來源：中石化報
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2024年被譽為我國“超充”發展元年。近日，在2024第七屆深圳國際充電樁及換電站展覽會暨第十二屆中國國際電動汽車充換電產業大會上，多款液冷超級充電樁亮相，為新能源用戶帶來了“分鐘級”補能體驗。
隨著電動汽車行業加速發展，用戶對電動汽車的接受度不斷提高。新能源純電動汽車應用越來越多，“充電慢、充電難”成為業內的關注重點。液冷超級充電場景可以很好地解決這一問題，成為行業競逐的焦點。在液冷超級充電場景下，全液冷超級充電樁的最大輸出功率一般可達600千瓦，最大電流600安。這意味著在理想狀況下，以100千瓦時的新能源車為例，從30%充到80%，最快僅需5分鐘。什么是液冷充電樁？相比傳統充電樁，液冷充電樁有哪些優勢？中國石化為推進“液冷超充”都做了哪些努力？本版推出專題為您揭秘。本版文圖由 樊秀菊 趙佳洋 周 菁 王 玲 胡 曉 提供
技術名片
什么是“液冷超充”？
液冷超級充電技術是將液體冷卻系統應用于電動汽車充電過程中的新能源技術。它的主要原理是通過液冷系統，冷卻充電過程中產生的熱量，從而提高充電效率和速度。
液冷超級充電系統由液冷充電槍（車輛插頭）、冷卻液、液冷電纜、冷卻系統（熱管理系統，包含循環泵、儲液箱、散熱器等）、充電槍芯件流道結構、尾部電纜鎖緊結構、溫度控制等組成。液冷超級充電樁是在電纜和充電槍之間設置專門的液體循環通道，通道內加入起到散熱作用的冷卻液，通過液冷系統高效帶走充電線纜上的熱量，從而讓更細的充電線上可以加載更大的充電電流，成倍提升充電功率，達到高速充電的目的。
液冷終端技術路徑有哪些？
為滿足大功率充電中的散熱需求，同時保持便利性、避免充電槍線過重，液冷超級充電樁需配置液冷充電終端(充電槍+線+冷卻系統)。液冷終端按照冷卻介質可分為間接式液冷和浸沒式液冷兩種技術路徑。
間接式液冷，主要采用冷卻液作為散熱介質，電纜內設計冷卻管路，通過水泵推動冷卻液的循環流動進行散熱，以保持電纜低溫恒溫運行，增強電纜的載流能力。
浸沒式液冷，主要是將電纜直接浸沒在絕緣油中散熱，輔助循環系統高效帶走大功率充電產生的熱量，以保持電纜低溫恒溫運行。目前，由于液冷超級充電硬件技術發展相對滯后，材料兼容性問題導致的滲漏并未妥善解決。因此，間接式液冷路徑仍是目前液冷超級充電的首選，浸沒式液冷路徑也在逐步探索中。
相比傳統充電樁，液冷超級充電樁有哪些優勢？
冷卻效果更好。采用液體冷卻方式可以更高效地冷卻電池，防止電池過熱導致電池壽命縮短。充電速度更快。利用液體冷卻技術，可以將電池充電速度提高至最大輸出功率的80%以上。充電更加安全。通過液體冷卻技術，可以保證充電時電池溫度始終處于安全范圍內，避免由于過度放熱而發生事故。液冷超級充電樁廣泛應用于電動汽車及新能源汽車的充電領域，特別是在高速公路等大功率充電場景中表現出優越的性能。此外，在極端天氣下，液體冷卻技術還有助于保障電池的安全性。
“液冷超充”未來發展趨勢如何？
“液冷超充”處于起步階段，潛力大，發展前景廣闊。但目前我國大功率液冷超級充電樁滲透率仍較低。未來，“液冷超充”技術將持續加速滲透，但面臨投入成本過高、設備利用率和投資回報率較低等困難。要解決這些難題，首先要通過技術創新來降低設備生產成本，提高生產效率，從而降低投入成本；其次要加強市場調研，根據實際需求合理規劃產品方案，提高設備利用率，進而提高投資回報率；再次，要通過政府支持政策、產業資本引導等方式降低投資風險，吸引更多資金進入該領域，推動“液冷超充”技術的發展與普及。
大功率“液冷超充”技術的發展與布局，任重道遠，需要多方配合，共同努力，形成合力，才能更好地推動行業發展，進一步推進有序充電和V2G（電動汽車給電網送電），助力節能減排、綠色低碳發展，加速實現“雙碳”戰略目標。
