KR20200122156A - 유연성 및 내구성이 우수한 전기차 충전기용 케이블 - Google Patents

유연성 및 내구성이 우수한 전기차 충전기용 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유연성 및 내구성이 우수한 전기차 충전기용 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 향상되는 전기차 충전기용 케이블에 관한 것이다.

Description

유연성 및 내구성이 우수한 전기차 충전기용 케이블{Cable for charger of electric vehicle having an excellent flexibility and durability}
본 발명은 유연성 및 내구성이 우수한 전기차 충전기용 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 향상되는 전기차 충전기용 케이블에 관한 것이다.
일반적으로 세계적인 환경 규제 강화와 에너지 절감 추세에 따라 세계각국에서는 친환경적인 자동차의 개발과 보급이 점차적으로 확산되고 있는 추세이다. 한편 전기자동차는 순수하게 외부에서 전기에너지를 충전한 배터리만으로 운행하는 순수 전기자동차(EV, Electric Vehicle), 엔진 및 모터를 사용하는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 외부 전원으로부터 충전 가능한 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV, Plug-inHybrid Electric Vehicle) 등을 포함할 수 있다.
최근 우리나라에서도 정부의 환경 규제 강화로 인하여, 차량 제조업체는 고연비 및 CO2 배출량이 적은 EV(Electric Vehicle) 및 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등의 친환경 전기자동차량 개발에 박차를 가하고 있는 상황이며, 이러한 전기자동차의 보급에 따라 충전을 위한 충전소의 확충 및 충전케이블의 보급이 필요한 상황이다.
한편, 전기자동차를 충전하기 위한 충전소의 경우 차량에 탑재된 충전케이블을 차량과 충전스탠드에 연결하는 것으로 충전이 시작된다. 이러한 전기자동차 충전 시스템은, 충전 케이블을 사용자가 차량에 비치하여 가지고 다녀야 하고, 차량에 장착하여 사용되는 만큼 우수한 유연성, 이에 의한 우수한 내구성 등이 요구된다.
도 1은 종래 전기차 충전기용 케이블의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 전기차 충전기용 케이블은 연선 도체(11) 및 상기 연선 도체(11)를 전체적으로 감싸는 절연층(12)을 포함하는 하나 이상의 코어(10), 상기 하나 이상의 코어(10) 사이에 배치되는 통신선(20), 이들 구성을 전체적으로 감싸는 쉬스층(30) 등을 포함할 수 있다.
그러나, 종래 전기차 충전기용 케이블은 연선 도체(11)가 적용되고 유연성을 향상시키는 절연층, 쉬스층 등의 소재가 적용되는 경우에도 케이블의 충분한 유연성 및 이에 의한 우수한 내구성을 구현할 수 없었고, 연선 도체(11)의 적용에 의해 케이블 외경이 불필요하게 증가하거나 케이블 외경을 증가시키지 않으면 도체 저항 증가에 의한 전기적 특성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 향상되는 전기차 충전기용 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 향상되는 전기차 충전기용 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
도체 및 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 하나 이상의 코어; 통신선; 및 상기 하나 이상의 코어 및 상기 통신선을 전체적으로 감싸는 쉬스층을 포함하고, 상기 하나 이상의 코어 중 적어도 하나의 코어에 포함되는 도체는 복수개의 소선이 일정한 집합 피치로 집합된 복수개의 집합이 다시 일정한 복합피치로 복합된 집복합 구조를 갖는, 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 집복합 구조를 갖는 도체의 점적율은 60 내지 81%이고, 저항은 4 Ω/km 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
또한, 상기 소선의 집합시 적용된 집합피치는 집합경의 20 내지 25배이고, 상기 집합의 복합시 적용된 복합피치는 도체경의 8 내지 16배이고, 상기 집합경은 소선의 집합시 하나의 집합에서 최외측에 배치된 소선들 중 인접합 2개의 소선들에 동시에 접하는 원 중 직경이 최대인 원의 직경이고, 상기 도체경은 집합의 복합시 최외측에 배치된 집합들 중 인접한 2개의 집합들에 동시에 접하는 원 중 직경이 최대인 원의 직경인 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 집복합 구조를 갖는 도체를 구성하는 소선의 직경은 0.2 내지 0.3 mm이고, 소선의 전체 갯수는 90 내지 150개이고, 상기 하나의 집합에 포함되는 소선의 갯수는 7 내지 105개이고, 상기 도체에 포함되는 집합들의 갯수는 2 내지 19개일 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 집합경은 0.5 내지 3 mm이고, 상기 도체경은 1.4 내지 3.5 mm인 것을 특징으로 하는, 케이블.
한편, 상기 소선은 연동선(annealed copper wire)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
또한, 상기 통신선과 상기 쉬스층 사이의 빈 공간에 개재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 절연층은 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 쉬스층은 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 전기차 충전기용 케이블은 도체의 새로운 구조를 통해 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 종래 전기차 충전기용 케이블의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기차 충전기용 케이블의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 전기차 충전기용 케이블의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기차 충전기용 케이블은 도체(110) 및 상기 도체(110)를 감싸는 절연층(120)을 포함하는 하나 이상의 코어(100), 상기 하나 이상의 코어(100) 사이에 배치된 통신선(200), 이들을 감싸는 쉬스층(300) 등을 포함할 수 있다.
