當前,新能源汽車產業規模持續擴大,用戶對充電效率的需求不斷提升,大功率充電樁成為基礎設施建設的重要方向。充電槍作為能量傳輸的關鍵接口,在大功率工況下會產生大量熱量,若熱管理不當,不僅影響充電效率,還可能引發安全隱患。液冷技術憑借高效的散熱能力,成為解決大功率充電槍熱問題的核心路徑。

一、大功率充電槍熱管理的核心難題
大功率充電槍在工作過程中,電流通常達到200A以上,部分高 端產品甚至突破500A,槍頭與車輛接口的接觸電阻、內部導線的焦耳熱以及電子元件的運行損耗,會在短時間內積聚大量熱量。傳統風冷方式受限于散熱效率,無法滿足大功率場景下的溫度控制需求,易導致槍頭溫度超過安全閾值,引發絕緣老化、金屬觸點氧化等問題,縮短充電槍使用壽命,同時增加漏電、短路等安全風險。此外,充電槍需頻繁插拔,結構設計需兼顧便攜性與密封性,如何在有限空間內集成高效散熱系統,平衡散熱性能與產品實用性,成為熱管理設計的關鍵挑戰。
二、液冷充電槍熱管理設計的關鍵突破
(一)高效散熱結構設計
液冷充電槍采用“液冷通道 散熱鰭片”復合結構,在槍頭內部設計螺旋式液冷流道,使冷卻液能夠直接包裹發熱核心部件。流道采用異形截面設計,增大冷卻液與發熱部件的接觸面積,同時優化流道走向,減少流動阻力,提升散熱效率。此外,在槍頭外殼內側設置高密度散熱鰭片,通過鰭片將熱量快速傳遞至外殼,再借助空氣對流輔助散熱,形成“液冷為主、風冷為輔”的雙重散熱機制,有效控制槍頭溫度在60℃以下。
(二)低阻抗導電與熱隔離技術
為減少導電過程中的熱量產生,液冷充電槍采用高純度銅合金作為導電材質,并對導電觸點進行鍍金處理,降低接觸電阻至5mΩ以下。同時,在導電部件與外殼之間設置耐高溫絕緣隔熱層,選用陶瓷基復合材料,該材料不僅具備優異的絕緣性能,還能有效阻斷熱量向外殼傳遞,避免外殼溫度過高影響用戶操作安全。此外,通過有限元分析軟件對導電回路進行優化設計,減少電流集中區域,降低局部過熱風險。
(三)冷卻液與循環系統優化
冷卻液的性能直接影響散熱效果,液冷充電槍選用高導熱、低粘度的專用冷卻液,其導熱系數達到0.5W/(m?K)以上,冰點低于-40℃,沸點高于120℃,可適應不同氣候環境下的使用需求。循環系統采用微型直流泵驅動,流量控制精度達到±0.1L/min,根據充電電流大小自動調節冷卻液流量,實現“按需散熱”,在保證散熱效果的同時降低能耗。此外,循環系統設置壓力傳感器與溫度傳感器,實時監測系統運行狀態,一旦出現異常立即觸發保護機制,確保系統安全穩定運行。
三、技術驗證與性能保障
為確保液冷充電槍熱管理設計的可靠性,通過多輪嚴苛測試驗證其性能。在高溫環境測試中,將充電槍置于50℃恒溫箱內,以額定zui大功率連續運行4小時,槍頭zui高溫度穩定在58℃,滿足國 家標準要求;在低溫環境測試中,-30℃條件下啟動充電,冷卻液無結冰現象,系統正常運行;在插拔壽命測試中,經過10000次插拔后,接觸電阻無明顯變化,散熱性能保持穩定。此外,通過IP67防護等級測試,確保充電槍在雨天、沙塵等惡劣環境下仍能安全使用,為用戶提供可靠的充電體驗。
液冷充電槍熱管理設計的突破,有效解決了大功率充電場景下的散熱難題,為大功率充電樁的規模化應用奠定了技術基礎。