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周强:浸没式液冷充电模块与充电系统的研究与应用

发布日期:2026-09-18 23:34  来源:会议  作者:方方   浏览次数:1182

车网世界报道:

由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社联合主办的第二十二届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛(以下简称“泰达汽车论坛”)于2026年9月17日至9月20日在天津市滨海新区举办。本届泰达汽车论坛将围绕“智绿筑基·生态蓄势·共创共赢”的年度主题,邀请重磅嘉宾展开深入研讨。


在9月18日“原创先进技术发布论坛”中,领充新能源科技有限公司CEO周强发表题为“浸没式液冷充电模块与充电系统的研究与应用”的演讲。

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领充新能源科技有限公司CEO  周强

以下是演讲实录:

各位专家、各位来宾:


大家下午好!领充是一家从事电动汽车补能业务的企业,在电动汽车充电赛道上已经发展了十几年,基本保障了新能源汽车产业的发展。发展到现在,各种新需求不断出现,对长寿命等方面的要求也在不断提高。我今天带来的分享是一个稍微细分的主题——浸没式液冷充电模块和液冷充电系统。


在充电领域,随着充电功率越来越大,充电机发热已经成为影响整个系统稳定性的一个新问题。从技术演进来看,风冷充电目前占据主流,本身具有成本低、结构简单、应用规模较大等优势。


目前,液冷包括冷板式和浸没式两种技术路线。随着超充需求到来,乘用车充电功率不断提高。另一个赛道是重卡,重卡本身电池容量大、充电功率更高,而且持续充电时间更长,给充电设施运行带来了一些新问题。


从风冷和液冷的比较来看,我们无意讨论哪种技术替代哪种技术,两者各有优势。在一些特殊场景中,液冷在散热效果、静音、减少环境干扰及能效等方面具有较强优势。当然,与风冷相比,液冷的成本也会高一些。另外,在极端工况下,由于存在液体冷却介质,液冷不仅可以在高温环境下散热,在低温环境下也可以辅助加热,有利于延长充电设施的使用寿命。


浸没式液冷技术并非首次应用于充电桩。储能、算力中心、汽车等领域已经在核心动力元件上采用液冷技术进行散热。只不过,在充电设备长期采用风冷技术的背景下,现在我们对散热提出了更高要求。


领充具有石油、石化股东背景。我们与克拉玛依石化共同开展液冷技术研究,依托其石油提炼方面的技术能力,以矿物油为基础,开发了这套浸没式液冷充电系统。其核心包括几个层面:一是冷却液材料选择,二是整个系统设计,三是围绕液冷应用形成从模块到系统、从试验应用到工艺改进的方案,当然也包括相关知识产权布局。


我们目前选用的冷却液,是以石油提炼的矿物油为基础开发的,具有较好的品质:


一是安全稳定性很高,在全生命周期内基本不会发生挥发或者变质。


二是材料兼容性好。在研究过程中,我们对油品与所有器件的材料兼容性进行了长期测试和观察。


三是传热系数较好,比热容远高于空气。


四是对人体无害。


五是对环境友好。


六是油品的ODP和GWP值对臭氧层和全球变暖基本没有影响。


在研究过程中,我们对核心元器件与油品长期浸没条件下的兼容性开展了超过200天的测试。材料类别涵盖各种器件:一是观察浸没后冷却液质量的变化;二是观察冷却液颜色的变化;三是观察冷却液酸值的变化;此外,还观察其他增塑剂是否会在冷却液中析出等。通过长期测试,我们最终筛选出了一些新材料,用于这套系统。


更新材料选择后,我们在零下40摄氏度至零上85摄氏度的交变温度条件下进行了200多天的运行测试,冷却液与材料之间基本没有相互影响:一方面,电子器件材质没有变化;另一方面,油品成分没有发生变化,器件保持了原有的电气性能和机械性能。


我们针对主要元器件与液体的兼容性建立了黑白名单。一般来说,金属、氧化物在液体中基本不受影响;其他材料,如化工类的尼龙、橡胶等,有些可能与油品不太兼容,经过筛选后不建议采用。


