都通过一个独立的冷却回路来散热，避免多个裸导体21通过同一个冷却回路散热时因多个裸导体21的热量太大而超过冷却液的负荷，每一冷却回路中的冷却液只浸泡一个裸导体21，可以带走裸导体21的表面的更多的热量，进一步提高液冷线缆的散热效果，加大了液冷线缆的电流承载能力，使得本技术方案提供的液冷线缆能够应用于各种大功率通电设备或连接器上。
40.具体的，本实施例提出的液冷线缆，可以应用于大功率的充电设备，如充电枪或充电座等，液冷线缆可以包括出液管11、进液管30以及设置在出液管11内部的裸导体21。
41.裸导体21是液冷线缆的主线，可以由导电材料制成，比如金属铜，能够用以与外部充电设备电连接以导通电路，裸导体21可以是单根导线，也可以是多根导线束集而成，优选为将若干导线束集形成一根功率导体，以保证功率导体具有较强的载流能力。为了避免多根导线束集时松散，可以利用编织层进行固定。
42.出液管11为中空的管状结构，冷却液可以在出液管11内流动。裸导体21设置在出液管11内，裸导体21的外壁和出液管11的内壁之间流通有冷却液，在冷却液流动过程中，可以带走裸导体21表面的热量，实现裸导体21的散热。需要指出的是，每一裸导体21的外围都包覆有一个出液管11，即每一出液管11只对包覆其中的裸导体21进行冷却降温，使得裸导体21的冷却系统相对独立，提高散热效果。出液管11可以为柔性绝缘材料制成，例如可选用柔性的塑料管或橡胶管制成，可挠性好，方便包覆裸导体21。另外，出液管11由柔性材料制成，有利于出液管11发生局部形变，从而增加出液管11的内壁与裸导体21的外壁之间的容积，使得更多的冷却液进入液流通道，更好的对裸导体21进行散热，进而提高散热效率。需要说明的是，本实施例中并不对出液管11的具体材料进行限定，在其他实施例中，可以根据实际的使用需求，采用耐水解的绝缘材料，且具有一定的柔软度、机械强度高的材料，以保证功出液管11能够包覆在裸导体21的外围。冷却液可以为具有较好热传导性能的绝缘液体，例如可采用变压器油、电容器油、电缆油、硅油或矿物油中的任意一种。优选地，冷却液采用变压器油，变压器油具有比空气高得多的绝缘强度，而且变压器油的比热大，冷却效果好。需要指出的是，本实施例并不对冷却液的具体材料进行限定，在其他具体实施例中，可根据用户的需求，将冷却液采用其他适宜材料制成。出液管11可以设置有两根或两根以上，本实施例不做限定。
43.进液管30用于为出液管11输送冷却液，每一根出液管11均对应设置一根进液管30且彼此连通，也就是说，进液管30与出液管11是一一对应设置的，形成多条独立的冷却回路。冷却液在对应的冷却回路中流动，可以为该冷却回路中的裸导体21进行散热。冷却液在流动的时候，可以带走裸导体21表面的大部分热量，实现裸导体21的有效散热。在现有设计中，通常是一根液冷管同时对多根导体进行冷却降温，液冷管中冷却液的容量是有效的，其能够带走的热量也是有效的，而多根导体在通电时产生的热量却是很大的，这时候液冷管中的冷却液就无法满足多根导体同时散热的需求，降低了导体的散热效果。而本实施例中，通过为每一根裸导体21设置一个单独的冷却回路，很好的解决了上述问题，可以带走裸导
体21表面的更多热量，提高液冷线缆的散热效果。
44.外护套40用于保护裸导体21，外护套40的内部形成容置空腔，裸导体21、出液管11以及进液管30设置在容置空腔内，利用容置空腔可以包覆在裸导体21、出液管11以及进液管30的外围，使得裸导体21不外露，实现了裸导体21的隐藏，一方面能够避免裸导体21受到外界的损坏，另一方面可以避免裸导体21漏电而发生用电危险。外护套40可以由绝缘材料制成，可以为pvc、tpe、tpu以及橡胶材料中的任意一种材料制成，其形状可以设置为圆筒状，方便形成容置空腔，从而简化生产工艺，提高生产效率，降低生产成本。
45.进一步的，参照图2，外护套40包括绝缘层41以及贴合于绝缘层41朝向裸导体21一侧的识别层42，绝缘层41和识别层42形成容置空腔。
46.在该实施例采用的技术方案中，外护套40可以包括绝缘层41和识别层42，绝缘层41用于防止裸导体21漏电而对使用者造成伤害。识别层42设置在绝缘层41朝向裸导体21的一侧，液冷线缆长时间使用后出现磨损，当绝缘层41因发生磨损至露出识别层42时，识别层42可以起到警示作用，有利于使用者发现液冷线缆的外护套40的磨损已经超出安全范围，提醒使用者需要更换或维修线缆，从而避免产生风险。在本实施例中，为了方便使用者观察，识别层42与绝缘层41不同，可以是材质的不同，也可以是形状的不同，还可以是颜色的不同，只需使用者能直观的观察到外护套40的绝缘层41已经完全磨损而存在安全隐患即可。示例性地，绝缘层41可以为黑色耐磨的绝缘材料制成，识别层42可以为红色的材料制成，如此能够方便使用者观察。另外，为了提高绝缘效果，绝缘层41和识别层42可以都采用绝缘材料制成，此时，为了方便两者的区分，绝缘层41和识别层42的形状或颜色可以不同，当然，也可以在识别层42上设置警示标志，比如连续设置的叹号或三角形符号，当绝缘层41完全磨损后，识别层42上的警示标志就会露出，使用者看到露出的警示标志就清楚需要维修或更换液冷线缆。
