一种高效液冷充电桩电缆的制作方法

1.本公开涉及液冷电缆技术领域，具体涉及一种高效液冷充电桩电缆。


背景技术：

2.新能源汽车领域为保证续航里程和用户体验，要求实现电池容量大、充电时间短，快速充电是新能源汽车行业的迫切需求。目前实现新能源汽车快速充电的方式主要为直流充电，使用的电缆主绝缘线芯为二相，分别连接电源和电池的正负极进行充电。直流大功率充电桩具有电压低、电流大的特性，在充电过程中会产生大量热量使充电桩电缆(以下简称电缆)的温度快速升高，因而电缆的散热问题是制约充电功率提高的主要因素。
3.在电缆的大功率直流充电过程中，普遍存在散热性能差的问题，电缆温度过高会导致绝缘损坏、充电稳定性下降甚至人员烫伤等一系列问题。目前解决电缆发热问题的常规方法是增大电缆线芯的截面面积，但这同时也会导致电缆体积增大，不便于用户使用，因而，如何更加有效地提高电缆的散热性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种高效液冷充电桩电缆。本公开具有冷却效率高、载流量大，且具有不易断芯、外形圆整、尺寸小、用户体验感良好的优点。
5.本公开所述的一种高效液冷充电桩电缆，包括：
6.2n根主绝缘线芯，2n根所述主绝缘线芯围绕电缆轴心位置等间隔分布，其中,每n根所述主绝缘线芯并联为一相；所述主绝缘线芯包括液冷管、若干根环绕分布在所述液冷管外侧的导体以及包绕在若干根所述导体外侧的绝缘层；
7.若干组信控线芯组；
8.地线，若干组所述信控线芯组及所述地线围绕电缆轴心位置均匀分布在所述主绝缘线芯的外侧，且所述主绝缘线芯、所述信控线芯组及所述地线绞合形成电缆线芯；
9.缆芯包带，所述缆芯包带包绕在所述电缆线芯的外侧；
10.外护套，所述外护套包绕在所述缆芯包带的外侧；
11.若干条填充绳，至少一条所述填充绳设置在电缆轴心位置，其余所述填充绳围绕电缆轴心位置分布在所述电缆线芯与所述缆芯包带之间，且与所述信控线芯组及所述地线错位设置。
12.优选地，所述n等于2，所述信控线芯组包括一组信号线芯和两组控制线芯，所述信号线芯、所述控制线芯和所述地线等角度间隔分布，且位于相邻的两所述主绝缘线芯之间；
13.所述填充绳的数量为九条，包括一条呈圆柱形的第一填充绳以及八条呈椭圆柱形的第二填充绳；
14.所述第一填充绳的直径与四根所述主绝缘线芯包围形成的中间区域的尺寸相适配，所述第一填充绳设置在所述中间区域内，且所述第一填充绳的外侧面与四根所述主绝
信控线芯组，21-信号线芯，22-控制线芯，3-地线，4-缆芯包带，5-外护套，6-填充绳，61-第一填充绳，62-第二填充绳。
具体实施方式
33.如图1-图3所示，本公开所述的一种高效液冷充电桩电缆，包括：
34.偶数数量的主绝缘线芯1，以2n根表示，2n根主绝缘线芯1围绕电缆的轴心位置等间隔分布，其中，每n根，即一半数量的主绝缘线芯1并联为一相，另一半数量的主绝缘线芯1并联为另一相，两相主绝缘线芯1用于分别连接电池或电源的正负极。
35.请详细参阅图3，主绝缘线芯1包括位于轴心位置的液冷管11、若干根环绕分布在液冷管11外侧的导体12以及包绕在若干根导体12外侧的绝缘层13，具体的，液冷管11为中空管体，内部形成有用于流通冷却液的管腔。若干根导体12等间隔且相互贴合地环绕在液冷管11的外侧，导体12的外侧面与液冷管11的外侧面相接触，绝缘层13形成在若干根导体12的外侧，以将若干根导体12固定形成线芯结构。液冷管11内部流通冷却液时，冷却液可通过液冷管11的管壁与导体12进行热交换，进而带走导体12工作时产生的热量，使导体12快速散热。
36.若干信控线芯组2，信控线芯组2包括信号线芯21和控制线芯22，用于进行控制信号传输。
