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質用車:快速補能關鍵一環 液冷超充技術解析

2024-07-04談車

隨著高壓平台、固態電池等技術不斷發展,新能源汽車已然具備了快速充電的先決條件。然而,受到充電樁技術發展緩慢、傳統風冷充電樁散熱效果不理想等因素限制,新能源汽車的充電速度始終難以實作突破,車主的補能焦慮逐漸從車端轉移到樁端。近年來,隨著液冷超充技術的出現,使得「充電5分鐘,續航300公裏」成為了可能。那麽,液冷超充技術有什麽優點?未來能否成為主流?

01 液冷超充技術的工作原理


液冷超充技術的主要原理是透過液體冷卻系統,對充電過程中產生的熱量進行冷卻,從而提高充電效率和速度。這項技術的核心在於高效的液體冷卻系統,系統由多個關鍵元件組成,包括散熱器、冷卻液、泵和管道網路。其中,作為整套系統最重要的元件之一,冷卻液包括多種型別。如水冷,即用水或水與防凍劑混合物作為冷卻液;油冷,即使用特種油作為冷卻介質,以及氟碳化合物、無機鹽溶液、合成液體冷卻液等。

目前市面上主流的液冷超充方案通常采用常規風冷模組主機櫃+液冷充電槍的組合方式,以實作高電流的超快充電。例如,常規1拖8的分體式充電系統設定了一個液冷充電介面,這樣的設計能夠有效地降低充電時的溫度,提高充電效率,並且更好地控制充電時的熱量,確保充電安全和穩定性。值得一提的是,液冷超充技術適用於各種型別的電池,包括鋰離子電池、鎳氫電池等。由於其高效穩定的充電效能和廣泛的套用領域,正逐漸成為充電技術的新趨勢。

02 與傳統充電樁相比,全液冷超充樁有哪些優勢


1、電流更大,充電速度快: 液冷超充方案中透過液冷槍線的技術套用,實作比風冷充電槍更大的載流量,充電速度更快。液冷超充裝置最高輸出功率可達600kW,電流是普通快充槍的2.4倍,充電5分鐘,即可實作車輛續航超過250公裏(具體情況還要根據車輛的BMS系統的即時判斷為準)。

2、充電噪音更低: 傳統風冷充電樁及半液冷充電樁內建風冷充電模組,模組內建多個高轉速小風扇,執行雜訊超65db。此外,充電樁上也包含散熱風扇,當前使用風冷充電樁滿功率執行時雜訊通常在70dB以上。而全液冷充電樁采用雙迴圈散熱的架構,內部液冷模組靠水泵驅動冷卻液迴圈散熱,將模組發熱轉移到翅片散熱器上;外部則是靠低轉速大風量風扇或是空調來將散熱器上熱量散走,低轉速大風量的風扇雜訊較高轉速的小風扇低得多,裝置執行時的噪音汙染平均降低50%以上,一般控制在60dB以內,相當於人們正常交談的音量。

3、安全性更高: 對於傳統風冷充電樁或半液冷充電樁來說,散熱和防護是兩個相互矛盾的因素。通常來說,防護效果好則散熱困難,散熱效果好則防護困難。全液冷充電樁采用液冷充電模組,正面和背面是無風道設計,透過液冷板內部的冷卻液與外界進行熱交換,使得充電樁功率模組部份可以采用全封閉設計,可以隔絕外界的灰塵、雜物、易燃易爆瓦斯等,也可以有效地防止液體泄漏,故障風險極大降低。由於液冷充電模組和電氣配件與外界環境無接觸,全液冷充電樁可以實作IP65(高於國家標準IP54)的防護等級,可靠性更高。

4、槍線更輕,使用體驗好: 由於電纜的發熱與電流的平方值成正比,為了降低線纜發熱量,避免過熱,必須增加導線的截面積,導致傳統風冷充電樁槍線的重量增加。而液冷充電槍透過內部的水管和冷卻液,能夠帶走電纜產生的熱量,從而實作更大的電流傳輸。與常規充電槍相比,液冷充電槍的電纜更細,重量也減輕30%-40%,彎折更容易,操作更輕松,使用體驗更好。

5、營運成本較低: 充電站的營運成本通常需考慮充電樁的全生命周期,傳統風冷充電樁的壽命一般在5-10年,目前多數充電站營運的周期是8-10年,這意味著期間至少需更換一次充電裝置。而全液冷充電樁由於裝置工作溫度低、零部件故障率小,因此裝置使用壽命也更長,一般可使用10年以上,可避免二次投資。同時,相比傳統風冷充電樁,全液冷充電樁只需要在外接散熱器積塵後進行沖洗,清潔維護頻率低,能源消耗少,整體的維護成本具有明顯優勢。

03 液冷超充的市場機遇與挑戰


1、廣闊的市場前景

據相關機構預測,到2025年,國內汽車市場將會有150款以上的高壓超充車型,新能源汽車即將跨入超充時代。隨著市場對充電速度的要求變得越來越高,液冷超充技術以其快速充電、電池保護等優勢火速成為了市場的熱門選擇。華為、吉利、小鵬和理想等汽車制造商先後在全國各地部署了液冷超充站,以提升使用者體驗。

特斯拉是業界最早批次部署液冷超充站的車企,當前已在國內部署超1500個超充站點共計10000台超充樁;華為數位能源助力打造的318川藏超充綠廊的多個全液冷超充站,其最大輸出功率600kW,最大電流600A,號稱「一秒一公裏」;吉利旗下的威睿能源釋出的第三代液冷極充產品V3,最大輸出電流達到800A,最大電壓1000V,單槍峰值800kW,是目前全球單槍輸出功率最高的全液冷充電樁。此外,還有小鵬、理想也在全國各地部署了液冷超充站。

2、大規模推廣仍有難度

液冷超充技術雖然具有安全穩定、充電效率高等諸多優勢,但仍然面臨著投入成本過高,裝置利用率低以及適配性差等挑戰。

(1)前期投入成本高。 液冷超充樁雖然可以透過配置儲能解決電網容量不足、調節電網負荷的問題,但也增加了較多的初始投資成本。以華為全液冷超充終端為例,一台600kW的全液冷超充價格高達60萬元,而普通120kW的風冷充電樁價格只有3-5萬元。

(2)裝置利用率低。 液冷超充樁目前主要布局在高速公路上,解決長途駕駛快速補能的剛需。而對於一般城區使用來說,普通風冷充電樁的功率已經足以滿足新能源汽車的補能需求。因此,在支持超快充的車型市場占有率沒有明顯提升前,液冷超充樁在城區的利用率很可能不高。

(3)超充設施缺少統一的行業標準。 由於目前超充設施沒有統一的行業標準,加之新能源汽車超充技術不斷叠代發展,車企推出的超充車型與超充樁之間的匹配可能存在問題,需要車企向第三方超充樁開放超充技術協定才能實作真正的高效充電。

總結

液冷超充技術作為一種新型的充電技術,具有充電時間短、噪音低、使用壽命長等優勢,有望成為未來新能源汽車充電技術的發展方向之一。雖然現階段該技術還存在一些阻礙發展的問題,但隨著車企、電池企業、樁企等多方配合,加之國家政策不斷完善,相信這些問題也將得到有效地解決。

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