상기 도체(110)는 전기전도성이 우수한 금속, 예를 들어, 주석, 구리, 알루미늄, 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 연동선(annealed copper wire)로 이루어질 수 있으며, 상기 하나 이상의 코어(100) 중 적어도 하나의 코어(100)를 구성하는 도체(110)는 소선 수 내지 수십 가닥이 일정한 피치로 집합된 후 이러한 집합 수 내지 수십개가 다시 일정한 피치로 복합된 집복합 구조를 가질 수 있다.
상기 도체(110)는 이러한 집복합 구조를 통해 집합 또는 복합을 유지하기 위해 집합 또는 복합을 형성하는 소선들을 감싸는 테이프 등이 불필요하기 때문에 상기 테이프에 의한 케이블의 외경 증가 또는 유연성 저하 등의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 전기차 충전기용 케이블은 이러한 도체 구조, 특히 소선 직경, 소선의 전체 갯수, 하나의 집합을 형성하는 소선의 가닥수, 전체 집합의 갯수, 집합경, 도체경, 집합피치, 복합피치, 도체의 점적율 등이 정밀하게 조절됨으로써 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 향상될 수 있다.
구체적으로, 집복합 구조의 도체를 구성하는 소선의 직경은 0.2 내지 0.3 mm, 바람직하게는 0.23 내지 0.254 mm이고, 소선의 전체 갯수는 90 내지 150개, 바람직하게는 105 내지 133개일 수 있으며, 상기 소선의 집합시 하나의 집합에 포함되는 소선의 갯수는 7 내지 105개이고, 도체에 포함되는 집합들의 갯수는 2 내지 19개일 수 있다.
여기서, 상기 소선의 직경이 기준 초과로 소선의 갯수가 기준 미달인 경우 케이블의 전기적 특성이 저하되거나 전기적 특성을 확보하기 위해 케이블의 외경이 불필요하게 증가되어야 하는 반면, 상기 소선의 직경이 기준 미달로 소선의 갯수가 기준 초과인 경우 케이블의 유연성 및 내구성 향상 효과가 불충분할 수 있다.
또한, 상기 소선의 집합의 외경, 즉 소선의 집합시 하나의 집합에서 최외측에 배치된 소선들 중 인접합 2개의 소선들에 동시에 접하는 원 중 직경이 최대인 원의 직경으로 정의되는 집합경은 0.5 내지 3 mm, 바람직하게는 0.69 내지 2.9 mm일 수 있고, 상기 집합의 복합의 외경, 즉 집합의 복합시 최외측에 배치된 집합들 중 인접한 2개의 집합들에 동시에 접하는 원 중 직경이 최대인 원의 직경으로 정의되는 도체경은 1.4 내지 3.5 mm, 바람직하게는 2.9 내지 3.34 mm일 수 있다.
여기서, 상기 도체 구조는 소선의 직경 및 갯수, 집합의 갯수, 집합경, 도체경 등이 앞서 기술한 수치 범위 내에서 조절 가능하고, 다만 상기 도체의 점적율, 즉 상기 도체경의 단면적 대비 상기 도체를 구성하는 모든 소선들의 총 단면적의 비율이 60 내지 81%이어야 한다.
상기 도체의 점적율이 60% 미만인 경우 저항 증가로 케이블의 전기적 특성이 저하될 수 있고 전기적 특성을 확보하기 위해 케이블의 외경이 불필요하게 증하되어야 하는 반면, 상기 도체의 점적율이 81% 초과인 경우 케이블의 유연성 및 내구성의 향상이 불충분할 수 있다.
이렇게 조절된 도체의 점적율에 의해 도체의 저항을 4 Ω/km 이하, 바람직하게는 3.385 Ω/km 이하로 확보함으로써 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하는 동시에 전기적 특성을 유지할 수 있는 동시에 소선들 사이의 여유 공간에 의해 케이블의 유연성 및 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 집합에 적용된 피치인 집합 피치는 집합경의 20 내지 25배이고, 상기 복합에 적용된 피치인 복합 피치는 도체경의 8 내지 16배로 조절될 수 있다. 이로써, 상기 도체의 점적율 증가에 따른 유연성 및 내구성 저하가 보상될 수 있다.
여기서, 상기 집합 피치 및 상기 복합 피치가 기준 미달인 경우 피치 형성을 위한 소선 또는 집합의 꼬임시 과도한 응력이 인가되어 이들이 소성 변형함으로써 케이블의 유연성 및 내구성이 저하될 수 있는 반면, 상기 집합 피치 및 상기 복합 피치, 특히 상기 복합 피치가 기준 초과인 경우 케이블의 유연성 및 내구성이 불충분할 수 있다.
앞서 기술한 새로운 도체 구조에 의해 케이블의 외경 증가를 최소화하거나 회피하고 전기적 특성을 유지하면서 유연성 및 내구성이 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 절연층(120)은 케이블의 유연성 및 내구성 확보를 위해 열가소성 엘라스토머(Thermo Plastic Elastomer; TPE)를 포함하는 절연 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있고, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신선(200)은 전기차 충전을 제어하기 위한 통신 신호, 제어 신호 등의 전송을 위한 구성이고, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 통신선(200)의 손상을 방지하고 상기 코어(100)가 복수개인 경우 케이블의 진원도 확보를 위해 상기 복수개의 코어(100) 사이의 빈공간, 즉 상기 통신선(200) 주변에 개재가 추가로 구비될 수 있다.
한편, 상기 쉬스층(300)은 케이블의 유연성 및 내구성 확보를 위해 상기 절연층(120)과 동일한 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함하는 쉬스 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
110 : 도체 120 : 절연층
200 : 통신선 300 : 쉬스층

