KR20220026820A - 전기자동차용 epdm 고전압케이블 - Google Patents

전기자동차용 epdm 고전압케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동작전압 DC1500V이하 (AC 1000V이하)에서 사용되는 전기자동차용 고전압케이블의 도체를 감싸는 절연체의 재질로서 EPDM이 사용되고, 상기 고전압케이블은 ISO 16942-2의 시험방법에 의해 40N이하의 유연성을 만족하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블에 관한 것이다.

Description

전기자동차용 EPDM 고전압케이블{EPDM high voltage cable for electric vehicle}
본 발명은 동작전압 DC1500V이하 (AC 1000V이하)에서 사용되는 전기자동차용 고전압케이블의 도체를 감싸는 절연체의 재질로서 EPDM이 사용되고, 상기 고전압케이블은 ISO 16942-2의 시험방법에 의해 40N이하의 유연성을 만족하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 배터리 케이블은 전선의 기본 물성 이외에 자동차 엔진부에 위치하게 되므로, 고온, 오일, 진동, 좁은 공간 등의 물리적 또는 화학적 악조건에 노출되므로, 높은 내열성과 함께 높은 유연성이 요구되고 있다.
특히, 최근의 자동차들 엔진룸은 자동차의 컴팩트화와 연료절감 효과를 얻기 위해서 엔진룸의 공간을 최소화하고 있으며, 많은 기능을 갖는 자동차의 특성상 더욱 많은 부품의 적재가 요구하고 있는 실정이다.
이러한 자동차 엔진룸의 효율을 위해 엔진 부품의 소형화 연구가 진행되고 있는 실정이지만, 이들 엔진 부품들은 구조상 소형화하는데 한계가 있는 실정이다.
이에, 최근에는 엔진룸 내부에 필수적인 구성부품인 엔진 부위 전선의 기능을 향상시키면서 전선 장착의 효율성을 극대화하려는 노력이 계속되고 있다.
즉, 종래에는 낮은 경도의 PO 수지를 사용한 XLPO 등이 사용 되었지만, 최근에 요구되는 전선 장착 효율성을 만족하지 못하고, 일부 CV Line을 이용한 EPDM 전선이 사용되는 상황에 이르게 되었다.
따라서, XLPO와 생산공정은 동일하게 하되, EPDM의 높은 유연성을 갖는 조사가교 타입의 EPDM 조성물 및 이것에 의해 제조되는 케이블에 대한 제공이 요구되고 있다.
이와같은 기술과 관련되어 종래의 대한민국 공개 특허 제2018-13110호에 초고압 직류 전력케이블의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 전력케이블(200)이 복수의 소선이 연선되어 형성된 도체(210), 상기 도체를 감싸는 내부반도전층(212), 상기 내부반도전층(212)을 감싸는 절연층(214), 상기 절연층(214)을 감싸는 외부반도전층(216)을 포함하여, 상기 도체(210)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부를 구비한다.
또한, 상기 도체(210)는 원형의 중심소선(210A)과 상기 원형 중심소선(210A)을 감싸도록 연선된 평각소선(210B)으로 이루어진 평각소선층(210C)을 구비하며, 상기 보호시스부는 금속 시스층(218)와 내부 시스(220)를 포함하고, 상기 절연층(214)은 절연 조성물은 가교제를 포함함으로써, 상기 절연층(214)은 압출시 또는 압출 후 별도의 가교 공정에 의해 가교 폴리올레핀(XLPO), 바람직하게는 가교 폴리에틸렌(XLPE)으로 이루어질 수 있다.
그러나, 상기와 같은 전력케이블은, 유연성이 부족하여 케이블의 장착이나 교환등에 작업성이 저하되는 단점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 전선 끝단에 커넥터가 연결되어있는 고압용 하네스케이블이 유연성을 갖도록 하여 교환 및 설치가 용이하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고전압케이블을 제공한다.
그리고, 본 발명은 중량감소와 유연성을 높이면서 동일규격에서 전기적인 특성을 만족하도록 하는 전기자동차용 고전압케이블을 제공하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고전압케이블을 제공한다.
또한, 본 발명은 차폐 및 비차폐용 고전압케이블에 모두 적용할 수 있도록 하고, 싱글코어 케이블용 요구조건을 만족 하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고전압케이블을 제공한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 동작전압 DC1500V이하(AC 1000V이하)에서 사용되는 전기자동차 하네스용 고전압케이블의 도체를 감싸는 절연체의 재질로서 EPDM이 사용되고,
50SQ : 40N이하의 유연성을 만족하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블을 제공한다.
또한, 본 발명은 GM Code CU-R4EPDM-HV을 만족하도록
EPR(Ethylene Propylene Rubber) 15~30중량%, POE(Polyolefine Elastomer) 수지 10~20중량%, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer) 10~20중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5중량%, 산화방지제 5~10중량%, 활제5~10중량%로 첨가되어 조성되고,
상기 난연제는, 표면이 실란으로 코팅되는 ATH 또는 실란 코팅되는 MDH중에서 선택되는 어느 하나가 사용되는 전기자동차용 EPDM 고압케이블을 제공한다.
그리고, 본 발명은 GM Code CU-R4EPDM-HV을 만족하도록
EPR(Ethylene Propylene Rubber) 10~15중량%, POE(Polyolefine Elastomer) 수지 20~30중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5중량%, 산화방지제 5~10중량%, 활제5~10중량%로 첨가되어 조성되고,
상기 난연제는, 표면이 실란으로 코팅되는 ATH 또는 실란 코팅되는 MDH중에서 선택되는 어느 하나가 사용되는 전기자동차용 EPDM 고압케이블을 제공한다.
계속하여, 본 발명의 EPR은, 에틸렌 N번과 프로필렌 N번이 반복하여 연결되는 중합결합구조의 고분자 수지로서 이루어진 전기자동차용 EPDM 고압케이블을 제공한다.
또한, 본 발명은, 도체의 외경측에 일체로 적층되는 EPDM의 절연체 적층구조로 이루어진 전기자동차용 EPDM 고압케이블을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 도체의 외경측에 일체로 적층되는 EPDM의 절연체, 상기 절연체의 외경측에 적층되는 차폐층과 그 외측에 적층되는 EPDM의 외장피복 적층구조로 이루어진 전기자동차용 EPDM 고압케이블을 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 전선 끝단에 커넥터가 연결되어있는 고압용 하네스 케이블이 원하는 유연성을 갖도록 하여 교환 및 설치가 용이하고, 중량감소와 유연성을 높이면서 동일규격에서 전기적인 특성을 만족하는 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명은 차폐 및 비차폐용 고전압케이블에 모두 적용하고, 싱글코어 케이블용 요구조건을 만족하는 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 전력케이블을 도시한 외관도이다.
