随着新能源汽车快速发展,用户对快速补能的需求不断提升,充电基础设施正加速向更高功率、更高效率、更高可靠方向升级。
作为充电桩核心电能转换部件,充电模块的性能直接影响整桩运行效率和稳定性。然而,随着功率持续提升,模块内部半导体、电容、磁性器件等核心元器件产生的热量不断增加,散热能力逐渐成为制约高功率充电发展的关键因素。
如何在有限空间内实现高效散热,同时兼顾效率、可靠性和环境适应性,成为充电模块技术升级的重要方向。
高功率充电时代
散热技术亟需突破
充电模块功率不断提升,本质上也是对散热能力提出更高要求的过程。
传统风冷方案凭借结构成熟、应用广泛等优势,长期以来被应用于充电模块领域。但随着模块功率密度持续提高,半导体、电容、磁性器件等核心元器件产生的热量不断增加,风冷方式逐渐面临散热能力提升受限、风机噪声明显、机械部件长期运行可靠性压力增加等问题。
为了突破散热瓶颈,行业开始探索液冷技术,通过液体更高效的换热能力提升模块散热水平。其中,冷板式液冷是其中较为成熟的方案之一,其通过冷却液为冷板散热,再由导热材料实现器件与冷板之间的热量传递。相比风冷方式,冷板液冷具备更高换热效率,但由于热量仍需经过器件、导热材料、冷板等多个环节传递,散热路径相对较长,进一步提升空间受到限制。
而浸没式液冷则进一步改变了传统散热逻辑,让冷却介质直接参与发热器件散热。通过冷却液直接包裹半导体、电解电容、磁性器件、芯片等核心部件,可以减少中间传热环节,实现更加直接、高效的热交换。
不过,同样采用浸没式技术,集中浸没和单体浸没仍存在明显区别。集中浸没通常将功率变换部分整体浸入冷却箱体,虽然能够提升散热能力,但在实际应用中也面临冷却液用量较大、维护便利性不足、热循环均匀性控制难度较高等问题。
单体浸没式方案则以模块为单位进行密封设计,在保持浸没式高效散热优势的同时,实现更精准、更灵活的热管理方式,更符合充电模块工程化应用需求,也成为通合科技技术创新的重要方向。
通合科技单体浸没式创新
实现器件级均匀热管理
通合科技单体浸没式液冷模块并不是简单将传统模块“浸入液体”,而是在原风冷模块基础上进行流道设计优化和结构创新,通过单体密封方式,让冷却液直接参与模块内部核心器件散热。
其中,冷却油是单体浸没式技术实现高效散热的重要基础。
不同于普通液体,通合科技单体浸没式液冷模块的绝缘冷却油同时具备良好的导热能力和电气绝缘性能,能够在保证模块安全运行的前提下,直接接触半导体、电解电容、磁性器件、芯片等核心发热部件。
通过冷却油与热源直接接触,模块减少了传统散热方式中的多级传热过程,使热量能够沿更短路径快速传递。同时,冷却油能够充分填充模块内部空间,实现更加均匀的热交换效果。
模块内部热仿真
基于这一技术特点,通合科技单体浸没式液冷模块能够实现器件级的均匀散热,将核心发热器件温差控制在±2℃以内,有效减少局部热点产生,降低温度不均对器件性能造成的影响,为模块长期稳定运行提供保障。
与此同时,该方案取消传统风扇结构,实现无风扇、全密封设计,防护等级达到IP67,同时实现0dB工作噪音运行,进一步提升模块可靠性和应用体验。
此外,凭借高效液冷散热架构和优异的环境适应能力,通合科技单体浸没式液冷模块能够满足高海拔场景应用需求,实现高海拔无降额运行。相比传统散热方式在高海拔环境下可能因空气密度降低、散热能力下降而影响性能表现,单体浸没式方案通过冷却油直接换热,降低了环境因素对散热效率的影响,使模块在复杂应用环境下依然保持稳定输出。
高效能与高密度设计
释放模块性能潜力
技术优势最终需要通过实际性能指标进行验证。
通合科技单体浸没式液冷模块加权效率≥97.2%,能够有效降低电能转换过程中的损耗,叠加待机0功耗设计,可有效满足一级能效要求,提高整桩运行效率。
对于充电设备而言,更高效率意味着更少的能源损耗;对于运营商而言,则能够降低长期运行过程中的电能成本,提升设备运营价值。
除了高效率表现,通合科技单体浸没式液冷模块在功率密度方面同样实现突破。相较于冷板式液冷模块40W/in3的功率密度,通合科技单体浸没式液冷模块的功率密度可达到61W/in3,功率密度提升约50%。
更高的功率密度意味着在相同空间条件下能够实现更高功率输出,为超充、快充设备设计提供更大的空间优化能力,也为未来充电设备向高功率、小型化方向发展提供支撑。
结语
从风冷到冷板式液冷,再到集中浸没式和单体浸没式,充电模块的散热技术正在不断向更高效率、更高功率密度和更高可靠性演进。
对于桩企而言,通合科技单体浸没式液冷模块通过高效率、高功率密度和高可靠性的结合,为下一代高功率充电设备设计提供新的技术路径。更优的热管理能力,不仅能够提升设备运行稳定性,也有助于拓展超充、快充等应用场景。
对于运营商而言,更高效的能量转换、更稳定的温控能力以及更强的环境适应能力,有助于降低设备运行压力,提高设备长期运营价值。
未来,通合科技也将持续围绕核心技术创新,为行业提供更加高效、可靠的充电解决方案,助力新能源汽车补能体系迈向更高水平。
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