1.风液和液冷的对比
常规直流充电枪在运作时，其电流通常被限制在250A以下，以保证充电过程的稳定性和安全性。然而，随着超级快充技术的发展，充电枪所承受的电流已能高达500A左右，这极大地提升了充电效率，但同时也带来了显著的挑战——热效应的显著增加，这主要是通过风冷和液冷两种方式。
在高压快充技术日益普及的大背景下，风冷和液冷两种散热方式各有其特点。
风冷技术，依赖于风冷模块与自然冷却枪线，通过空气的热交换来降低温度。然而，面对大电流快充带来的高发热量，如果继续沿用风冷方式，就必须采用更粗的铜线以增加散热面积。这不仅会增加制造成本，而且会使充电枪线重量增加，不仅使用不便，还可能因重量过大而带来安全隐患。此外，风冷方式的一个显著局限是它无法直接对线缆的线芯进行有效冷却。
液冷技术，则展现出了明显的优势。它采用液冷模块与液冷枪线相结合，通过冷却液（如乙二醇、油等）流经液冷线缆，直接带走线缆产生的热量。这种方式不仅散热效率高，能实现小截面线缆通载大电流且保持低升温，大大提高了充电的安全性。而且，由于线缆线径更细，重量也随之减轻，不仅使用更加便捷，还降低了因重量过大而带来的安全隐患。此外，液冷系统由于没有风扇等转动部件，因此噪音也较小，进一步提升了用户的使用体验。
2.液冷是未来趋势
液冷散热模式在新能源汽车充电领域展现出显著的优势，其最引人瞩目的特点包括加速充电过程、高效散热、卓越的安全性能、低噪音以及更高的防护等级。该模式采用独特的双循环散热架构，内部液冷模块通过高效水泵驱动冷却液循环，迅速带走充电过程中产生的热量；而外部则利用低转速大风量风扇或空调设备，进一步将散热器上的热量散发到环境中，确保充电设备始终处于理想的温度状态。
风冷向液冷散热技术的转换，已成为大功率充电模块散热技术的必然趋势。随着充电模块功率的不断提升，其工作过程中产生的热量也日益增多。目前，虽然主流充电桩仍采用风冷散热模块，但风冷散热技术的局限性已逐渐显现。
风冷散热技术虽然应用广泛、成本较低，但其散热效率有限，难以满足未来大功率充电模块的散热需求。同时，风冷散热过程中产生的大量噪音也对周边环境造成了影响。此外，由于模块内部元件与空气直接接触，容易积聚灰尘、腐蚀零件，导致充电桩故障率较高、使用寿命较短，维护成本也相对较高。
相比之下，液冷散热技术则展现出了诸多优势。其通过冷却液在密闭通道中循环，实现发热器件与散热器之间的高效热交换。采用大风量低频风扇或水冷机散热，噪音远低于风冷散热的高速风扇。液冷散热效率更高，能够满足未来大功率充电模块的散热需求。同时，由于模块内部元件不与空气直接接触，因此维护成本较低、设备故障率也较低、使用寿命更长。
3.传统充电桩和液冷充电桩
华为新一代全液冷超充架构，融合光储，通过“一个架构、两个协同、三个极致”，实现十年IRR提升66.7%。一个架构：全液冷、全模块化、超快一体、融合光储、一次投资，十年收益。
●全液冷：通过液冷散热，使产品寿命达到十年，极致可靠。全模块化：打造单柜最大720kW，支持12路枪线输出，功率柔性演进。融合光储：通过智能削错锋，免电力扩容直流叠储效率提升2.5%。超快一体：实现全超充覆盖全功率段车型。两个协同：车、桩、网融合发展，充电网络迈入全面智能化
●车桩协同：权威汽车机构长期合作，宽兼容性算法。极速启动：相比业界，充电启动时间缩短50%。智能联动：车企战略合作，差异化充电体验。
●桩网协同：电网协同，需求侧响应、VPP、V2G。光储协同：光储充智能调度算法，收益最优。三个极致：极致体验、极高质量、极佳收益
●极致体验：一次充电成功率99%以上，即插即充；大功率的“5分钟200公里”充电体验，即充即走；低于60dB的静音充电体验，宁静致远。