37.地线3，用于接地。且若干组信控线芯组2及地线3围绕电缆的轴心位置均匀分布在主绝缘线芯1的外侧，即，信控线芯组2和地线3均不设置在电缆的轴心位置，以避免断芯，延长电缆的使用寿命。更具体的，信控线芯组2和地线3均布在主绝缘线芯1的外侧，以使电缆整体结构紧凑，外径小。
38.主绝缘线芯1、信控线芯组2及地线3绞合形成电缆线芯，该部分用于进行电缆的电流传输和信号传输。
39.缆芯包带4，缆芯包带4包绕在电缆线芯的外侧，起固定和绝缘作用。
40.外护套5，外护套5挤包形成在缆芯包带4的外侧，起保护线芯和绝缘作用。
41.若干条填充绳6，填充绳6可用pp(polypropylene，聚丙烯)材料制成，以使其具有良好的阻燃和绝缘性能。至少一条填充绳6设置在电缆轴心位置，以避免电缆轴心位置出现空心状态，其余填充绳6围绕电缆轴心位置分布在电缆线芯与缆芯包带4之间，且与信控线芯组2及地线3错位设置，即，其余填充绳6用于填充在信控线芯组2、地线3与缆芯包带4之间的间隙内，以避免间隙位置出现空心凹陷线芯，以保持电缆的圆整度。
42.本公开的高效液冷充电桩电缆的工作过程如下所述：
43.将其中一相主绝缘线芯1连接到电源或电池的正极，另一相主绝缘线芯1连接到电源或电池的负极，液冷管11一端在充电枪内通过连接管连通，另一端在充电桩内与冷却液循环泵连接，冷却液在循环泵的作用下可在管道内循环流动。
44.充电桩电缆工作时，循环泵同步启动，带动冷却液在液冷管11内流动，冷却液流经液冷管11内时，通过液冷管11的管壁与导体12进行热交换，进而带走导体12工作时产生的热量，使导体12快速散热降温。且冷却液位于液冷管11内，不与导体12直接接触，避免冷却液泄漏的问题。
45.本公开通过设置带有液冷管11的主绝缘线芯1，可通过在液冷管11中流通冷却液
来与导体12进行热交换，将导体12工作时产生热量带走，实现导体12的快速降温，进而实现充电桩电缆的快速散热，使得充电桩电缆具有冷却效率高、载流量大的优点，且无需增大电缆线芯的截面面积，使电缆保持体积小、方便使用的优点；
46.本公开通过信控线芯组2和地线3均匀分布在主绝缘线芯1的外侧，偏离电缆轴心的位置，可有效防止断芯，提高电缆的使用寿命；
47.本公开通过在电缆的轴心位置以及电缆线芯与缆芯包带4之间设置填充绳6，可保持电缆的圆整度，使电缆外形尺寸保持圆整，且填充绳6可提高电缆的抗拉伸和抗摇摆性能，并具有一定的阻燃绝缘性能。
48.本公开中关于主绝缘线芯1的数量设计至少具有以下两种实施方式。
49.实施例1
50.如图1所示的，n等于2，即主绝缘线芯1的数量为四根，截面面积为25mm2，四根主绝缘线芯1围绕电缆轴心位置等间隔分布，即相邻的两主绝缘线芯1的轴心间隔角度为90
°
，四根主绝缘线芯1在电缆轴心位置围绕形成一个中间区域。
51.信控线芯组2具体包括一组信号线芯21和两组控制线芯22，加上地线3共四组线芯。信号线芯21、两组控制线芯22以及一组地线3等角度间隔，即间隔90
°
分布，且位于相邻的两主绝缘线芯1之间，即与主绝缘线芯1错位设置。
52.填充绳6的数量为九条，包括一条呈圆柱形的第一填充绳61以及八条呈椭圆柱形的第二填充绳62；
53.第一填充绳61的直径与四根主绝缘线芯1包围形成的中间区域的尺寸相适配，第一填充绳61设置在中间区域内，且第一填充绳61的外侧面与四根主绝缘线芯1的外侧面相贴合，第一填充绳61主要起填充电缆轴心位置的作用，圆柱形的结构可与四根主绝缘线芯1的外侧面相贴合，为四根主绝缘线芯1提供支撑，避免电缆受外力向内凹陷，保持电缆的圆整度。
