最近我家小区楼下的商业充电站,忽然发现也增加了两台液冷超充桩。液冷超充,这个从前高大上的前瞻技术,已开始走入寻常巷陌。特别是比亚迪发布了兆瓦闪充,加速了液冷超充的普及——追求更快的充电速度,5C、6C乃至10C的充电倍率,也成为各家车企角逐的技术制高点。
超充技术的发展和普及,解决了纯电车续航焦虑、充电慢、充电难这“最后一公里”难题,加上各家车企纯电产品续航里程不断加码,似乎也打消了用户对纯电车的最后一丝疑虑。纯电车貌似有了一统新能源江湖的趋势。今年4、5月,纯电车的整体份额已经在整个新能源板块里分别飙到了70%和68%。
那么,液冷超充跟普通充电枪在结构和原理上有什么区别?为什么能承载如此的高压高电流?使用起来有什么风险吗?它的加速普及,会成为纯电车一统江湖的“最后拼图”吗?
液冷超充,小线缆如何承载大电流?
液冷超充外观上最显著的特点,就是它比普通的直流快充枪,重量更轻,线缆更细。

传统直流快充枪内部充电线缆是铜导线,采用风冷散热。随着电流不断提高,根据热量等于电流平方乘以电阻,随着电流增加,线缆热量会出现指数级升高。为了散热,线径也必须越做越粗。但受制于国标线缆规格,它不可能无限制的粗下去。
例如120平方毫米铜导线,载流能力也就是400-450A。但2023年国标已经将直流充电的额定电流上限,提升到了800A。传统风冷线缆,实际已滞后于国标。所以车企上马液冷超充是一种必然——通过液冷系统来主动降温,就可以采用小截面导体承载大电流,同时实现充电连接系统的轻量化。以120平方毫米铜导线为例,每米的质量大约1.4公斤,换成液冷大约能降一半。
那么在细细的线缆内,它是怎么实现液冷的呢?
拿起液冷超充的充电枪,会发现它和普通充电枪没什么区别,同样的9孔设计,分别对应直流电源线正负极DC+、DC-、低压辅助电源线A+、A-、充电信号线S+、S-、充电连接信号线CC1、CC2,以及设备接地线PE。


液冷超充线缆的特殊之处在于,DC+和DC-这两条直流电源线上,在铜导体上加上了冷却水道。根据水道位置的不同,分成“水包铜”和“铜包水”。
水包铜方案,冷却水道呈辐射状,分布在铜线周围,对中间的导体呈包围状。所以叫水包铜。但这种结构腔体比较复杂,成本较高,导热效果也不如“铜包水”。

“铜包水”,是指冷却水道位于铜线导线的中央,是一个同心圆结构。从内向外,分别是冷却水道、防漏护套(也是内绝缘层)、铜线导体、外绝缘层。结构简单,易量产,是目前的主流结构。

那冷却液是怎么流起来的呢?充电线缆直连充电主机柜,机柜内有散热系统,散热系统包括动力泵、液体箱、散热器。动力泵驱动冷却液在线缆管道和主机柜之间流动,热量由散热器交换到空气中。这样就完成了充电和散热的循环。

主动液冷的好处在于:水泵可以变频调速,只需要控制冷却液的流量(流速),在导体材料、截面积和长度不变的情况下,就可以实现不同的冷却效果,改变线缆的电流承载能力。因此液冷超充的线径就可以做的更细——例如70平方毫米的导体规格,就能承载800A电流。比传统铜导线缩小了三倍还多。
除了线枪本身要液冷,快充时除了线缆和充电枪会发热,机柜里的功率模块和母线排也会发热。如果只是枪线液冷,机柜仍然是风冷,属于半液冷。这种半液冷方案,就可以在原有机柜和线缆上做轻量化改造升级。
如果为了提高冷却效率,机柜内也加装了液冷管道进行对核心部件的冷却,冷却液在机柜里、枪线里整体流动,这就属于全液冷。相比机柜风冷,全液冷方式能源损耗更低,噪音更小。也可以在传统风冷机柜上进行改造。
更进一步,现在出现了所谓“浸没式液冷”,功率模块、母排线等等直接浸泡在绝缘冷却液里,不需要设计冷却液管路,散热效率更高,而且温度均匀性更好。这就无法在传统设备上改造了,需要新建,成本较高。

