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【前言】受國際形勢的影響，2022年石油能源價(jià)格節(jié)節(jié)攀升。與此同時(shí)，我國承諾2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，2060年前努力實(shí)現(xiàn)碳中和。在綜合因素的推動下，新能源汽車成為未來汽車主流。鑒于大環(huán)境的發(fā)展，新能源汽車的基礎(chǔ)配套設(shè)施——充電樁市場也成為了各大企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。
2022年中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)8月3日最新數(shù)據(jù)：國家能源局召開2022年三季度網(wǎng)上新聞發(fā)布會。據(jù)介紹，1-6月全國新增130萬臺充電樁，是去年同期的3.8倍。當(dāng)下，市面上充電產(chǎn)品類型主要分為兩類：液冷充電產(chǎn)品和風(fēng)冷充電產(chǎn)品，主要區(qū)別在于產(chǎn)品采用的不同散熱方式。
今天小編和大家一起來探究一下充電樁的風(fēng)冷和液冷的區(qū)別和優(yōu)劣，讓你在“充電樁冷卻方案”設(shè)計(jì)路上少走彎路。
散熱是充電樁建設(shè)必須解決的難題
相比于其他電源，充電樁的系統(tǒng)散熱量要大的多，對系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)要求極為嚴(yán)格。
直流充電樁的功率范圍在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%就轉(zhuǎn)化為熱損耗，其熱損耗將是1.5KW、3KW和6KW。對于戶外設(shè)備，這些熱量必然要排出設(shè)備之外，否則將會加速設(shè)備的老化，同時(shí)需要做好防水防塵的處理，以防出現(xiàn)電子設(shè)備短路和信號紊亂的情況。
為了直觀地讓大家了解充電樁在正常工作時(shí)產(chǎn)生的熱值，我們以功率為60KW充電樁和通信電源柜做對比：目前行業(yè)主流模塊效率標(biāo)稱95%，以60KW系統(tǒng)為例，僅模塊散熱量就達(dá)到60*0.05*1000=3000W，這意味著充電樁在充電過程中，產(chǎn)生的熱量是同等體積條件下通信戶外機(jī)柜散出熱量的3倍。由此可以看出充電樁在充電過程中產(chǎn)生熱量之大，若不及時(shí)散出，會造成極大地安全事故，因此，散熱問題是充電樁系統(tǒng)推廣建設(shè)必須解決的難題之一!
風(fēng)冷和液冷是市場主流散熱方式
目前，充電樁的主流散熱方式主要包括直通風(fēng)強(qiáng)制冷卻、液冷和熱管的散熱（整機(jī)封閉，采用風(fēng)冷模塊）方式。直通風(fēng)是當(dāng)下國內(nèi)充電模塊的主流散熱方式，但正在往液冷轉(zhuǎn)型。而液冷散熱在北美和歐洲市場已經(jīng)大量應(yīng)用，成為業(yè)態(tài)主流。
根據(jù)風(fēng)冷和水冷的不同設(shè)計(jì)，小編做了一份簡單的優(yōu)劣對比表格，可更直觀地對比兩種散熱方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
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對比項(xiàng)目 |
風(fēng)冷 |
液冷 |
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適用范圍 |
多用30kW以下充電模塊 |
適用30kW以上充電模塊 |
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優(yōu)劣對比 |
成本低，安裝簡便，能耗較少；故障率高，后期運(yùn)營維護(hù)成本高，使用壽命3-5年 |
故障率低，后期運(yùn)營維護(hù)成本低，使用壽命5-10年 |
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通過外部空氣強(qiáng)制散熱的風(fēng)冷充電產(chǎn)品極易受到鹽霧、腐蝕性氣體影響，風(fēng)道內(nèi)粉塵堆積，勢必影響散熱、模塊長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，帶來降額或損壞，充電設(shè)備硬件故障中，一半以上是充電模塊故障，部分場站充電模塊故障率高達(dá)10%以上，主要就是環(huán)境腐蝕和濕塵導(dǎo)致。 |
