充电5分钟,续航300公里?充电桩液冷超充技术是怎样的黑科技

作者:兰洋科技    浏览量:6180    时间:2023年08月28日    标签: 液冷电动车 液冷充电桩 液冷超充

“充电5分钟,通话2小时”这一手机行业让人印象深刻的广告语,如今已经“卷”到了新能源电动汽车充电领域了。“充电5分钟,续航300公里”,现在已经成为了现实,新能源车“充电慢”的难题似乎得到了回应。液冷超充技术作为解决新能源车“充电难”的新技术,已成为行业竞逐的焦点。今天的这篇文章,就带大家了解液冷超充这一技术并且分析其市场现状和未来趋势,希望能够给感兴趣的人士一些启发和帮助。

01什么是“液冷超充”?

工作原理:

液冷超充,就是在电缆和充电枪之间设置一个专门的液体循环通道,通道内加入起散热运用的液冷却液,通过动力泵推动冷却液循环,从而把充电过程中产生的热量带出来。

系统功率部分采用液冷散热,与外界环境无空气交换,故可实现IP65的设计,同时系统采用大风量风扇散热噪声低,环境友好性高。

02液冷超充有哪些优势?

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。

▲常规国标充电枪

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。

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。常规充电桩及半液冷充电桩内置风冷充电模块,风冷模块内置多个高转速小风扇,运行噪声达到65db以上,充电桩桩体上还有散热风扇,当前采用风冷模块的充电桩满功率运行时噪声基本都在70dB以上,白天影响不大,夜间则十分扰民。所以充电站点噪声大是运营商被投诉最多的问题,被投诉就得整改,但整改成本高,效果却十分有限,到最后不得不降功率运行以降噪。

全液冷充电桩采用双循环散热的架构,内部液冷模块靠水泵驱动冷却液循环散热,将模块发热转移到翅片散热器上,外部则是靠低转速大风量风扇或是空调来将散热器上热量散走,低转速大风量的风扇噪声较高转速的小风扇低得多。全液冷超充桩还可以采用分体式散热设计,与分体式空调类似,将散热单元放置于远离人群的地方,甚至还可以跟水池、喷泉进行热交换来达到更好的散热效果及更低的噪声。

5.低TCO

充电站点充电设备的成本支出得从充电桩全生命周期成本(TCO)来考虑,传统采用风冷充电模块的充电桩寿命一般不超过5年,但目前充电场站运营的租期是8-10年,这意味着在场站运营周期内至少需要更换一次充电设备。反观全液冷充电桩使用寿命至少10年以上,可以覆盖场站的全生命周期。同时相比于采用风冷模块的充电桩需要频繁的开柜除尘、维护等操作,全液冷充电桩只需要在外置散热器积尘后进行冲洗,维护简单。

全液冷充电系统的TCO要低于传统采用风冷充电模块的充电系统,且随着全液冷系统的广泛批量应用,其性价比优势将更为明显。

03液冷超充的市场现状

根据中国充电联盟最新数据显示,2023年2月比2023年1月公共充电桩增加3.1万台,2月同比增长54.1%。截至2023年2月,联盟内成员单位总计上报公共充电桩186.9万台,其中直流充电桩79.6万台、交流充电桩107.2万台。

事实上,随着新能源汽车渗透率不断提高,充电桩等配套设施快速发展,液冷超充这一新技术已成为业界竞逐焦点。许多新能源车企、桩企也纷纷开始对超充进行技术研发与布局。

▲全国首个600KW高速服务区液冷超充站

特斯拉是业界最早批量部署液冷超充桩的车企,当前已在国内部署超1500个超充站点共计10000台超充桩。特斯拉V3款超充桩采用全液冷设计,液冷充电模块及液冷充电枪,单枪最大250kW/600A充电,15分钟即可增加250公里的续航里程,而即将批量部署的V4款充电桩更将充电功率增大到了单枪350kW。

▲特斯拉全液冷超充系统

随之,保时捷Taycan在全球首次推出800V高电压电气架构,并支持350kW大功率快充;

长城沙龙机甲龙2022全球限量版,电流可达600A,电压可达800V,峰值充电功率是480kW;

广汽埃安AION V,峰值电压可达1000V,电流可达600A,峰值充电功率同样为480kW;

小鹏G9,800V碳化硅电压平台量产车,适用于480kW超快充;

……

目前,国内入局液冷超充系统市场的充电桩核心企业主要有英可瑞、英飞源技术、ABB、锐速智能科技、动力源、星星充电、特来电等。

例如,深圳英飞源技术有限公司推出了 640kW 分体式液冷超充系统,采用 40kW液冷充电模块,600A 液冷充电枪,可以给未来的乘用车480kW 超级充电,实现充电5分钟,续航200多公里。

▲英飞源液冷电能变换模块系列产品

特来电的液冷超充桩目前已经在广州、深圳等主要城市布局,该充电桩最高充电功率可达 600kW,充电 5 分钟便能给车辆增加 300 公里+的续航里程,且能兼容多款车型。

▲特来电最大功率600KW超充桩产品参数

星星充电主推480kW超充,可实现充电12.5分钟,续航500公里。

04液冷超充未来趋势如何?

液冷超充领域处于起步阶段,潜力大,发展前景广阔。液冷是解决大功率充电的优异方案。大功率充电桩电源的设计和生产国内外已不存在技术问题,需要解决由大功率充电桩电源到充电枪的线缆连接。

但是,我国高功率液冷超充桩渗透率仍较低。这是因为液冷充电枪先成本占比较高,快充桩2025年将迎来千亿市场空间。根据公开信息,充 电桩均价约为0.4元/W,推算240kW快充桩价格约9.6万元,根据日丰股份发布会中的液冷充电枪线价格2万元/套,推算液冷充电枪成本约占充电桩成本21%,成为仅次于充电模块的成本最高组件。预计随着新能源快充车型保有量提升,2025 年我国高功率快充桩市场空间约1334 亿元。

未来,液冷超充技术将持续加速渗透。

大功率液冷超充技术的发展与布局,任重而道远。这其中需要车企、电池企业、桩企等多方配合,只有这样才能更好地助力中国电动汽车产业发展,进一步推进有序充电和V2G,助力节能减排、低碳绿色发展,加速实现“双碳”战略目标。

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