网讯：电动汽车作为未来出行方式的重要组成部分受到了越来越多的关注。随着新能源纯电动汽车应用越来越多，新能源车“充电慢、充电难”一直是业内的关注重点。液冷超充技术作为解决新能源车“充电慢、充电难”的新技术，已成为行业竞逐的焦点。
那么，到底什么是“液冷超充”？优势在哪里？又有哪些企业？今天的这篇文章，一次性把“液冷超充”这件事儿讲个明白。
什么是液冷超充
液冷超充技术，是一种将液体冷却系统应用于电动汽车充电过程中的新能源技术。它的主要原理是通过液冷系统，冷却充电过程中产生的热量，从而提高充电效率和速度。
液冷超充桩是在电缆和充电枪之间设置专门的液体循环通道，通道内加入起到散热作用的冷却液，通过液冷系统高效带走充电线缆上的热量，从而让更细的充电线上可以加载更大的充电电流，成倍提升充电功率，达到高速充电的目的。
1、工作原理
液冷充电模块在电气原理上与传统风冷充电模块并无差异，关键是散热方式。风冷，顾名思义，用风扇吹就行了；但是液冷则不一样，既要考虑冷却液与发热器件的紧密接触，又要顾虑冷却液的导电性，不能与电气元件有任何接触；同时从液冷模块到全液冷充电桩的设计对系统研发团队的热设计能力要求极高。
2、液冷超充方案
从技术层面来看液冷超充的话，包括“半液冷”和“全液冷”两种方案，其中前者只是在充电终端配置支持大功率充电的液冷终端，因为技术相对成熟，投资成本更低一些，也是目前液冷超充的主流技术方案。
半液冷超充方案
全液冷超充方案
电池包及高压线束液冷方案
3、液冷终端
液冷终端是支撑大功率充电的刚需，包括水冷和油冷两种路径。为满足大功率充电下的散热需求，同时保持便利性、避免充电枪线过重，液冷超充桩需配置液冷充电终端(充电枪+线+冷却系统)。液冷终端按照冷却介质划分为水冷和油冷两种技术路径：
• 水冷：水冷方式冷却介质采用乙二醇+水，充电电缆内设计冷却管路，通过水泵推动冷却液的循环流动进行散热，以保持电缆的低温恒温运行，提高电缆的载流能力。
• 油冷：油冷电缆通过将电芯浸泡在油冷介质中散热，将导热电芯与冷却油直接接触并完全浸没于绝缘冷却油中，辅助循环系统从而高效地带走大功率充电产生的热量，以保持电缆的低温恒温运行。油冷介质具有更强大的热容量和导热率，相比水冷具有更高的冷却效率。但因绝缘油与电芯直接接触，存在一定安全隐患，且在低温条件下油易粘稠，一定程度限制油冷技术的推广。
从目前实际应用看，除华为、特斯拉部分采用“全液冷”方案外，其余车企普遍为“半液冷”方案；液冷终端技术方面，除小鹏采用油冷技术外，其余多选用水冷(乙二醇+水冷)方案。
4、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。
5、液冷超充枪
（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
液冷超充的优劣势
1、优势：
（1）充电更快，即充即走。充电更快当然是第一大优点，也是这一技术的主要实现目标。液冷充电桩采用了液体冷却技术，有效提升了充电过程中的散热效率，极大地提高了充电电流，从而提高充电速度，实现充电“一秒一公里”，可能实现充电速度堪比加油。由于充电桩具有较高的充电效率，可以满足大量车辆充电需求，方便车主随时进行充电。
（2）枪线更轻，使用体验更好。由于散热能力更强，无需通过加粗电缆的方式减少发热。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。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%。即便是较为柔弱的女生也能够轻松使用。
（3）设备可靠性高、使用寿命长。液冷充电桩具有较高的设备可靠性和使用寿命。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。采用液体冷却技术，液体交换热量是在一个密闭环境，充电模块与外界无直接接触，防护等级可以做到IP65，减少灰尘等接触电子器件，可靠性更高。并且液体散热，散热更均匀有效，可有效降低充电过程中设备内部的温度，减少设备故障率，提高设备使用寿命。
（4）匹配所有车型。液冷充电桩可以匹配所有车型，一般液冷超充技术采用通用的充电接口标准。无论是电动汽车、混合动力汽车还是燃料电池汽车，都可以使用液冷充电桩进行充电。充电桩可以识别车型，当车辆不能接受超级充电时，可按车辆能接受的最大电流进行充电。这使得液冷充电桩具有更广泛的应用范围和更高的使用率。
（5）充电噪音小。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，将有噪音的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。
（6）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。
（7）促进电动汽车市场普及。当新能源车充电难的问题解决，用户体验感将得到极大的的提升，缓解用户对于长时间充电的疑虑，加速了充电设施的建设和覆盖范围的扩大，推动了更多用户选择购买电动汽车。