液冷散熱，在系統(tǒng)上增加了液冷環(huán)路，冷卻單元可以與模塊風(fēng)道分離，關(guān)聯(lián)性較弱，不必跟著模塊安裝位置走，提供了更高的防護(hù)，有助于降低因鹽霧、灰塵、綿絮、氣候等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生故障造成的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)減少了人工定期給模塊檢修、除塵的時(shí)間，降低維護(hù)成本。 |
從圖中，我們了解到風(fēng)冷散熱主要是通過外部空氣強(qiáng)制散熱，這種形式導(dǎo)致戶外灰塵易進(jìn)入柜內(nèi)污染精密元器件。若發(fā)熱體散熱不強(qiáng)，熱量易積聚在發(fā)熱體內(nèi)，即使外界散熱力度再大，效果都有限。目前也有公司采用封閉式冷熱隔離風(fēng)道技術(shù)來規(guī)避上述缺點(diǎn)，并已應(yīng)用到實(shí)際的充電樁中。
突破局限，液冷散熱綜合成本更低
對于充電運(yùn)營商來說，充電樁是他們用來賺錢的生產(chǎn)工具，除了運(yùn)營收入外，產(chǎn)品質(zhì)量、使用壽命、售后維護(hù)成本等都是影響最終收益的重要因素，運(yùn)營商要做的就是在其生命周期內(nèi)挖掘最大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此一次性的購置成本已經(jīng)不再是運(yùn)營商考慮的首要問題，使用壽命、后期運(yùn)營維護(hù)成本成為運(yùn)營商綜合考慮的重點(diǎn)方面。
相較風(fēng)冷充電產(chǎn)品的局限性，液冷充電產(chǎn)品逐漸登上舞臺并占據(jù)充電市場重要一席。
那么北美和歐洲市場已經(jīng)大量應(yīng)用的充電模塊液冷散熱又有哪些特性？從設(shè)備全生命周期看，液冷模塊無疑綜合成本更低。相較于風(fēng)冷散熱，液冷散熱擁有更強(qiáng)的散熱能力、更高的效能、更低的功耗和更強(qiáng)的輸出電壓。
散熱能力：模塊器件降溫相較強(qiáng)制風(fēng)冷模塊低10~20℃。
效能：最高效率＞96%，綜合效率＞93%。如一個(gè)30kW的模塊按年使用300天，每天20%的利用率，每提高一個(gè)點(diǎn)每年可節(jié)約450kWh電量，降低運(yùn)營成本（OPEX）。
功耗：待機(jī)功耗小于10W。
輸出電壓：模塊輸出電壓可達(dá)1000V，更符合超級充的建設(shè)布局趨勢。
以特斯拉Supercharger V3采用液冷電纜為例，其冷卻劑泵位于白色SC檔位的底座。外觀與上一代外觀基本一致，唯一不同之處在于充電電纜看起來更細(xì)了，并實(shí)現(xiàn)了更高的充電效率，具體數(shù)據(jù)為：功率轉(zhuǎn)換效率（V3為96％，V2為92％）和更低的成本。總交流輸入為438kVA，526A，最大可支持250kW的輸出功率。任何額外的功率可以在機(jī)柜之間共享。站點(diǎn)主控制器為4G LTE，用于檢測汽車的消耗功率和計(jì)費(fèi)。
多浦樂高品質(zhì)液冷水泵獲多家巨頭青睞
目前，液冷散熱已成為歐美充電市場的主流，國內(nèi)充電模塊也一直在潛心研發(fā)向液冷散熱轉(zhuǎn)型。液冷散熱充電樁勢必成為新能源電動汽車充電方案最可靠的選擇。
要使充電樁冷卻效果達(dá)到最佳，高品質(zhì)液冷水泵的選擇也非常重要。多浦樂充電樁冷卻水泵擁有30000小時(shí)長壽命，免維護(hù)，零維修，支持儲存溫度-40~80度、使用溫度-30~50度、介質(zhì)溫度-30~90度的工況，從而為新能源電動汽車提供穩(wěn)定可靠的充電方案。同時(shí)還具有智能控制功能，可實(shí)現(xiàn)5V/PWM調(diào)速、 FG轉(zhuǎn)速信號反饋等功能，可定制空轉(zhuǎn)、缺水、堵轉(zhuǎn)、過流、反接、過壓六大保護(hù)功能。
憑借穩(wěn)定的性能、豐富的產(chǎn)品選擇，多浦樂充電樁冷卻水泵吸引了充電樁行業(yè)的廣泛關(guān)注，并成功與多家巨頭企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，如TOPSFLO TL-B10四線智能控制水泵成功配套于德國名企、國內(nèi)上市企業(yè)項(xiàng)目，TOPSFLO TA60智能控制款已運(yùn)用于澳大利亞名企及國內(nèi)名企產(chǎn)品。還有多款冷卻水泵受到眾多充電樁生產(chǎn)企業(yè)青睞。歡迎更多充電樁客戶前來洽談，多浦樂工程師將為您推薦最合適的冷卻水泵方案。