我们在充电系统上也进行了技术路线选择:一种是开放式系统,另一种是封闭式系统。算力中心采用开放式系统,但充电桩长期在户外运行,我们认为开放式系统仍存在一定问题。第一,油品本身表面张力较小,在塑料、金属表面的浸润现象比较明显,长期运行可能产生“爬油”现象,油品会向表面扩散。第二,开放式系统在户外长期运行时,也不利于防止杂质渗入。最终,我们选择了封闭式系统。总体来看,这种设计将每一个发热电子单元独立封闭,优点是各个单元相对独立,某一单元出现异常工况不会影响其他模块;但整个系统的设计复杂度也会更高。


选择封闭式设计后,电气导体的外部连接以及油路管路的密封性就非常重要。我们对此进行了精心设计,并通过长期试验和观察,包括较为严苛的工况测试,使导体引出部位和油路连接管路能够在高低温反复冲击条件下保持密封。整个功率电子模块可以达到IP68防护等级。


另外,在发热源功率模块的布局方面,我们根据液体进出方向、元器件布局及内腔导流结构进行设计,并通过仿真和实际测试,基本实现腔体内部热量均匀分布,不同温区之间的温差不超过2摄氏度,整体一致性较高。


此外,基于由多个模块组成的整体循环系统,不仅要满足不同温度条件下的散热需求,还要对整个系统的流体均衡性、散热效率以及关键连接器件重要节点的温升进行全面测试。围绕散热能力、噪声、密封性和流道均衡性等方面,我们开展了充分研究和设计,基本实现:一是高效散热;二是低噪声运行;三是根据需要智能启动循环流路,尽量降低管路系统长期运行时的负担和功耗。


整个系统有几种运行方式:在温度较低的初始阶段,系统可以先由油品吸收热量。当温度达到一定水平后,进入第二阶段,液体开始在整个系统中循环,依靠流量和散热器工况带走热量。只有在最严苛的阶段才会开启强制风冷,通过外部集中式散热器进行换热。整个散热过程采用不同方式适应不同区域和工况,并配套不同控制方法,以降低散热系统整体能耗。


在这些指标方面,系统噪声可以控制在较低水平,环境温度适应范围为零下40摄氏度至零上70摄氏度。由于器件浸没在绝缘液体中,海拔对器件本身的影响基本可以忽略。


整套系统的散热能力方面,在720千瓦系统上,完成散热所需功耗约为2000瓦以下。在不同工况下,系统采用精准调控的散热模式,散热功耗由传统风冷的2500瓦降至715瓦,降幅较大,有助于提高整个能源系统的效率。


在整个系统循环过程中,由于不同模块涉及液流平衡问题,我们对管路设计和压力传导进行了优化,在多路运行情况下,将压力均衡度控制在±8%以内。


在引出端子和整个油冷散热系统方面,我们开展了长期冷热冲击可靠性测试。与风冷系统相比,采用这种设计后,充电桩不再需要像风冷系统那样定期清理防尘网。运行腔体与散热系统采用分舱设计,对外散热器位于开放式舱体,可通过风扇反转实现自动清灰;内部运行腔体则采用密封式设计,不需要进行清灰处理。


进出线、引出端子和控制线缆等部件均在宽温度范围内进行了严苛测试,包括自身导热能力、载流能力、密封性以及物理机械应力变化。整套720千瓦系统也在中汽中心实验室经过了充分测试,部分指标超过国家标准要求。我们还将部分关键参数与风冷及其他液冷系统进行了对比。该系统在静音、防护能力、降低短路风险和全生命周期维护等方面具有一定优势,适用于高盐雾、高粉尘、静音要求较高及安全性要求较高的场合。


整个产品构建了一定的知识产权体系,覆盖不同现场工况下的应用。总体来看,液冷系统为新能源汽车补能设施适应更广泛的特殊环境、解决更大功率充电问题提供了一种新方式。我们也希望在补能领域为中国新能源汽车在更广阔的天地中运行作出应有贡献。

谢谢大家!以上是我今天的分享。

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