●极高质量：采用全液冷超充架构，从前期大量数据仿真到创新设计方案到严格的测试验证，确保设备10年使用寿命。
●极佳收益：相较于传统一体桩设备，通过功率共享，市电利用率提升30%，可多充电30%。通过自研拓扑+液冷散热+智能寻优，实现系统效率提升1%以上；采用智能运维系统，实现可视化管理，人工上站次数趋零。最终实现全生命周期TCO下降40%。
（2）传统充电桩和液冷充电桩对比（图片来源于网络）
液冷充电桩介绍
1.充电系统介绍
如今，存在三种主要的充电类型，并且正在探索第四种更快的选择
EV充电站: 级别1和级别2充电器使用板载转换器来管理流向电池组的 功率。级别3及更高级别的充电通常包括外部转换器和EVSE（EV供应设 备）控制，以安全有效地管理较高的功率负载。尽管充电器和车辆之间的 EVSE通信协议设置了适当的充电电流，但级别3功率转换器仍需要有效的热管理，通常以液体冷却的形式进行。
2.电气系统
对于车辆电池和电池组的热管理，确保其在各种操作和充电条件下的温度稳定是至关重要的。低温不仅会降低电池的电量和容量，影响续航里程，而且高温会加速电池的老化过程。因此，有效的热调节措施对于延长电池寿命和提高性能具有决定性作用。
液体冷却方法是电池单元和电池组冷却的关键技术之一。冷板式冷却和绝缘液全浸没式冷却等方法通过冷却液在电池组中的循环，有效地带走电池产生的热量，确保电池组在适宜的温度范围内工作。然而，与冷却相关的风险同样不容忽视。液体冷却系统需要复杂的液体流动通道和大量的连接，这增加了故障的可能性。一旦发生故障，液体冷却系统有可能导致电池组中的相邻电池短路，从而引发热失控等严重后果。
在充电电缆方面，随着充电率的提高，电缆和电气连接器的技术限制也逐渐凸显。直流快速充电器需要更大的导体来承载更高的电流，但这也会导致电缆变得笨重，不便于用户使用。液冷充电电缆通过使用较细的电线和液体冷却技术，可以有效地降低电缆和车辆电连接器直流触点处的温度，同时减轻电缆的重量，使其更易于操作和使用。
3.液冷充电系统
液冷充电系统组成：液冷充电枪（车辆插头）、冷却液、液冷电缆、整体的冷却系统（热管理系统，包含循环泵、储液箱、散热器等）、充电枪芯件流道结构、尾部电缆锁紧结构、温度控制。
2.液冷超充枪介绍
（1）充电枪结构图
常规直流充电枪通过电流一般在250A以下，超级快充充电枪通过电流一般可达500A左右，充电触头位置会产生大量热量。为降低端子周围温度，解决大电流下充电枪散热问题，通常会在端子周围添加液冷管，液冷管内循环流动硅油、水或乙二醇等高比热容液体，以此降低端子温度，保证充电枪正常工作。液冷充电枪内部结构如下图所示：
（2）冷却电缆
线缆的外形尺寸、线缆的柔软度和流道管路的强度。线缆尺寸过大或电缆太硬会影响用户体验，流道管路强度不足会导致线缆在碾压等情况下造成冷却液堵塞或管道破损漏液。
充电枪内部包含液冷电缆DC+、DC- 各一根、地线一根和若干信号线。液冷电缆一端为充电桩侧端子连接充电桩母排，另一端为充电枪端子，内置于充电枪外壳中。液冷充电枪内的端子、液冷电缆、充电桩端子三者密封连接。
液冷枪线散热原理：通过电子泵驱动冷却液流动，冷却液经过液冷线缆时，带走线缆及充电连接器的热量，回到油箱（储存冷却液）；然后再通过电子泵驱动经过散热器散发热量。
（3）接触件与接触端子
根据接触件冷却位置的选择，需要做出完善的线缆连接方案。液压系统中液体泄漏问题是业界难题，而充电枪使用环境复杂多变，拖拽移动频繁，时常发生跌落、碾压等极端情况，所以对连接位置的密封要求更高。
