液冷散热——充电桩市场的未来趋势

      【前言】受国际形势的影响，2022年石油能源价格节节攀升。与此同时，我国承诺2030年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前努力实现碳中和。在综合因素的推动下，新能源汽车成为未来汽车主流。鉴于大环境的发展，新能源汽车的基础配套设施——充电桩市场也成为了各大企业关注的重点。

      2022年中国经济网8月3日最新数据：国家能源局召开2022年三季度网上新闻发布会。据介绍，1-6月全国新增130万台充电桩，是去年同期的3.8倍。当下，市面上充电产品类型主要分为两类：液冷充电产品和风冷充电产品，主要区别在于产品采用的不同散热方式。

       今天小编和大家一起来探究一下充电桩的风冷和液冷的区别和优劣，让你在“充电桩冷却方案”设计路上少走弯路。

       相比于其他电源，充电桩的系统散热量要大的多，对系统热设计要求极为严格。

       直流充电桩的功率范围在30KW、60KW和120KW，目前最高可到500-600KW。效率普遍在95%左右，那么其中5%就转化为热损耗，其热损耗将是1.5KW、3KW和6KW。对于户外设备，这些热量必然要排出设备之外，否则将会加速设备的老化，同时需要做好防水防尘的处理，以防出现电子设备短路和信号紊乱的情况。

       为了直观地让大家了解充电桩在正常工作时产生的热值，我们以功率为60KW充电桩和通信电源柜做对比：目前行业主流模块效率标称95%，以60KW系统为例，仅模块散热量就达到60*0.05*1000=3000W，这意味着充电桩在充电过程中，产生的热量是同等体积条件下通信户外机柜散出热量的3倍。由此可以看出充电桩在充电过程中产生热量之大，若不及时散出，会造成极大地安全事故，因此，散热问题是充电桩系统推广建设必须解决的难题之一!
       目前，充电桩的主流散热方式主要包括直通风强制冷却、液冷和热管的散热（整机封闭，采用风冷模块）方式。直通风是当下国内充电模块的主流散热方式，但正在往液冷转型。而液冷散热在北美和欧洲市场已经大量应用，成为业态主流。
       根据风冷和水冷的不同设计，小编做了一份简单的优劣对比表格，可更直观地对比两种散热方式的优缺点。
       适用范围 多用30kW以下充电模块 适用30kW以上充电模块
       优劣对比 成本低，安装简便，能耗较少；故障率高，后期运营维护成本高，使用寿命3-5年 故障率低，后期运营维护成本低，使用寿命5-10年
       通过外部空气强制散热的风冷充电产品极易受到盐雾、腐蚀性气体影响，风道内粉尘堆积，势必影响散热、模块长时间稳定运行，带来降额或损坏，充电设备硬件故障中，一半以上是充电模块故障，部分场站充电模块故障率高达10%以上，主要就是环境腐蚀和湿尘导致。 液冷散热，在系统上增加了液冷环路，冷却单元可以与模块风道分离，关联性较弱，不必跟着模块安装位置走，提供了更高的防护，有助于降低因盐雾、灰尘、绵絮、气候等环境因素影响而产生故障造成的经济损失；同时减少了人工定期给模块检修、除尘的时间，降低维护成本。
       从图中，我们了解到风冷散热主要是通过外部空气强制散热，这种形式导致户外灰尘易进入柜内污染精密元器件。若发热体散热不强，热量易积聚在发热体内，即使外界散热力度再大，效果都有限。目前也有公司采用封闭式冷热隔离风道技术来规避上述缺点，并已应用到实际的充电桩中。

       对于充电运营商来说，充电桩是他们用来赚钱的生产工具，除了运营收入外，产品质量、使用寿命、售后维护成本等都是影响最终收益的重要因素，运营商要做的就是在其生命周期内挖掘最大经济价值，因此一次性的购置成本已经不再是运营商考虑的首要问题，使用寿命、后期运营维护成本成为运营商综合考虑的重点方面。
       相较风冷充电产品的局限性，液冷充电产品逐渐登上舞台并占据充电市场重要一席。
       那么北美和欧洲市场已经大量应用的充电模块液冷散热又有哪些特性？从设备全生命周期看，液冷模块无疑综合成本更低。相较于风冷散热，液冷散热拥有更强的散热能力、更高的效能、更低的功耗和更强的输出电压。
       散热能力：模块器件降温相较强制风冷模块低10~20℃。
       效能：最高效率＞96%，综合效率＞93%。如一个30kW的模块按年使用300天，每天20%的利用率，每提高一个点每年可节约450kWh电量，降低运营成本（OPEX）。
       功耗：待机功耗小于10W。
       输出电压：模块输出电压可达1000V，更符合超级充的建设布局趋势。
       以特斯拉Supercharger V3采用液冷电缆为例，其冷却剂泵位于白色SC档位的底座。外观与上一代外观基本一致，唯一不同之处在于充电电缆看起来更细了，并实现了更高的充电效率，具体数据为：功率转换效率（V3为96％，V2为92％）和更低的成本。总交流输入为438kVA，526A，最大可支持250kW的输出功率。任何额外的功率可以在机柜之间共享。站点主控制器为4G LTE，用于检测汽车的消耗功率和计费。         目前，液冷散热已成为欧美充电市场的主流，国内充电模块也一直在潜心研发向液冷散热转型。液冷散热充电桩势必成为新能源电动汽车充电方案最可靠的选择。

        要使充电桩冷却效果达到最佳，高品质液冷水泵的选择也非常重要。多浦乐充电桩冷却水泵拥有30000小时长寿命，免维护，零维修，支持储存温度-40~80度、使用温度-30~50度、介质温度-30~90度的工况，从而为新能源电动汽车提供稳定可靠的充电方案。同时还具有智能控制功能，可实现5V/PWM调速、 FG转速信号反馈等功能，可定制空转、缺水、堵转、过流、反接、过压六大保护功能。

       凭借稳定的性能、丰富的产品选择，多浦乐充电桩冷却水泵吸引了充电桩行业的广泛关注，并成功与多家巨头企业达成战略合作关系，如TOPSFLO TL-B10四线智能控制水泵成功配套于德国名企、国内上市企业项目，TOPSFLO TA60智能控制款已运用于澳大利亚名企及国内名企产品。还有多款冷却水泵受到众多充电桩生产企业青睐。欢迎更多充电桩客户前来洽谈，多浦乐工程师将为您推荐最合适的冷却水泵方案。