企業實踐
中國石化潤滑油公司始終致力于多個行業的冷卻介質相關產品與技術的研究，針對不同的行業和領域及多種應用場景開發專用產品，如傳統發動機冷卻液、電動汽車恒溫液、逆變器冷卻液、燃料電池冷卻液、數據中心冷卻液、全浸油等系列產品，與國內外的重點OEM（原始設備制造商）合作開發，取得其技術認證，實現了產品的工業化應用。近年來，潤滑油公司不斷深耕挖潛，重點關注戰略性新興產業相關油液技術的開發與研究，其中就包括液冷超級充電用油液。
浸沒式液冷用油液
浸沒式液冷采用的是電纜和絕緣油直接接觸，相比間接式液冷具有更高的冷卻效率。由于絕緣油與電子元器件直接接觸，在使用過程中會存在一定安全風險，因此對絕緣油的電化學安全性能要求更高。低溫條件下，絕緣油會變得更加黏稠，導致在使用過程中散熱效率降低，在一定程度上也會限制浸沒式液冷技術的推廣，需要油冷介質具有足夠低的黏度來達到良好的換熱效果。因此，浸沒式液冷所用絕緣油需要兼顧高電化學性能及低黏度，這也是該產品開發的重點及難點。
充電樁全浸油
產品性能：浸沒式液冷模式冷卻效果更好、安全系數更高，能夠滿足超高倍率條件下（大于600千瓦）的充電需求。浸沒式液冷介質要具備良好的安全性能、材料兼容性及換熱性能。中國石化充電樁全浸油采用自主專利技術，針對更大功率超級充電樁特性需求，可在極端溫度下對電池系統提供高效的熱管理，同時閃點、絕緣電阻和擊穿電壓高，能顯著提高充電樁系統主動安全性能。此外，該產品黏度低、流動性好，比熱容和導熱系數相對較大，能夠有效提升換熱效率；所用原料不損害充電樁的金屬材料、高分子材料，能夠長期穩定地對充電樁系統提供高效熱管理，減少運維成本，延長產品更換周期。該產品適用于充電樁浸沒式冷卻系統。
中國石化的努力
潤滑油公司北京研究院針對超級充電樁新的熱管理需求，識別產品關鍵性能及開發難點，針對浸沒式冷卻方式，于2022年研制開發完成性能優異的充電樁全浸油產品。為推廣充電樁全浸油，潤滑油公司與多家國內知名企業合作，完成該產品的仿真模擬換熱效率試驗、熱失控測試、非金屬及金屬材料的兼容性考察、可靠性驗證等工作。
間接式液冷用油液
間接式液冷主要采用的冷卻液大多為乙二醇型，其主要成分為乙二醇、水和多種添加劑。乙二醇為防凍劑，可以保證產品具有良好的防凍功能；添加劑包括金屬緩蝕劑、阻垢劑、抗泡劑、染色劑等，可以保證產品具有良好的綜合性能。由于充電樁設備涉及的材料類型較多，如多種金屬材料等，同時還大量使用了硅橡膠等非金屬材料。而冷卻液是一種導電介質，一旦因金屬腐蝕或者材料兼容性不良導致液體泄漏，可能會與充電樁高壓零部件接觸，產生安全風險。因此，冷卻液產品需要具有良好的多種金屬防腐蝕性能、分散性能、抗泡性能、材料兼容性能及穩定性能等，以保障充電設備的安全運行。
中國石化在冷卻介質產品開發方面已經有幾十年的經驗，所開發的冷卻液系列產品均采用國產化原材料、自主知識產權單劑配方，已經在傳統汽車、工程機械、高端農機、新能源汽車、儲能、風電等場景均有應用，同時積極進行專利布局、標準研究與制定，在行業具有較強的影響力和話語權。
SC充電樁冷卻液
產品性能：超充液冷充電樁設備目前主要使用間接式液冷對充電設備進行溫控，其液體管路較細，使用了多種金屬、非金屬材料，在散熱、冷卻、金屬防腐蝕、材料兼容等方面都有相關的技術要求。SC充電樁冷卻液系列產品采用自主專利配方技術，具備優異的防凍、金屬腐蝕抑制、材料兼容性、抗泡、防沉積等性能，完全滿足間接式超充液冷充電設備的技術要求，溫控精準，能夠保障設備的平穩運行。
市場應用：該產品適用于液冷超級充電樁相關的整流柜、充電線、充電槍、充電樁等間接式液冷溫控系統。