도2는 본 발명에 따른 고압케이블을 도시한 외관도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압케이블을 도시한 외관도이다
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 고압케이블을 도시한 외관도이고, 도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압케이블을 도시한 외관도이다
본 발명의 고압케이블(100)은, 전기자동차의 동작전압 DC1500V이하(AC 1000V이하)에서 사용이 가능토록 제작된다.
그리고, 상기 고압케이블(100)은, 도체(110)의 외측을 절연체(130)로 감싸도록 설치된다.
이때, 상기 절연체(130)는, EPDM(Ethlene Propylene Diene Monomer)이 사용된다.
또한, 본 발명의 고압케이블(100)은, ISO 16942-2의 테스트 방법에 의해 50SQ:40N이하의 유연성을 만족하도록 설치된다.
더하여, 본 발명의 절연체(130)는, GM Code CU-R3EPDM-HV을 만족하도록 EPR(Ethylene Propylene Rubber) 15~30중량%, POE(Polyolefine Elastomer) 수지 10~20중량%, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer) 10~20중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5중량%, 산화방지제 5~10중량%, 활제5~10중량%로 첨가되어 조성된다.
이때, 상기 난연제는, 표면이 실란으로 코팅되는 ATH(Aluminium Trihydroxide), 실린코팅되는 MDH(Magnesium hydroxide)가 사용되어도 좋으며, 상기 절연체는 125℃에서 사용가능토록 된다.
한편, 본 발명은 GM Code CU-R4EPDM-HV을 만족하도록 EPR(Ethylene Propylene Rubber) 10~15중량%, POE(Polyolefine Elastomer) 수지 20~30중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5중량%, 산화방지제 5~10중량%, 활제5~10중량%로 첨가되어 조성된다.
상기 난연제는, 표면이 실란으로 코팅되는 ATH(Aluminium Trihydroxide), 실린코팅되는 MDH(Magnesium hydroxide)가 사용되어도 좋으며, 상기 절연체는 150℃에서 사용가능토록 된다.
이때, 상기 GM Code CU-R3EPDM-HV 또는 GM Code CU-R4EPDM-HV Shield Type에서 적용되며, ISO Code는 온도에 상관없이 FHLR3G 또는 ISO Code FHLR3GC3G에서 동일하게 적용되도록 한다.
계속하여, 상기 EPR은, 아래의 화학식 1에서와 같이 에틸렌 N번과 프로필렌 N번이 반복하여 연결되는 중합결합구조의 고분자 수지로서 이루어진다.
Figure pat00001
그리고, 상기 고압케이블(100)은, 도체(110)의 외경측에 일체로 적층되는 EPDM의 절연체(130), 상기 절연체의 외경측에 적층되는 차폐층(150)과 그 외측에 적층되는 EPDM의 외장피복인 시스층(170) 적층구조로 이루어져도 좋다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제조방법을 설명한다.
도2 및 도3에서와 같이 본 발명의 고압케이블(100)은, 전기자동차의 동작전압 DC1500V이하(AC 1000V이하)에서 사용이 가능토록 제작되면서 아래의 표1에서와 같이 고객사에서 필요로 하는 특성을 만족하게 되었다.
Figure pat00002
그리고, 상기 고압케이블(100)은, 도체(110)의 외측을 절연체(130)로 감싸도록 설치된다.
이때, 상기 절연체(130)는, EPDM(Ethlene Propylene Diene Monomer)이 사용된다.
또한, 본 발명의 고압케이블(100)은, ISO 16942-2의 테스트 방법에 의해 50SQ:40N이하의 유연성을 만족하도록 설치된다.
더하여, 동일한 테스트 방법에 의해 70SQ:70N이하의 유연성을 만족하도록 된다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 조사가교 EPDM 조성물로서 제조된 고전압케이블의 경우, 아래의 표2에서와 같이 종래의 케이블에 비하여 유연 성이 75% 정도 향상됨을 확인할 수 있었다.
구분 XLPO EPDM 대비
유연성(N) 160.57N 37.76N 75%(증가)
더하여, 본 발명의 절연체(130)는, GM Code CU-R4EPDM-HV을 만족하도록 EPR(Ethylene Propylene Rubber) 15~30중량%, POE(Polyolefine Elastomer) 수지 10~20중량%, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer) 10~20중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5중량%, 산화방지제 5~10중량%, 활제5~10중량%가 첨가되는 조성으로 125℃급에서 사용되는 절연체 조성물의 제작이 가능하다.
한편, 본 발명은 GM Code CU-R4EPDM-HV을 만족하도록 EPR(Ethylene Propylene Rubber) 10~15중량%, POE(Polyolefine Elastomer) 수지 20~30중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5중량%, 산화방지제 5~10중량%, 활제5~10중량%가 각각 첨가되는 조성으로 150℃급에서 사용되는 절연체 조성물의 제작이 가능하다.
이때, 상기 난연제와 실리콘수지의 첨가량 조절을 통하여 상승된 사용온도에서 사용이 가능토록 되었다.
또한, 상기와 같이 절연체(130)로 사용되는 EPDM 컴파운드 혼합물의 구현을 위하여 반복적인 실험을 통해 고객사에서 만족하는 특성을 갖는 각 성분의 배합비를 도출하였다.
계속하여, 본 발명에서 사용되는 EPR은, 에틸렌 N번과 프로필렌 N번이 반복하여 연결되는 중합결합구조의 고분자 수지로서 별도의 ENB 추가없이 가교가 가능토록 된다.
그리고, 상기 고압케이블(100)은, 도체(110)의 외경측에 일체로 적층되는 EPDM의 절연체(130), 상기 절연체의 외경측에 적층되는 차폐층(150)과 그 외측에 적층되는 EPDM의 외장피복인 시스층(170) 적층구조로 이루어져도 좋으며, 상기 시스층과 절연체 모두가 EPDM조성물로 이루어져 유연성을 더욱 높이게 된다.
이때, 상기 고압케이블(100)은, 별도의 차폐층과 시스층 없이 사용하여도 좋다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야만 한다.
100...고압케이블 110...도체
130...절연체 150...차폐층
170...시스층