充电枪工作时，通过端子的电压较高、电流较大，端子位置会产生大量热量；在外壳材料的选择上通常会考虑导热塑料，以利于端子热量导出。同时，为解决充电枪端子散热问题，注意以下事项：
端子外表面镀高导热系数的材料，常采用银质材料；
利用铜材质卡槽或插孔（接触件）创建端子与导线连接；
由于充电枪插枪过程涉及机械碰撞，为固定端子和连接导线，保证枪头的防尘、防水性能，部分枪头内部还会填充高导热系数的灌封胶。
接触电阻是线缆与端子端接的一项重要质量指标，它决定着端接部位的发热量，该指标在大功率充电线上尤为重要，为降低端接部位发热量，提升载流能力，推荐线缆与接触件用超声波焊接方式。
（4）液冷板
液冷模块是液冷充电系统核心，散热原理：通过水泵驱动冷却液在液冷充电模块内部及外部散热器之间循环，带走模块热量。
液冷充电枪的散热原理是通过在充电线缆中设置液冷管道，让冷却液带走充电模块的发热量，从而降低充电过程中的温度升高。这种散热方式可以有效地保护充电线缆和充电模块，同时提高充电效率和充电速度。
（5）液冷循环系统
在整个系统中，电流、温度、冷却液流量、噪音等都需要实时监测，达到充电效率高、安全性好、低损耗、低噪音、低污染的目的。
（6）冷却液
冷却液需要同时满足低凝固点、高闪点、低粘度、高比热容、环保、绝缘等特点，冷却液选择要保证冷却效率高。
对于液冷散热系统，其冷却介质的选择也非常重要，普通的充电桩冷却液仅有“防冻”和“冷却”的作用，好的冷却液对冷却系统各部件也有一定的防腐蚀、除锈等保护作用。目前，市面上绝大部分充电桩冷却液没有自己的核心技术，这种冷却液易腐蚀、堵塞液冷板，损害水泵导致故障发生，具有很大的危害。
冷却液一般使用全氟化合物，它在自然环境中不会结冰，不可燃，绝缘，导热效果好，流动性好。在液冷电缆内部由冷却模块中的循环泵驱动，通过液冷电缆中的冷却液管道到达充电枪端子内部，并由端子经DC+/DC-液冷电缆内部，到充电桩端子流出回到冷却模块中。
（7）设计参数
大功率液冷充电枪和常规充电枪相比，最明显区别是增加了液冷冷却回路，因此在大功率液冷充电枪的设计参数中需要考虑工作压力、工作流量等方面的性能要求，以应用绝缘油冷却介质的大功率液冷充电枪为例。主要参数如下
（8）液冷充电系统性能参数
3.液冷超充的优势
1.电流更大，充电速度快。
充电桩的输出电流受限于充电枪线，充电枪线里面的铜制电缆来导电，而电缆的发热与电流的平方值成正比，充电电流越大，线缆发热也就越大，要降低线缆发热量避免过热就必须增加导线的截面积，当然枪线也就越重。当前250A的国标充电枪一般采用80mm2的电缆，充电枪整体很重，且不容易弯曲。如果要实现更大电流充电，也可以采用双枪充电，但这只是特定场合的权宜之计，大电流充电的最终解决方法只能是液冷充电枪充电。
液冷充电枪内部有电缆和水管，500A液冷充电枪的电缆通常才35mm2，通过水管内的冷却液流动来带走热量。因为电缆细，所以液冷充电枪要比常规的充电枪轻30%~40%。液冷充电枪还需配套冷却单元，冷却单元由水箱、水泵、散热器和风扇构成。水泵驱动冷却液在枪线循环流动，将热量带到散热器，再由风扇吹走，从而实现比常规自然冷却充电枪更大的载流量。
2.枪线更轻，充电装备重量轻。
传统方式会用扩大线缆截面面积的方式降低电缆发热，但供充电枪使用的线缆粗细是有上限的，这个上限决定了传统超充桩最大输出电流为250A。随着充电电流的不断增大，同等粗细的液冷线缆散热性能更好；此外，因为液冷枪线细，所以液冷充电枪比常规充电枪减重近50%。
3.发热少，散热快，安全性高。
