充电桩又一重大突破，你知道吗？

来源：发布时间：2024-07-24

进入2024年，新能源汽车市场增势不减，多家新能源车企一季度维持上升势头，为全年的良好发展开了个好头。继去年31.6%的渗透率之后，2024年新能源汽车的销量占比有望进一步提升。

除了扎堆推出更具竞争力的新能源车型之外，车企也在密集地布局充电网络。过去两年，800V高压平台、4C充电技术相继落地，全方面快充时代已然临近。特斯拉、小鹏、理想、极氪、华为等企业在全国各地加快建设超充站和超充桩，通过提供更高的充电功率和补能效率，为终端用户带来进化的充电体验，消除里程焦虑。

政策端，国家对新能源汽车充电设施的大力扶持，正在推动其成为新兴的热门市场。早在2020年，新能源充电桩就已被纳入“新基建”七大重点领域之一，经过多年发展，已颇具成效。据中国充电联盟统计，2023年全年，充电基础设施增量为338.6万台，桩车增量比为1：2.8，这意味着充电桩的建设速度能够基本满足新能源汽车的快速发展。

当目光聚焦到充电桩产业链，下游企业对大功率超充、直流快充、液冷散热等需求日趋旺盛，这种需求传导至上游的充电设备元器件供应商，包括充电枪、充电线缆、功率模块、控制器等元器件必须作出相应的升级，并且符合耐高温、耐高压等安全性要求，以支持更高规格充电桩的落地应用。

在充电桩的设计中，材料的选择至关重要。尤其对于导热、密封、绝缘、阻燃等指标，需要在材料方面有所突破，其中就包括有机硅材料。有机硅可以作为导热胶、密封剂、粘结剂等，广泛应用于充电桩的热管理、充电防护、功率模块等重要部件，在充电桩元器件中发挥关键作用。超充技术的普及，给充电设施带来哪些挑战？新能源汽车想获得接近燃油车的补能体验，必须在充电效率上全方面提升，这也是为什么车企在推广800V高压平台的同时，还在力争为消费者带来4C甚至5C超充技术。

2023年8月，宁德时代推出了磷酸铁锂4C超充电池——神行超充电池，宣称实现充电10分钟，续航400公里。在此之后，4C快充愈发频繁地进入消费者的视野。

4C超充究竟是如何定义的？简单来说，XC指的是充电倍率，即电池在充电时能够接受的比较大充电电流与电池额定容量的比值，用C表示，通常用来描述充电速度的快慢。具体来看，如果车辆搭载100kWh电池组，在2C左右倍率下，充电功率可以达到200kW左右；在4C左右倍率下，充电功率可以达到400kW左右；在6C倍率下，充电功率可以达到600kW左右。总之，充电倍率越高，充电速度越快。

若想真正实现超充的普及，除了动力电池和高压平台，也要适配高功率的直流充电桩。充电桩的功率输出能力以及电源供应的稳定性会影响充电倍率。高功率的充电桩和稳定的电源可以提供更高的充电倍率。

充电桩主要由充电枪、充电线缆、壳体、控制模块、热管理模块、充电保护模块等部件组成，从交流慢充升级到直流快充，再过渡到今后可能会逐渐普及的超级快充，所有部件都需要迭代升级，以适应充电功率的变化。

其实在超充技术之前，在充电桩从交流慢充向直流快充发展的过程中，已经大致解决了诸如成本过高、电网负担、兼容性、电池寿命、安装难等问题。

而在直流快充技术的基础之上，超级快充提供了更高充电倍率，因此充电桩需要承担的功率更高，电流更大，发热量也更高。与此同时，还需要解决充电桩的尺寸和重量过大、线缆柔韧性要求更严格的问题。

对充电枪而言，为了实现快速充电，超级充电枪需要能够传输大电流。这要求充电枪具备良好的导电性能和散热设计，以确保安全和高效的电流传输。

超充技术还需要配备完善的安全保护机制，包括过流保护、过压保护、短路保护等。充电桩和充电枪应具备监测和保护功能，以防止充电过程中发生故障和危险。

不仅于此，由于高功率充电会产生大量的热量，充电桩和充电枪需要配备有效的冷却系统，以防止过热，其中包括风扇、散热片、水冷等散热方式。充电设施的升级，对材料有哪些要求？随着充电功率的提高，充电桩不仅需要设计更先进的结构，满足高功率下的导热性能，同时，在材料端，采用绝缘性强、耐高温、高导热的材料势在必行。

以充电桩的热管理系统为例，区别于传统的风冷，超充需要更多使用液冷来解决效率和散热的问题。目前市场上采用比较多多的液冷方式是水基冷却和油基冷却。水冷散热性能更好，成本更低，也更环保；油冷则具备良好的电绝缘性，较低的蒸发率和化学稳定性。

过去数年，油冷电缆用于超级充电枪，取得了先发优势，目前有一些厂家已经开发了油冷超级充电桩和充电枪，但随着运行时间的推移，油冷的成本劣势愈发凸显，如今开始有更多的厂家研究并测试水冷电缆和水冷超级充电枪。

水冷电缆和水冷超级充电枪的工作原理是，水冷管设计在多股充电导线外，管子中间通水，依靠管子本身的导热性，将多股充电线缆产生的热量传导给管子中间的冷却液，这些冷却液通过电子泵与外界进行热交换，实现电缆和超级充电枪对温度的控制。

基于此原理，以往许多厂商采用普通的尼龙管作为水冷电缆中间的水冷管，由于选用 PA材质，导热系数只有0.2W/m·K。当电流超过400A后，温升急剧加快，此时由于水冷管的导热系数不够，导致热量不能及时传导出去。经过计算发现，基于目前线缆的常见结构，若想达到高电流快速充电的目标，冷水管的导热系数必须大幅提高，至少需要1.5W/m·K 以上。因此，产业链上下游越来越重视高导热材料的创新应用，导热硅胶管成为超充充电桩热管理的关键部件之一。 from clipboard