一种基于相变材料强制冷却的充电枪电缆

1.本实用新型涉及电缆技术领域。具体地说是一种基于相变材料强制冷却的充电枪电缆。


背景技术：

2.目前影响新能源纯电动汽车全面推广的主要因素是里程短、充电时间慢。随着动力电池技术的不断突破，电动车续航里程逐步升高，但与此同时充电成为另一个比较棘手的问题。如果能有效解决充电和电池问题，电动汽车将会迅速发展。
3.目前国内快充电站已启用,充电桩通过联合充电系统进行充电，充电功率高达350kw，能有效缩短充电时间。国内续航400km的新能源电动汽车，充电时间相对较长，一般快充至额定电量的80％都需要2-3h，慢充则更加缓慢，需要12h以上。提高续航能力和加快充电时间最直接有效的办法是增加功率加大载流量，通常采用增加电缆的导体截面积的方式实现。根据gb/t20234.1-2015充电枪配线规范，35mm2直流充电线的额定载流为125a，而要达到400a以上，导线截面积至少在150mm2以上。而且增加载流量后,根据q＝i2rt,电缆产生的热量也急剧增加，但电缆外护层安全的使用温度是不超过50℃。因此急需一种能够有效降低电缆温度的方法解决来这个问题。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，以解决为缩短充电时间而增加载流量导致产生的热量增大而造成的安全问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，包括电缆芯、内护层、金属铠装层和外护层；在同一横截面上：由内至外依次为所述电缆芯、所述内护层、所述金属铠装层和所述外护层；在所述电缆芯的横截面上：由内至外依次为导体纤芯、内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层和金属屏蔽层；
7.所述电缆芯和所述内护层之间的空间内设置有换热管；所述电缆芯、所述换热管和所述内护层之间的缝隙内填充有相变材料；所述换热管中具有换热流体。
8.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述换热管为两根或两根以上的翅片换热管。
9.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述翅片换热管包括直管和翅片；所述翅片沿所述直管的外壁面周向分布。
10.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述翅片通过焊接的方式固定在所述直管外壁面上；假定所述翅片与所述直管外壁面的焊接线为直线l，则过直线l的所述直管的切面与所述翅片垂直。
11.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述电缆芯为单根、两根或两根以上。
12.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述电缆芯为3根，所述换热管为3根。
13.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述换热流体为冷空气或冷却液体。
14.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述换热流体为冷却水。
15.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述绝缘层为高导热且不导电材料。
16.上述基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，所述换热管为铜质换热管。
17.本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：
18.1、本实用新型整合了液体冷却和相变材料冷却两种方法方式，在结合液冷的优势的基础上设计了一种基于相变材料强制冷却的充电枪电缆，旨在解决为缩短充电时间而增加载流量导致产生的热量增大而造成的安全问题。本实用新型设计的电缆中填充的相变材料能有效的把电缆产生的热量排出并循环利用起来；该电缆是以相变材料和换热流体为工质，实现对电缆的强制冷却。
19.2、本实用新型采用相变材料对电缆进行控温，再通过换热流体和相变材料换热把热量换走，这种方式不仅有效的降低了充电枪电缆的温度，而且通过相变材料把这部分热量储存起来运用在其他领域，进而提高能量利用率。通过实用在换热管的直管上增加翅片，可增强换热相变材料与热边界的换热面积，从而强化换热，提高换热效率。
附图说明
20.图1本实用新型实施例中基于相变材料强制冷却的充电枪电缆的结构示意图；
21.图2本实用新型实施例中换热管6的结构示意图；
22.图3本实用新型另一个基于相变材料强制冷却的充电枪电缆的结构示意图。
23.图中附图标记表示为：1-导体纤芯；2-内半导电屏蔽层；3-绝缘层；4-外半导电屏蔽层；5-金属屏蔽层；6-换热管；61-直管；62-翅片；7-换热流体；8-相变材料；9-内护层；10-金属铠装层；11-外护层。
具体实施方式
24.本实施例基于相变材料强制冷却的充电枪电缆结构如图1所示，包括3根电缆芯、内护层9、金属铠装层10和外护层11；在同一横截面上：由内至外依次为所述电缆芯、所述内护层9、所述金属铠装层10和所述外护层11；在每根所述电缆芯的横截面上：由内至外依次为导体纤芯1、内半导电屏蔽层2、绝缘层3、外半导电屏蔽层4和金属屏蔽层5；所述电缆芯和所述内护层9之间的空间内设置有换热管6；所述电缆芯之间、所述换热管6之间、电缆芯和所述内护层9之间以及换热管6与内护层之间的缝隙内均填充有相变材料8；所述换热管6中具有换热流体7，换热流体7为冷却水。
25.本实施例中，所述换热管6为3根翅片换热管，其结构如图2所示。所述翅片换热管包括直管61和翅片62；所述翅片62沿所述直管61的外壁面周向分布；所述翅片62通过焊接的方式固定在所述直管61外壁面上；假定所述翅片62与所述直管61外壁面的焊接线为直线l，则过直线l的所述直管61的切面与所述翅片62垂直(在其它实施例中，过直线l的所述直管61的切面与所述翅片62的夹角也可以小于90
°
)。
26.本实施例中，导体纤芯1为gb/t3956中的第1种铜制实心导体在其它一些实施例中，也可以是第1种铝制实心导体、第2种铜制绞合导体或第2种铝制绞合导体；内半导电屏蔽层2、绝缘层3、外半导电屏蔽层4和金属屏蔽层5均采用超高压等级的型号规格；
27.本实施例基于相变材料强制冷却的充电枪电缆的工作原理是：当通过电缆的载流量较大时，电缆会产生大量的热量，温度会从导体纤芯逐级向外传导到，当传递到相变材料层的时候，相变材料的温度逐渐升高至相变温度开始进行相变储能，当相变材料完全融化，储能结束。此时通过换热管6中的换热流体与相变材料进行换热；如果不处在充电状况下相变材料又开始凝固，换热流体把热量带走并用于别的领域。
28.本实施例中的充电枪电缆使用相变材料吸收由于电缆在充电过程中发出的热量，并以热传导的方式把热量传给换热流体，换热流体的温度也可再利用。本实施例使用相变材料和换热流体为工质，通过使用带相变冷却的电缆，不仅能有效地降低电缆由于温度过高带来的危险，而且还可以提高能量的利用率。
29.在其它一些实施例中，基于相变材料强制冷却的充电枪电缆中的电缆芯也可以是单根(如图3所示)、两根或多根。换热管6也可以为普通的直管或其它形式的换热管，换热管6的数量也可以根据实际情况进行调整。
30.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。