Claims (6)

  1. 동작전압 DC1500V이하(AC 1000V이하)에서 사용되는 전기자동차용 고전압케이블의 도체를 감싸는 절연체의 재질로서 EPDM이 사용되고,
    상기 고전압케이블은 ISO 16942-2의 시험방법에 의해 50SQ:40N이하의 유연성을 만족하도록 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연체는, GM Code CU-R3EPDM-HV을 만족하면서 사용온도 125℃를 만족하도록
    EPR 15~30중량%, POE 10~20중량%, EVA 10~20중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5 중량%, 산화방지제 5~10 중량%, 활제 5~10중량%가 혼합되며,
    상기 난연제는, 표면이 실란으로 코팅되는 ATH 또는 실란 코팅되는 MDH중에서 선택되는 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절연체는, GM Code CU-R4EPDM-HV을 만족하면서 사용온도 150℃를 만족하도록
    EPR 10~15중량%, POE 20~30중량%, 난연제 40~45중량%, 가교촉진제 5~10중량%, 가교 조제 1~5 중량%, 산화방지제 5~10 중량%, 활제 5~10중량%가 혼합되는 구성으로 이루어지고,
    상기 난연제는, 표면이 실란으로 코팅되는 ATH 또는 실란 코팅되는 MDH중에서 선택되는 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 EPR은, 에틸렌 N번과 프로필렌 N번이 반복하여 연결되는 중합결합구조의 고분자 수지로서 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고전압케이블은, 도체의 외경측에 EPDM재질의 절연체가 일체로 적층되는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고전압케이블은, 도체의 외경측에 일체로 적층되는 EPDM재질의 절연체, 상기 절연체의 외경측에 적층되는 차폐층과 그 외측에 적층되는 EPDM재질의 시스층 적층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 EPDM 고압케이블.
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