常规充电桩及半液冷充电桩的桩体都是风冷散热，空气从一侧进入桩体，吹走电气元件、整流模块的热量，从另一侧桩体散出。空气会夹杂着灰尘、盐雾及水气并吸附在内部器件表面，导致系统绝缘变差、散热变差，充电效率低，设备寿命减少。对于常规充电桩或是半液冷充电桩来说，散热和防护是两个相互矛盾的概念，防护好则散热较难设计，散热好则防护较难处理。
▲模块散热原理
全液冷充电桩采用液冷充电模块，液冷模块正面及背面无任何风道，模块靠液冷板内部循环的冷却液与外界进行热交换，从而充电桩功率部分可以全封闭设计，将散热器外置，内部通过冷却液将热量带到散热器上，外部空气吹走散热器表面的热量。充电桩体内的液冷充电模块、电气配件等与外界环境无接触，从而可以实现IP65的防护，可靠性更高。
4.充电噪音小，防护等级更高。
常规和半液冷充电桩多依赖风冷模块进行散热，其内置的多个高转速小风扇在运行时会产生高达65db以上的噪声。加之充电桩桩体上的散热风扇，当这些充电桩满功率运行时，噪声普遍超过70dB，对周边环境造成较大影响。尤其在夜间，这种噪声极易扰民，导致运营商频繁收到投诉。
全液冷充电桩采用了更为先进的双循环散热架构。内部液冷模块通过水泵驱动冷却液循环散热，将热量转移至翅片散热器上，而外部则通过低转速大风量的风扇或空调进行散热。这种设计使得风扇的噪声远低于传统的高转速小风扇，显著降低了充电桩的整体噪声水平。
全液冷超充桩还采用了分体式散热设计，类似于分体式空调，将散热单元放置在远离人群的地方。这种设计不仅进一步降低了噪声，还能与水池、喷泉等景观设施进行热交换，实现更好的散热效果和更低的噪声水平。
5.低TCO
在考虑充电站点充电设备的成本支出时，必须全面评估充电桩的全生命周期成本（TCO）。传统风冷充电模块的充电桩通常寿命有限，不超过5年，而现代充电场站的运营租期通常长达8-10年。这意味着在充电桩的生命周期内，需要频繁更换和维护，尤其是风冷模块需要每年至少4次的人工上站清洁和维护，这无疑增加了场站的运维成本。
虽然液冷散热系统的初始投资相对较大，但考虑到其较低的后期维护与检修频率以及更长的使用寿命，其运营成本实际上更低。华为数字能源部门预测，全液冷充电系统的TCO将低于传统风冷充电系统，特别是在广泛批量应用后，其性价比优势将更为明显。
6.液冷适应环境更恶劣
根据华为的行业洞察，充电桩的工作环境正变得愈发复杂多变，涵盖了热带、海边、矿区等极端环境，这些环境带来了高温、高湿、高盐度以及多尘的恶劣条件，对充电设施的稳定运行和日常维护构成了严峻挑战。
传统的充电桩依赖空气进行热交换以实现降温，但这种方式存在显著缺陷。其内部元器件并未进行隔离，充电模块中的电路板和功率器件直接暴露于外界环境中，极易受到湿气和尘埃的侵蚀，导致模块故障频发。这种设计使得模块在湿尘和高温环境下的年失效率高达3~8%，甚至更高，严重影响了充电设施的稳定性和可靠性。
液冷技术采用了全隔离防护设计。通过冷却液与散热器之间的热交换，实现了与外部环境的完全隔绝。这种设计不仅有效延长了设备的使用寿命，而且显著提高了充电设施的可靠性。
来源网络
0人已收藏
0人已打赏
免费0人已点赞
分享
阅读下一篇
低压开关柜和低压配电箱一切都是相对的，取决于视角。同样的应用一个人认为采用开关柜，而另一个人认为需要采用配电箱。 我们的第一个目标将是解决是否采用开关柜或配电箱的普遍焦虑。开关柜比配电箱更大、更昂贵，但更可靠，这似乎很直观。为了从直观过渡到现实世界，我们建立了五个应用案例条件进行比较分析。虽然这个相对较小的分析基础并不声称在统计上是精确的，但它的结构是为了保持公平的比较。
回帖成功
经验值 +10
全部回复（0 ）
只看楼主 我来说两句抢沙发