Claims (9)

  1. 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 하나 이상의 코어;
    통신선; 및
    상기 하나 이상의 코어 및 상기 통신선을 전체적으로 감싸는 쉬스층을 포함하고,
    상기 하나 이상의 코어 중 적어도 하나의 코어에 포함되는 도체는 복수개의 소선이 일정한 집합 피치로 집합된 복수개의 집합이 다시 일정한 복합피치로 복합된 집복합 구조를 갖는, 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집복합 구조를 갖는 도체의 점적율은 60 내지 81%이고, 저항은 4 Ω/km 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블.
  3. 제3항에 있어서,
    상기 소선의 집합시 적용된 집합피치는 집합경의 20 내지 25배이고,
    상기 집합의 복합시 적용된 복합피치는 도체경의 8 내지 16배이고,
    상기 집합경은 소선의 집합시 하나의 집합에서 최외측에 배치된 소선들 중 인접합 2개의 소선들에 동시에 접하는 원 중 직경이 최대인 원의 직경이고, 상기 도체경은 집합의 복합시 최외측에 배치된 집합들 중 인접한 2개의 집합들에 동시에 접하는 원 중 직경이 최대인 원의 직경인 것을 특징으로 하는, 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집복합 구조를 갖는 도체를 구성하는 소선의 직경은 0.2 내지 0.3 mm이고, 소선의 전체 갯수는 90 내지 150개이고, 상기 하나의 집합에 포함되는 소선의 갯수는 7 내지 105개이고, 상기 도체에 포함되는 집합들의 갯수는 2 내지 19개일 것을 특징으로 하는, 케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 집합경은 0.5 내지 3 mm이고, 상기 도체경은 1.4 내지 3.5 mm인 것을 특징으로 하는, 케이블.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소선은 연동선(annealed copper wire)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신선과 상기 쉬스층 사이의 빈 공간에 개재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연층은 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉬스층은 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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