2、劣势：
（1）目前全液冷超充桩相对于传统风冷充电桩，全液冷超充桩的成本更高。这个全面普及之后可能可以通过体量降低成本。
（2）目前在高温环境下，液体的散热性能会有一定的影响，进而降低充电效率。
（3）维护可能更复杂，液冷超充系统需要定期检查、清洗和更换液体，增加了维护难度。
（4）电池寿命与质量方面的技术发展。超充不仅是充电桩可以输出，也需要车辆电池可以承受。根据经验，过快充放电时会对电池寿命有一定影响。虽然，目前有企业供应3C、4C等超快充动力电池，但技术成熟度需要进一步应用检验，更何况目前慢充也出现不少车辆充电时着火情况。希望充电加快的同时电池的安全性也全面提高，同时电池寿命也得到保障。
（5）这么大功率的充电设备，一般一个充电站需要多台充电桩，因此，超充站对配电网的供电需求甚至对电网的冲击也要考虑。不过光储充一体化充电站也是一个可行的解决方案，其原理是将光伏发电与储能作为补充，即电价便宜、供电充足时储备电量，电价贵时和电量需求大时，则使用储能电量，一方面能减少超级快充对电网的直接影响，缓解用电压力，同时也能降低用电成本。
液冷超充的企业
1、华为数字能源——华为全液冷超充
华为全液冷超充，融合光储，打造极致体验、极高质量、极佳收益、长期演进的充电基础设施。全液冷超充解决方案包含超充主机和充电终端，液冷超充主机（CE）最大输出功率720kW，创新的全液冷设计，设备使用寿命长，低故障率减少运维成本。
2、盛弘股份——800kW天玑柔性共享超充堆
盛弘800kW天玑柔性共享超充堆，输出电压可达1000V，拥有超充600A大电流，可持续2小时以上稳定电流输出，双枪并充最大1200A，充电1秒钟，续航不止1公里，完全覆盖当前超充车型的充电需求。
3、ABB——480kW大功率液冷超充
ABB 480kW大功率液冷超充设备，最大输出功率为480kW，峰值输出电流高达650A，可兼容未来800V及以上的高电压平台的新车型，实现充电5分钟续航200公里，同时为四辆车进行充电，减少充电排队等候时间。
4、星星充电 ——北极四代液冷超充分体桩
北极四代液冷超充分体桩，产品整流柜与充电终端均采用全新液冷技术。单枪最大充电电流可达700A。针对公共充电的离散特性，通过DPA动态功率分配技术的研发，可实时计算充电车辆的需求功率、可调用的模块资源、模块效率曲线，结合高效率模块的批量应用，提升系统资源利用率10%以上，提升运营收益10%以上。
5、绿能慧充
绿能慧充大功率群充系统兼容超级液冷终端，支持1000V电压平台，电流输出最大可达600A，单枪最大功率可达800kW，适配未来更多车型的充电需要，保证技术的持续领先性，实现了1秒1公里的充电速度。
6、特来电
特来电液冷直流充电终端可支持电动汽车在10分钟内完成0-80%的补能过程，充电功率最快可达600kW，需与群充系列中的充电箱变/群控箱配合使用，为电动汽车带来加油般的充电体验。
7、英飞源——800kW超大功率分体式全液冷储能充电系统
800kW全液冷储能超充系统采用分仓式设计，由配电仓、功率仓及散热仓构成。功率仓是全液冷储能超充系统的核心，可根据实际场景配电需求配置液冷ACDC模块(接电网)或是液冷DCDC模块(接储能电池)，配电仓内有交流母线和直流母线，根据模块的配置来搭配配电单元，此方案可以实现电网交流输入和电池直流输入同时给车辆充电，减轻大功率液冷超充对配电网的压力。
8、永联科技 ——640kW 液冷分体式直流充电堆
永联科技640kW液冷分体式直流充电堆，液冷终端充电枪最大输出电压1000Vdc，最大输出电流640A，标准产品包括液冷主机部分+液冷终端，客户也可可配置主机+液冷终端+风冷终端的模式。该产品主机部分采用标准40kW模块，风冷降噪设计模式
液冷超充未来趋势
液冷超充处于起步阶段，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，主要需要解决大功率充电桩电源到充电枪的线缆连接。
目前我国大功率液冷超充桩渗透率仍较低，这是因为液冷充电枪线成本占比较高，根据公开信息，液冷充电桩均价约为0.4元/W，240kW快充桩价格约9.6万元，目前液冷充电枪线均价约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组件。
未来，液冷超充技术将持续加速渗透。液冷超充面临着投入成本过高、设备利用率和投资回报率较低等困难。而要解决这些难题，首先，可以通过技术创新来降低设备生产成本，提高生产效率，从而降低投入成本；其次，加强市场调研，根据实际需求合理规划产品方案，提高设备利用率，进而提高投资回报率；另外，还可以通过政府支持政策、产业资本引导等方式降低投资风险，吸引更多资金进入该领域，推动液冷超充技术的发展与普及。
大功率液冷超充技术的发展与布局，任重而道远。需要多方配合，共同努力，形成合力，才能更好地推动行业发展，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。
