[发明专利]用于为电动车辆充电的强电流充电电缆

说明书

本发明涉及一种用于为电动车辆充电的强电流充电电缆(1)，该强电流充电电缆包括：被配置为用于充当接地的强电流接地线(2)，该强电流接地线(2)包括接地导体(3)并沿纵向方向延伸；被配置为用于传导正负直流电流DC的至少两条强电流电源线(5)，所述强电流电源线(5)中的每一条包括电源导体(6)和包围所述电源导体(6)的电源线绝缘物(7)，这些强电流电源线(5)平行于接地线延伸；液密内护套(8)，其沿纵向方向延伸并包围强电流电源线(5)，由此在强电流电源线(5)之间和围绕强电流电源线(5)限定第一中空区域(10)，该第一中空区域包括液体冷却剂以沿着纵向方向在强电流电源线(5)之间流动，借此液密内护套(8)包括沿纵向方向延伸的第二中空区域(12)，该第二中空区域布置成与强电流电源线(5)中的至少一条相邻并且包括液体冷却剂以沿着纵向方向在第二中空区域(12)内流动；以及液密外护套(9)，其沿纵向方向延伸并包围内护套(8)和强电流接地线(2)。

技术领域

本发明涉及一种用于为电动车辆充电的强电流充电电缆，其包括：被配置为用于充当接地的强电流接地线，该强电流接地线包括接地导体并沿纵向方向延伸；以及被配置为用于传导正负直流电流DC的至少两条强电流电源线，所述强电流电源线中的每一条包括电源导体和包围所述电源导体的电源线绝缘物，这些强电流电源线平行于接地线延伸。本发明进一步涉及一种包括强电流充电电缆和冷却单元的电动车辆供电设备、以及一种用于冷却强电流充电电缆的相应方法。

背景技术

用于为电动车辆充电的常规充电电缆(特别是非冷却型或空气冷却型充电电缆)用于充电电流低于250A的应用中。对于更高的电流，常规解决方案将需要非常大的充电电缆横截面。结果是，它们对于使用者来说将变得太沉重和僵硬。

在高于250A的充电电流下，主动式液体冷却系统对于去除充电电缆和连接到充电电缆的充电连接器两者中由焦耳效应产生的热量至关重要。这种主动式液体冷却系统通常包括液体冷却剂，诸如例如合成冷却剂、油、水/乙二醇或水/盐混合物、卤代烃化合物等，该液体冷却剂用于从导体和充电连接器的电源接触元件中去除热量，以最终在冷却单元中将去除的热量释放到环境空气。

非绝缘冷却剂(比如水/乙二醇混合物)只能在不与带电零件(即，保证承载电流)接触时使用。这种非绝缘冷却剂提供了一些有趣或有利的特征。首先，这些混合物在比热和低温粘度方面展现出更好的热性质。其次，这种混合物与各种材料化学兼容，包括待用于电气绝缘物的橡胶类聚合物材料，如例如硅橡胶或热塑性弹性体。这种材料即使在低温下也保持柔软。另一方面，冷却性能由于在导体和冷却液体之间存在绝缘且导热性差的层而处于不利地位，从而在从现有技术已知的现有解决方案中限制了液体冷却型充电电缆的最大允许额定功率。

在更先进的解决方案中，液体冷却剂直接围绕裸露且因此未绝缘的导体流动，从而原则上提供更高效的冷却。尽管如此，当由导体去除的热量直接释放到环境空气时，所述现有解决方案不具有良好的热性能。为了保持在常用材料(诸如例如，交联聚乙烯)的温度极限内，在高于30至35℃的环境温度下需要对最大充电电流降低额定值。为了可靠性，不建议恰好在材料温度的极限下工作。此外，然而，在低温下，所采用的材料变脆，因此可靠性较小。最后，所选择的流体在低温下通常具有非常高的粘度或者不环保。关于这些流体和材料之间的化学兼容性的当前可用数据很少且值得怀疑。此外，在现有解决方案中，冷却剂流会容易被阻塞，作为示例由于内部堵塞或管压碎，这代表了潜在的安全问题，尤其是在充电会话期间，因为热失控会非常快并且充电桩中的联锁系统可能只在一定的延迟下才干预。

为了降低导线在高环境温度下的工作温度，可以使用具有制冷回路的冷却单元。以这种方式，最高冷却剂温度几乎与环境空气温度无关。在蒸发器中，即在制冷剂到冷却剂型热交换器中，来自导体的热量被转移到制冷剂。然后制冷剂被压缩，且热量最终在冷凝器中被释放到环境空气。与具有冷却剂到空气型热交换器的简单冷却单元相比，这种冷却单元包括更多的部件。这使得基于制冷的冷却单元更昂贵且更不可靠。

发明内容