一种电动汽车快速充电用液冷线缆

本发明属于电动汽车充电，涉及一种电动汽车快速充电用液冷线缆。

背景技术：

1、充电基础设施是新能源汽车行业高质量发展的重要保障。随着用户对电动汽车充电速率要求的不断提升，大功率快速充电已成为电动汽车充电设施发展的主要方向。然而，大功率充电会导致线缆产热增加，极易产生安全隐患。因此，在充电桩内应用高效的线缆冷却技术十分必要。

2、液冷散热是极具发展前景的线缆冷却技术方案。现有液冷散热大多针对dc+与dc﹣两个电源线路采取一侧来流、一侧回流的液冷方案，这会导致线缆出现冷却不均的情况。此外，现有液冷线缆的液冷通道呈光滑圆筒状沿轴向不断延伸，这会导致壁面处的层流边界层充分发展，进而降低对流换热系数，恶化线缆的液冷效果。因此，需要更完备的液冷方案以解决电动汽车在大功率充电时线缆的散热问题。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明主要目的是提供一种电动汽车快速充电用液冷线缆，能够有效增强对充电线缆的冷却效果，控制大功率充电线缆的温升在可接受范围内，保障电动汽车充电安全。

2、本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

3、本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，包括绝缘外被、绝缘分隔层、回流管、导线、绝缘套管、制冷液。所述绝缘外被为等壁厚柱状空腔结构，沿轴向延伸。所述绝缘分隔层位于所述绝缘外被的空腔结构中，用于将绝缘外被的内部空间分为空腔和液腔，两腔室的空间不连通，液腔即作为进液通道，绝缘分隔层随绝缘外被轴向延伸。所述回流管为供冷却液回流至充电桩内的制冷设备，回流管随绝缘外被轴向延伸。所述导线包括dc+与dc﹣电源线路、低压辅助电源线路、地线和通信线路，导线随绝缘外被轴向延伸。所述绝缘套管包裹于部分导线外部，其中dc+与dc﹣两个电源线路的绝缘套管表面具有周向与轴向等距分布的凸起结构。

4、优选地，绝缘分隔层用于将绝缘外被内部的空间分为两个互不干扰的部分，以便于导线的布置和制冷回路布局。空腔为绝缘分隔层内部的腔体；液腔为绝缘分隔层外部且在绝缘外被内部的腔体。空腔中包含无需冷却的通信线路、通信线路外部的绝缘套管和地线。液腔中包含需要冷却的dc+/dc﹣电源线路、低压辅助电源线路、上述导线外部的绝缘套管和回流管。

5、优选地，绝缘分隔层的截面形状为空心的拱形，拱形内角进行倒圆角或斜角处理，以消除材料应力集中，保证机械强度。绝缘分隔层随线缆轴向延伸，其内腔分为空腔或液腔；绝缘分隔层的放置方式包括两种方式：方式一、绝缘分隔层的弧面粘接于绝缘外被的内壁；方式二、绝缘分隔层与绝缘外被一体成型。

6、优选地，低压辅助电源线路、dc+/dc﹣电源线路和通信线路被绝缘套管包裹；地线在绝缘分隔层的内腔中可包括若干接地子线。

7、优选地，实现制冷液流动的方式：制冷液从充电基础设施端经液腔流至充电桩端，再经回流管内的回流腔流至充电基础设施端。

8、优选地，dc+/dc﹣电源线路的绝缘套管外侧具有凸起结构，作用是加剧制冷液扰动并增大对流换热面积，从而增强制冷效果。

9、优选地，凸起结构可以为块状，也可以为球状；凸块在线缆横截面上的几何特征是扇环形，也可以是矩形、梯形；凸块在线缆轴截面上的几何特征是矩形，也可以是梯形；周向上相邻凸起结构之间的间距可以窄于凸起结构、与凸起结构等宽或宽于凸起结构；轴向上相邻凸起结构之间的间距可以短于凸起结构、与凸起结构等长或长于凸起结构。

10、优选地，所述导线为多股绞合铜线网绞合成的导线；所述回流管为聚四氟乙烯管；所述制冷液可以为硅油或乙二醇，也可以为水。

11、有益效果：

12、1、本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，通过设置绝缘分隔层，将无需冷却的导线隔开，并让制冷液从液腔直接流过，同时对dc+与dc﹣电源线路进行直接冷却，避免换热不均的问题。此外，设置在电源线路中间的回流管也能对电源线路进行二次冷却，进一步增强对充电线缆的冷却效果。

13、2、本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，绝缘套管外表面的凸起结构不仅令制冷液在流动时产生扰动以加剧换热，还能够扩大制冷液与热源之间的换热面积。在不增加现有充电线缆直径的前提下，增强冷却效果。本发明还通过优化选取凸起结构的形状布局，能够进一步增大对流换热面积和增强冷却效果。