47.进一步的，参照图1和图2，液冷线缆还包括设于容置空腔内的多根线芯60。
48.在该实施例采用的技术方案中，线芯60用于电连接小功率器件，可为带有绝缘层的线缆，也可为裸线缆。绝缘层内可设有填充物，以使线芯60固定在绝缘层内。
49.进一步的，出液管11和进液管30分别设有两根，一根出液管11对应与一根进液管30连通，两根出液管11在容置空腔内对称设置，两根进液管30设置于两根出液管11轴线所在截面的一侧。
50.在该实施例采用的技术方案中，出液管11和进液管30都设有两根，可以分别为第一出液管、第二出液管、第一进液管以及第二进液管，其中，第一出液管和第一进液管连通形成第一冷却回路，以便对第一出液管中的裸导体21进行散热；第二出液管和第二进液管连通形成第二冷却回路，以便对第二出液管中的裸导体21进行散热。如此实现了不同裸导体21的冷却回路的独立设计，能够带走裸导体21表面的更多热量，提高散热效果。第一出液管和第二出液管在容置空腔内对称设置，可以理解的是，第一出液管和第二出液管以外护套40的中心轴为轴线对称设置，即第一出液管和第二出液管设置在中心轴的两侧，一方面可以充分利用空间，使得整体结构更加紧凑，另一方面使得裸导体21均匀分布，避免外护套40内不同位置的温度差异较大而产生局部高温，从而进一步提高液冷线缆使用的安全性。
51.进一步的，参照图1和图2，液冷线缆还包括接地线70，接地线70和两根进液管30设于两个出液管11轴线所在截面的相对两侧。
52.在该实施例采用的技术方案中，接地线70也称为安全回路线，危险时便于把高压直接转嫁给地面，从而避免使用者触电。本实施例中的接地线70与两根进液管30相对设置，可以理解的是，接地线70设于两根出液管11轴线所在截面的一侧，两根进液管30设于两根出液管11轴线所在截面的同一侧、且接地线70和两根进液管30位于两根出液管11轴线所在截面的相对两侧，如此可以使接地线70、两根进液管30以及两个出液管11在容置空腔内紧凑排布，能够有效利用外护套40内的空间，使得液冷线缆更加小巧。需要说明的是，在其他具体实施例中，也可以根据用户或实际应用需求，将接地线70设置在容置空腔内的其他位置。在本实施例中，接地线70可以包括地线导体和地线绝缘层，地线绝缘层包覆于地线导体的外围。
53.进一步的，参照图1和图2，液冷线缆还包括防爆层12，出液管11的内壁和/或出液管11的外壁设有防爆层12。
54.在该实施例采用的技术方案中，在液冷线缆通电使用的过程中，防爆层12可紧密支撑、包裹受热软化的出液管11，提高出液管11的抗压能力，使得出液管11可以承受住内部冷却液因高温产生的压力，从而避免出液管11在高温高压条件下发生爆裂，提高了使用的安全性，延长了液冷线缆的使用寿命。在本实施例中，防爆层12可以为铜丝、尼龙丝、防弹丝等丝状物的任意一种编织而成的编织网。优选的，防爆层12的材质为尼龙，尼龙的回弹性、抗疲劳性以及热稳定性较好，可以在高温环境下保持相对稳定，从而有效支撑出液管11。在本实施例中，可以在出液管11的内壁设置防爆层12，也可以在出液管11的外壁设置防爆层12，还可以在出液管11的内壁和外壁同时设置防爆层12，可以根据实际使用需求择优选择，在此不做限定。
55.进一步的，参照图1和图2，裸导体21的外壁包覆有编织层22。
56.在该实施例采用的技术方案中，通过设置的编织层22，可以对裸导体21进行保护，避免裸导体21意外断裂而影响电路的导通。另外，如果裸导体21是由多根导线缠绕而成的，通过设置的编织层22，可以避免在装配时裸导体21的不同导线之间彼此松散。编织层22的材质可以与防爆层12的材质相同。
57.进一步的，编织层22的材质为金属。
58.在该实施例采用的技术方案中，裸导体21是液冷线缆的主线，为了避免编织层22影响裸导体21的导电性能，编织层22可以采用金属材料编织而成。具体的，编织层22可以由金属铜或铝箔编织而成，金属铜或铝箔都具有良好的延展性、导热性以及导电性，在不影响裸导体21的导电性能的前提下，不但方便包覆裸导体21，提高装配的便利性，还可以加速裸导体21和冷却液之间的热传递，有利于裸导体21的散热，提高外护套40内部的温度均匀性，避免出现局部高温。
59.本发明实施例还提出一种充电装置，该充电装置包括如上的液冷线缆，具体的，液冷线缆的具体结构参照上述实施例，由于该充电装置采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的的所有有益效果，在此不再一一赘述。
60.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明实施例的专利范围，凡是在本发明实施例的发明构思下，利用本发明实施例说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明实施例的专利保护范围内。