中國石化的努力：在液冷超級充電場景下，全液冷超級充電樁的最大輸出功率可達600千瓦。潤滑油公司北京研究院針對超級液冷充電樁的熱管理需求，識別產品關鍵性能，確定科學的技術目標，綜合研究防凍技術、金屬緩蝕技術、抗泡技術等，推出了性能優異的SC充電樁冷卻液產品。在開發過程中，潤滑油公司積極進行該產品的專利布局，通過行業調研、深度挖掘，與目標客戶共同開展金屬腐蝕抑制性、非金屬材料兼容性、實機試驗測試等工作，使該產品最終獲得國內液冷超級充電樁頭部企業技術認證，并實現工業化應用。
應用場景
應用情況：潤滑油公司北京研究院協助華為公司開展珠穆朗瑪峰全液冷超級充電項目的液冷介質評估。9月3日，珠峰全液冷超級充電站正式投入運營，標志著中國石化冷卻介質產品在高海拔寒區的應用探索取得了勝利。珠峰全液冷超級充電站是全球海拔最高的光儲液冷超級充電站。該站采用華為超級充電解決方案，配置3套主機、4把600千瓦超級充電槍和16把250千瓦快速充電槍，應用中國石化冷卻介質新技術。目前，中國石化冷卻介質相關產品已應用在天全、卡子拉山、理塘、桑堆、拉薩、林芝、羅布林卡、珠峰等318國道川藏超級充電綠廊沿線服務區的23座華為超級充電場站。
應用情況：今年初投營的北京石油小武基充電站占地面積約3000平方米，設有65個小型車輛充電位、5個貨車專用充電位，是北京石油首座運用液冷超級快充技術打造的全液冷超級充電站，最高充電功率可達600千瓦，最快可實現“一秒一公里”。該站充電設備具有大功率充電快、槍線便于操作、無漏液漏電隱患、效率高、能耗低等優勢。車主只需要通過手機掃碼或者通過“易捷加油”APP/小程序中的“一鍵加電”即可自助操作充電，大幅提升車輛補能效率。
應用情況：重慶龍禹公司金湖超級充電站占地面積3738平方米，周邊是照母山高檔住宅區，緊鄰重慶市光環購物商圈。該站是重慶地區首座超級充電綜合加能服務站，電容為2000千瓦時，配置充電功率為1680千瓦的群控群充系統。該站共建有充電樁32個，其中液冷超級充電樁3個、超級充電樁27個、交流充電樁2個，液冷超級充電樁單槍輸出功率最高可達480千瓦（600安），能夠為客戶提供快捷的充電體驗。
未來將開發更長使用周期冷卻介質產品
嘉賓：中國石化潤滑油有限公司北京研究院院長、黨委書記 雷 凌
為適應新能源車快速增長，我國充電基礎設施規模持續擴大，2023年全國充電基礎設施共860萬臺。充電設備在運行中會發熱，為保障設備的正常運行，需要冷卻介質進行散熱。
充電樁設備發展初期普遍采用強制風冷，但是傳統的風冷模式已難以滿足超級充電樁在高充電倍率（大于240千瓦）條件下的冷卻需求。液冷模式憑借散熱效率高、噪聲小且更加安全穩定的優勢成為未來充電樁冷卻模式的主要發展方向。目前，國內外都在重點發展全液冷超級充電樁。
中國石化結合液冷超級充電樁設備的技術要求，與國內頭部充電樁企業合作開發，分別針對間接式液冷和浸沒式液冷開發了不同的冷卻介質系列產品，滿足充電樁設備發展的技術要求。性能優異的產品、先進的技術方案、優質的客戶服務，得到了認可。
目前，越來越多的充電樁企業對冷卻介質提出了長壽命的要求，從5年延長到10年，甚至希望未來可以達到20年，與充電設備同壽命，這樣可以減少設備維護成本。因此，中國石化未來需要針對全液冷超級充電冷卻介質更長使用壽命的要求，識別技術難點，制定科學的技術方案，不斷優化產品，提升技術水平，開發更長使用周期的冷卻介質產品以滿足客戶需求，保持技術先進性及行業領先地位。
中國石化具備豐富的冷卻介質技術開發經驗，可以快速響應客戶的個性化需求，如低溫、長壽命、生物降解等，并制定技術方案，提供定制化專用產品。專業精湛的技術服務團隊還可以為客戶提供優質高效的油液監控服務，保障產品應用的可靠性與穩定性。
同時，中國石化作為國內冷卻介質技術的引領者，需要引領行業的發展，制定充電樁油液產品相關標準，幫助解決冷卻介質產品質量參差不齊、標準缺失、油液產品選擇缺少依據等問題，為客戶選擇冷卻介質產品提供支撐，提升企業在戰略性新興領域的影響力和話語權。