54.八条第二填充绳62两两一组，四组第二填充绳62与四根主绝缘线芯1一一对应，同一组的两第二填充绳62分别分布在主绝缘线芯1的两侧，且分别与主绝缘线芯1的外侧面及缆芯包带4的内侧面相贴合，椭圆柱形的结构，与主绝缘线芯1、缆芯包带4之间的间隙相贴合，可置入到两者之间，填充两者之间的间隙，为缆芯包带4提供一定支撑，避免电缆受外力向内凹陷，保持电缆的圆整度。
55.上述的四根主绝缘线芯1结构的充电桩电缆，具有散热效率高、尺寸小、圆整度高的优点。
56.实施例2
57.如图2所示的，n等于3，即主绝缘线芯1的数量为六根，截面面积为25mm2，六根主绝缘线芯1围绕电缆轴心位置等间隔分布，即相邻的两主绝缘线芯1的轴心间隔角度为60
°
，六根主绝缘线芯1在电缆轴心位置围绕形成一个中间区域。
58.信控线芯组2具体包括一组信号线芯21和一组控制线芯22，加上地线3共三组线芯。信号线芯21、一组控制线芯22以及一组地线3等角度间隔，即间隔120
°
分布，且位于相邻的两主绝缘线芯1之间，即与主绝缘线芯1错位设置。
59.第一填充绳61的直径与六根主绝缘线芯1包围形成的中间区域的尺寸相适配，第一填充绳61设置在中间区域内，且第一填充绳61的外侧面与六根主绝缘线芯1的外侧面相
贴合，第一填充绳61主要起填充电缆轴心位置的作用，圆柱形的结构可与六根主绝缘线芯1的外侧面相贴合，为六根主绝缘线芯1提供支撑，避免电缆受外力向内凹陷，保持电缆的圆整度。
60.三条第二填充绳62围绕电缆轴心位置等角度间隔，即间隔120
°
分布，且位于相邻的两主绝缘线芯1之间，具体的，六根主绝缘线芯1两两一组分为三组，每条第二填充绳62均位于同一组的两主绝缘线芯1，且第二填充绳62的截面呈狭长椭圆形，第二填充绳62的一侧的两端同时与两主绝缘线芯1的外侧面相贴合，另一侧则与缆芯包带4的内侧面相贴合，第二填充绳62主要用于填充主绝缘线芯1与缆芯包带4之间的间隙，为缆芯包带4提供一定支撑，避免电缆受外力向内凹陷，保持电缆的圆整度。
61.上述的两个实施例，通过对主绝缘线芯1的数量做合理设计，并结合主绝缘线芯1的数量，设计信控线芯组2和填充绳6的数量、形状以及分布方式，使得电缆的整体结构设计合理、结构紧凑，使电缆具有冷却效率高、外径小、圆整度高的优点。
62.进一步的，本实施例中，液冷管11采用交联聚乙烯材料制成，交联聚乙烯材料具有热传导性能好的优点，有利于液冷管11内部的冷却液与导体12进行快速热交换，有利于提高电缆的整体散热性能。更具体的，为了保证液冷管11的挤出及交联过程的尺寸精确稳定，交联方式可采用紫外光交联。
63.导体12采用直径等于或小于0.5mm的铜单丝绞合而成，如对于截面直径为20mm2的导体12，可由636(53
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12)根直径为0.2mm的铜单丝构成：先将53根单丝束绞成股线，然后再通过绞线机将12组股线均匀地绞合在液冷管11外。导体12采用铜单丝材料绞合制成，可使导体12导电性能良好，发热量较少。
64.进一步的，本实施例中，主绝缘线芯1还包括：
65.绝缘包带14，绝缘包带14包绕在导体12与绝缘层13之间，绝缘包带14采用无纺布、绵纸、pp带或聚酯带制成，以提高主绝缘线芯1的绝缘性能。
66.进一步的，本实施例中，缆芯包带4采用无纺布、绵纸、pp带或聚酯带制成，以使缆芯包带4具有良好的绝缘性能。
67.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
68.对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。