技术课堂|EV热管理应用与充电桩液冷创新解决方案

作者：CPC热管理部应用开发经理章鹏

           CPC中国区工程经理张欣

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如今，中国的汽车工业已经快速发展到了一个难以想象的地步。数据显示，2021年，中国汽车的产量已位居全球第一，比美国高出60%，是日本的六倍之多。“跨越式”的增长也为全球新能源产业添砖加瓦，为储能发展蓄势。

图片来源：全球数据观测

据悉，到2023年亚洲基建（储能、充电桩、配套基建）的总投资额将达百亿美金。新能源汽车的热管理与关键部件的选择对整个EV市场来说都至关重要，对技术和应用的影响也是不容小觑的。

传统电网、太阳能以及储能组成了公共电网，公共电网将电量传输到中间的电源转换（充电桩，例如AC/DC，DC/DC等），最后传输到使用端的新能源汽车（电源存储、电源转换、电源损耗）。

在能量转换和传输过程中，高效/低效的组件或能量密度大的集成部件都会产生巨大的热量，组件温度不断提高，这就需要降低热量的关键步骤及方法。

该如何部署液冷系统？冷却剂连接的关键点是什么？

储能是一项正在不断突破创新的技术，它将可再生能源产生的多余电力储存起来，并在高峰负荷时向电网输送。该技术有助于平衡电网的功率，提高电网的稳定性，在国内基建配套、新建的传统电源供给站都运用到了储能系统。

依托高密度电池的发展，EES（能源转换）技术在过去几年中越来越突出。由于电源规模和易于维护，模块化电源系统和电池需要更好的热管理方法。

充电脏在新能源汽车的整个充电过程中起到了电源转换的作用，将电网能源转换成电动汽车可以使用的电力。与燃油车加油站相比，充电桩可以完美的解决新能源汽车“里程焦虑”的问题。随着超级充电桩以及XFC的出现和发展，充电时间大大缩短，甚至只需要几分钟就可以将汽车有效电量充满。

为了满足高功率的运行，对充电桩提出了更加严格和具体的要求。

在使用液冷流道去设计电源模块时，安装的便利性、使用寿命等都是需要考虑的重要因素。产品范围非常广泛，包括各种高分子材料。在连接器的产品设计上，需要考虑多重的的四边形密封，如此可以实现更少的泄漏和滴漏。拇指锁、精美外观的设计能够方便用户操作。

在液冷枪中，液冷管的设计必不可少。传统的连接方法已经无法满足充电枪和充电桩之间的运行。是否有更好的连接方式以实现两者之间的快速连接与维护，避免误操作？

当面对两电芯的设计时，只需要满足“一进一出”的液冷管，普通的接头进行公母搭配即可。当面对四电芯的情况时，“两进两出”就成为必须考虑的重要因素，二合一的进液管以及一分为二的出液管。此时，Y型和T型的三通接头便成为最理想的方案之选。

在接液环境中，每个组件和子组件都很重要。

在考虑快速接头的结构时可以确定3个高级类别，以便在为特定应用程序选择正确的快速接头时加以考虑：材料、结构、性能要求。

系统组件可能由各种材料、金属或聚合物组成，并可能存在任何形式的组合。材料的选择是早期需要考虑的非常重要的因素。从结构和机械的角度而言，化学相容性同样重要。通常，市面上常见的材料主要可分为：普通塑料、工程塑料、金属/合金、高性能金属。不同的材料对应不同的选择性。

就金属而言，成本较高，热导率较高，操作人员接触时存在一定的危险性。如果出现金属腐蚀、内部蠕变等情况时，则失效。热塑性塑料的研发需要科学技术的支持，阻燃性，热阻性和稳定性、持续工作工况&极限工况、蠕变性、原材料、化学兼容性等成为热塑性塑料的重要考虑因素。

在设计液冷系统时，不管是零部件还是子零部件，都会使用到密封圈。密封圈是成为是否出现泄漏等生产事故的关键零部件。其中脆度 和 TR10 温度（衡量密封圈低温下的性能）是需要格外注意的两点。

对各种与匹配和安装相关的配置选项的理解和可见性将使设计人员能够充分优化性能，并在系统的可用性和可服务性方面提供灵活。快速断开的阀门和关闭特性对于设计一个高效、可靠的系统也是非常必要的。

在完整版的技术课堂分享中，您能还能获得以下解答：

• 在液冷系统零部件的安装与结构、性能方面，应该如何考虑与选择？

• 阀门类型同样会影响断开时冷却剂溢出的水平，需要注意些什么？

• 流量系数作为比较单个连接器方案的价值工具，如何把握连接器的流量系数以实现最优系统效率？

• 如何根据应用需求配置接头的详细参数，如螺纹、密封圈？

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