(仅为示意,非实拍图)
如果是浸沉式的全液冷,冷却液用氟化液是最安全的选择。本身绝缘阻燃,带电导体可以直接泡在氟化液里。乙二醇水溶液和二甲基硅油的阻燃性、绝缘性都低于它。管路式液冷主要用的乙二醇水溶液。目前主流还是管路式的间接液冷。
所以从全风冷、半液冷、到管路式全液冷、再到浸没式全液冷,这就是目前充电桩散热方案的大致脉络。
液冷超充是否会伤害电池?
液冷充电桩动辄输出几百甚至千瓦级的充电功率,对车载动力电池会不会有伤害?如果我的电池支持不了那么高的功率,那超充枪对我有意义吗?
为了不伤电池,液冷超充充电时,一般会适配不同车型电池的充电曲线,实现按需稳定充电,保证不过载,保障电池寿命。其实每台新能源车的电池,都有特定的充电曲线(所谓充电曲线是指充电功率、电压、电流随SOC状态而变化的关系曲线)。工作原理很简单,在充电时,液冷超充柜跟电池的BMS(电池管理系统)之间保持互相通信,BMS收集电池包的各种信息,分析制定电池的充电策略,并与充电柜进行互动,充电柜精准控制输出的电压和电流,以保证输出处于电池能够应对的范围内。

另一方面,液冷超充桩对输出的控制也更加精准。比如对主机柜里的功率模块,采用微米级的液体流道进行液冷,大幅增加换热面积,就可以将功率模块电压、电流精度控制在正负1%范围内,再通过动态均流和电压自补偿系统,在一两百伏到一千伏的宽电压范围内可以保持稳定输出。
相比高电压高电流,对电池来说更要命的是控制不稳定、不精准。比如你的锂离子流速变慢了,无法及时嵌入负极,如果不及时降速,会造成拥堵,导致结构破坏、温度升高,如果识别到了,缓一缓速度,电流降一降,慢慢就过去了。所以精准识别和控制,是大功率充电的前提。
最后,电网给的是交流电,液冷桩输出的是直流电,通过液冷桩里的功率模块转换,交流转直流的峰值效率可以大于97%,高于风冷桩的95%。对车主来说,花同样的钱,液冷超充桩理论上能多加至少2%的电。
但液冷超充也有自身的局限。首先,液冷超充桩实际能放出的功率,要看电网的供给和电池系统的实时情况(例如电压、温度、SOC等)。充电时两边需动态配合,来决定实时的充电状态。如果要达到理论值,还需要配置相应的储能设备。如果没有额外配置储能设备,实际充电功率会大打折扣。其次,对电池的承受和适配能力提出更高要求。大电流快充对电池的损害,不管你怎么精准控制锂离子的流速,怎么改善电池结构,它都是客观存在的。尽量减少快充的次数,非必要不快充,依然是延长电池寿命的有效手段。
驾值观
其实分析了液冷超充技术之后,可以看到它的结构并不复杂,技术门槛并不高。
只是当下建设成本相对较高。现阶段液冷桩和主机柜的成本据说是普通桩的3-4倍,但肉眼可见的普及速度是明显加快了。去年7月国家发改委发布了《关于促进大功率充电设施科学规划建议的通知》,计划到2027年底前建成超过10万座大功率充电设施。重点围绕高速服务区、商圈、交通枢纽、物流园区进行加密布局,满足 “即充即走”,要求加快高压碳化硅模块、液冷充电枪、智能温控系统等核心技术的研发和产业化。这标志着液冷超充已从市场的导入期,进入了成长期。它慢慢就会像自来水一样,变成基础设施的一部分了。
其实,不管是6分钟、9分钟充满还是12分钟、15分钟充满,不管是360kW、500kW、600kW还是1500kW,在用户体验上,感知到的差距并不大。重要的在于,当大功率液冷桩的加速普及,让大家的充电速度都快了起来,这实际上抹平了各家车企超充体验的壁垒。加上国标充电接口的额定电流上限值是800A(实际中的1000A只是短时峰值电流),车企也不可能无限制向上卷。
当上限基本锁死,差距不断缩小。政策和市场双向推动,超充很快就会变成车企基础能力的一部分。当它变成了一种基础能力,用户对纯电车的里程焦虑也会淡化,进而形成一种消费共识——充电像加油一样快和方便,已经成为现实。即使超充对电池有伤害,但如果只是偶尔应急,心理上也能接受。
如果我的插混或者增程车,每年燃油行驶里程只占10%-20%或者更少(多为偶尔的应急使用),液冷超充完全可以替代满足这个应急场景。发动机,就不再是不可或缺了。
到那时,也许纯电车一统新能源江湖的大结局,就要来了。
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