一年一度的春节伴随着一年一度的春运，电动汽车长途驾驶的充电问题一直是车主们心中难以抹去的痛。尽管近年来电动汽车的续航里程及充电基础设施的建设都取得了巨大的进步，但动辄500公里以上的路程使得回家的旅途多了几分焦虑。
01 液冷超充的趋势
截至2022年底，全国有3亿多辆燃油乘用车，配套11万个加油站200万条左右加油枪，车枪比为150:1；相比之下，当前我国电动乘用车大概有1300万辆，充电桩却有521万台，其中公共运营直流桩为76.1万台，车与快充桩比为17.1:1。每辆电动车所拥有的公共快充桩资源比燃油车多得多，即便这样电动车主也不敢长途行驶，原因在于燃油车加油时间大概5分钟左右，而新款主流电动车快充至少也需要半小时到1小时。
解决快充站排队问题的关键在于实现5分钟充电，即采用大功率液冷超充。
国内主流车企均已推出或是即将推出支持800V平台的超充车辆，实现480kW充电5分钟增加200公里续航的体验，同时也示范性配套建设了支持单枪480kW充电的液冷超充桩。但现有液冷超充桩多是在传统风冷充电桩基础上采用液冷充电枪来实现最大600A的充电输出，我们暂且称之为半液冷超充桩。半液冷超充桩的功率部分为强制风冷散热，随着充电功率的增大，噪声也增大，同时因空气流动贯穿桩体，充电桩的可靠性难以保障，后期维护成本较高。与之对应的是全液冷超充桩，全液冷超充桩采用液冷充电模块、液冷充电枪，系统整体采用液冷散热设计，具有充电电流大、噪声小、可靠性高的特点。全液冷超充系统是今后液冷超充的发展方向。
02 全液冷充电的优势
优势一：大电流
充电桩的输出电流受限于充电枪线，充电枪靠枪线里面的铜质电缆来导电，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。
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。
优势二：高可靠
充电桩的可靠性很大程度上取决于充电模块的可靠性，即受运行的外界环境影响较大。
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。
严重污染的风冷散热模块
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。
优势三：低噪声
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。
优势四：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 全液冷充电的原理
全液冷充电系统采用液冷充电模块、液冷充电枪，系统整体采用液冷散热。如图为一体式全液冷充电系统工作原理，液冷充电枪和液冷充电模块共用冷源。液冷散热系统由水箱、水泵、散热器和风扇构成。水泵驱动冷却液在液冷模块的液冷板、液冷枪线之间流动，将热量带至散热器处，然后通过大风量风扇吹走，冷却液降温后再回到水箱，通过水泵反复循环散热。
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。
04 英飞源技术-液冷充电产品
英飞源为国内最早致力于液冷电能变换模块、全液冷充电系统产品开发并实际批量应用的企业，当前公司有液冷电能变换模块、全液冷充电系统全系列产品及基于各种应用场景的解决方案。
液冷模块
经过数代的液冷模块产品迭代及技术积累，当前英飞源液冷电能变换模块覆盖了LRG系列充电模块、LCG系列DCDC直流变换模块、LBG系列ACDC双向变换模块三大系列，可以满足液冷超充、储能充电等各类液冷系统应用。
英飞源技术-液冷电能变换模块系列产品
液冷电能变换模块具有低噪声、高可靠的优点，英飞源更是将同一功率等级的充电模块、DCDC直流变换模块、ACDC双向模块统一尺寸、接口设计，从而使得在超充系统、储充系统的设计过程中可以进行统一的结构、散热等设计，在具体应用时再根据实际情况来配置充电模块或是储充模块，实现系统设计的高兼容性。
液冷超充系统
针对中等功率的快充应用，英飞源推出了如图所示的一体式240kW全液冷快充系统，系统配置6个40kW液冷充电模块，一把250A常规充电枪及一把500A液冷充电枪。液冷输出端口可实现240kW满功率输出，给400V平台的乘用车（特斯拉、极氪等）最大500A充电。同时系统噪声极低、可靠性高、枪线轻，可广泛应用于居民区、办公区、品牌充电站等高档次充电场所。
全液冷快充系统
针对大功率超充应用，英飞源推出了下图所示640kW分体式全液冷超充系统，该系统采用分体式设计，由液冷电源柜及液冷充电终端构成。液冷电源柜侧方散热，功率部分防护等级可达IP65；液冷充电终端之间功率动态分配，单枪均可实现480kW最大功率输出，实现充电5分钟增加200+公里续航里程。系统具有噪声低、可靠性高、维护简单等优点，可广泛应用于各类超充场站及品牌充电站，给车主提供优质的充电体验。
全液冷超充系统
液冷储充系统
液冷超充是大功率充电的发展方向，但超充批量部署应用面临着配电容量不足的问题，一套超充系统所需的配电容量与一栋居民楼所需电力容量相当，一个超充站点的配电需求相当于一个居民小区的用电需求。解决超充站点配电容量不够问题的最佳方案是增加储能配套，即液冷储能充电，鉴于此英飞源推出了800kW全液冷储充系统。
全液冷储充系统
英飞源液冷储充系统采用交直流混合母线架构，交流母线接入电网，直流母线则接入储能电池。储能电池与超充系统的电气连接为直流母线，同时直流母线还可以通过DCDC模块轻松的接入光伏组件，能量转换效率较常规的交流母线接入高3%~4%。
英飞源全液冷储充系统采用模块化设计，可根据实际场景需求配置储能/充电功率、储能电池容量及充电终端数量。液冷电源柜内部分为配电仓、功率仓及散热仓，因同一功率等级的各种功能模块尺寸及接口统一，所以功率仓结构可统一设计，实际应用时则灵活配置各类模块，从而实现不同配置的储能及充电功率；配电仓的电气配置可根据光、储、充的不同功能和功率需求进行设计及预制，现场灵活组合。因此此套液冷超充系统具有极高的兼容性及灵活性。
05 结语
加油般的充电体验一直是广大电动车主、车企以及运营商所企盼的，随着电池技术的日益成熟，5分钟快充时代的来临也许比我们预想的要快得多。全液冷超充以其高可靠性、环境友好性及低TCO运营成本也将成为超充站点的主流选择。英飞源将持续不断地致力于电能变换核心技术及产品的研发，为业界提供全系列的液冷电能变换模块及最佳的液冷超充系统解决方案。