14、3、本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，制冷液从充电基础设施端经液腔流至充电桩端，再经回流管内的回流腔流至充电基础设施端，从而提高腔流制冷效率，增强制冷效果。

15、4、本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，绝缘分隔层的截面形状为空心的拱形，拱形内角进行倒圆角或斜角处理，以消除材料应力集中，保证机械强度。

16、5、本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，在实现上述有益效果1、2、3、4基础上，有效增强对充电线缆的冷却效果，控制大功率充电线缆的温升在可接受范围内，保障电动汽车充电安全。

技术特征：

1.一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：包括绝缘外被(10)、绝缘分隔层(20)、回流管(30)、导线(40)、绝缘套管(41)、制冷液(50)；所述绝缘外被(10)为等壁厚柱状空腔结构，沿轴向延伸；所述绝缘分隔层(20)位于所述绝缘外被(10)的空腔结构中，用于将绝缘外被(10)的内部空间分为空腔(51)和液腔(52)，两腔室的空间不连通，液腔(52)即作为进液通道，绝缘分隔层(20)随绝缘外被(10)轴向延伸；所述回流管(30)为供冷却液回流至充电桩内的制冷设备，回流管(30)随绝缘外被(10)轴向延伸；所述导线(40)包括dc+与dc﹣电源线路(402)、低压辅助电源线路(401)、地线(404)和通信线路(403)，导线(40)随绝缘外被(10)轴向延伸；所述绝缘套管(41)包裹于部分导线(40)外部，其中dc+与dc﹣两个电源线路(402)的绝缘套管(41)表面具有周向与轴向等距分布的凸起结构。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：绝缘分隔层(20)用于将绝缘外被(10)内部的空间分为两个互不干扰的部分，以便于导线(40)的布置和制冷回路布局；空腔(51)为绝缘分隔层(20)内部的腔体；液腔(52)为绝缘分隔层(20)外部且在绝缘外被(10)内部的腔体；空腔(51)中包含无需冷却的通信线路(403)、通信线路外部的绝缘套管(41)和地线(404)；液腔(52)中包含需要冷却的dc+/dc﹣电源线路(402)、低压辅助电源线路(401)、上述导线外部的绝缘套管(41)和回流管(30)。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：绝缘分隔层(20)的截面形状为空心的拱形，拱形内角进行倒圆角或斜角处理，以消除材料应力集中，保证机械强度；绝缘分隔层(20)的放置方式包括两种方式：方式一、绝缘分隔层(20)的弧面粘接于绝缘外被(10)的内壁；方式二、绝缘分隔层(20)与绝缘外被(10)一体成型。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：低压辅助电源线路(401)、dc+/dc﹣电源线路(402)和通信线路(403)被绝缘套管(41)包裹；地线(404)在绝缘分隔层的内腔中可包括若干接地子线。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：实现制冷液(50)流动的方式：制冷液(50)从充电基础设施端经液腔(52)流至充电桩端，再经回流管(30)内的回流腔(53)流至充电基础设施端。

6.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：dc+/dc﹣电源线路(402)的绝缘套管(41)外侧具有凸起结构，作用是加剧制冷液(50)扰动并增大对流换热面积，从而增强制冷效果。

7.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：凸起结构为块状或球状；凸块在线缆横截面上的几何特征是扇环形、矩形或梯形；凸块在线缆轴截面上的几何特征是矩形或梯形。

8.如权利要求1所述的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，其特征在于：所述导线(40)为多股绞合铜线网绞合成的导线；所述回流管(30)为聚四氟乙烯管；所述制冷液(50)为硅油、乙二醇或水。

技术总结
本发明公开的一种电动汽车快速充电用液冷线缆，属于电动汽车充电技术领域。本发明包括绝缘外被、绝缘分隔层、回流管、导线、绝缘套管、制冷液。所述绝缘外被为等壁厚柱状空腔结构，沿轴向延伸。所述绝缘分隔层位于所述绝缘外被的空腔结构中，用于将绝缘外被的内部空间分为空腔和液腔，两腔室的空间不连通，液腔即作为进液通道，绝缘分隔层随绝缘外被轴向延伸。回流管为供冷却液回流至充电桩内的制冷设备，回流管随绝缘外被轴向延伸。导线包括DC+与DC﹣电源线路、低压辅助电源线路、地线和通信线路，导线随绝缘外被轴向延伸。绝缘套管包裹于部分导线外部，其中DC+与DC﹣两个电源线路的绝缘套管表面具有周向与轴向等距分布的凸起结构。

技术研发人员：丹聃,孙继贤,魏名山
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13