优优绿能蔡波:高防护IP65独立风道技术在直流充电桩上的应用

金砖充换电论坛：
深圳优优绿能蔡波：高防护IP65独立风道技术在直流充电桩上的应用

充换电站网获悉，6月7日至9日，由中国充电桩网 、充换电百人会主办的2023第九届中国国际电动汽车充换电产业大会（简称：金砖充换电论坛）在上海汽车会展中心举办，第二届上海充换电展CPSE也同期举行。



深圳市优优绿能股份有限公司产品方案中心总经理蔡波出席论坛并发表主题演讲——《高防护IP65独立风道技术在直流充电桩上的应用》。以下为演讲实录（演讲内容根据现场录音整理）：

蔡波 ：今天利用这个机会我把优优绿能高防护等级模块在充电桩的应用做一个介绍。大家可以看到，现在充电桩发展到现在遇到了不少的问题，在一些特殊场景中故障率、失效率非常高，这就导致了包括运营也好，包括最终的客户体验也好，都是一个非常不友好的结果。在这方面怎么提升产业里面技术的水平、如何更深的在产业里面让最终的用户体验到最好的充电体验？以下我会做一个简单介绍。

第一，直流充电模块及桩的发展历程。

很多人并不清楚现在整个充电桩核心部件的充电模块技术来源是怎么来的。最早的充电桩的充电模块来源于通信电源和电力操作电源的模块。它们的模块应用环境要求与充电桩是完全不一样的。通信电源和电力操作电源有一个非常大的特点，它们的应用是在比较封闭的环境，并且是恒温的条件下应用的，而现在充电桩基本是在户外的情况，恶劣的情况下比如海边盐雾很重，在矿山、重卡场站的灰尘又很大，这种情况下对我们去应用会产生很大困惑，这种场景下往往导致模块失效率非常高。

可以看到充电行业元年是始于2010年，那时候国家推出了新能源发展的政策，最早期提了两种模式，一个是充电模式和换电模式。细分来看，充电模式有交流的、直流的，以及无线充电的，无线充电现在来看是比较小众的；换电模式，更多是运营的乘用车以及重卡的换电比较多一些。

看一下直流充电桩发展是怎么样的历程。截止到2022年末，国内应该是76.8万个直流桩。2010年的时候，这个桩的数量非常少，只有1122个，截止到现在增长了几百倍。这个行业十多年实现了平均60%左右年复合的增长，这个增长是非常迅速的。未来来看，今年全年应该会实现131万个桩，这个主要指的直流快充桩。

随着直流快充桩布桩量不断增加，还有两块增长是更快的，虽然目前自身的存量不是很大。一个是小直流的快充桩，它解决的是分布式供电需求；还有一块是超级充电桩，现在经常说超级充电，超级桩最重要的是落实到超级充电桩上去，这一部分尤其有代表性的是液冷技术。

中间这块比较大的是直通风模块的技术，将来大批量应用的话，要对模块有更高的要求，我们要做IP65的更高的技术防护，来满足各种场景的需求。

我们再看一下整个模块的发展历程。最初的模块如果沿用通信模块，大概是几千瓦。2010年已经投入市场有应用主要是7.5kW，包括部分3kW的，模块很小，现在用的模块基本是30kW、40kW，未来还有更高的模块推出，整个发展历程比较有意思。尤其是在2019年开始，一些大功率的模块已经投入到了充电桩的行业应用里面去了。未来除了模块等级不断上升，防护等级也不断提升。

模块的技术发展很有意思，除了模块等级在不断增大，它的电压等级也是在不断上升的，最初乘用车充电大概是40多伏、100多伏到200多伏，500V，750V，以至于现在1000V，未来超级充电规划是1250V，我们目前正在参与的一个行业标准制定会计划提升到1500V，电压水平是不断在上升的，同时我们还看到电压宽度（恒温宽度），也是从当初比较窄的输出功率的应用到宽功率的应用。还有一点是防护等级也是在不断提升的。

电压水平为什么要不断提升？里面有一个非常重要的原因，随着车的充电功率越来越大，电压处于低水平的话，它的充电电流非常大，这会导致我的充电系统包括枪线的温升非常高，实际上它是有安全隐患的。为了提升达到一个更高的输出要求，电压提升是一个必选之路。未来我们可以看到要求1500V，这预示着这个行业，高压电压等级发展是未来发展的方向。

前面提了高电压等级高及模块颗粒度的发展趋势，还有一块是怎么能够做好模块的防护。防护工作在那么恶劣状态下，怎么提升防护呢？让模块工作时间更长，延长使用寿命，降低投资成本。目前已经有一些新的技术用到这个行业里面，比如说灌胶工艺，可以一定程度上提升模块的防护能力。长远来看，更有效的解决方案还是从模块本身设计上来解决的，一个是独立风道的技术，还有是液冷模块。这两种技术可以让模块的寿命大大提升。普通的模块大概是3-4年左右的使用寿命就需要更换了，如果在恶劣场站运行，寿命就更短。这时候如果推出一些新的技术，比如独立风道技术、液冷技术，这样能够保证模块朋更长的时间工作。

目前通过直通风的方式去推进整个直流充电桩的发展，确实取得非常大的效果。但我们仔细分析充电桩应用的数据，经过统计发现，有80%左右的场站符合这种方式去应用的，直通风模块可以运行，没有问题。但是还有一部分，比如靠近码头、靠近江河沿岸、人口密集的生活区、颗粒粉尘比较大的地方，现有的直通风模块建立IP54这种桩是没法应用的。这些场景必须需要一些新的技术去解决这个问题。

我们模块有四大“杀手”。

（1）盐雾。它对模块基本是毁灭性的，破坏后无法修复。
（2）湿气。南方地区到了夏天雨暴季节来临的时候，对模块的损坏也是比较大的。
（3）灰尘。灰尘在自然环境里面无法避免，长期积累以后对模块的寿命会有很大的影响。
（4）过温。

第二，充电模块高防护等级技术之解决方案。

我们看一下模块运行过程中涉及到一个关键技术，如何解决模块在运行过程中散热的问题。模块进行功能转换的时候，总是有一部分的热量会以热的形式产生出来，这时候要一些技术办法把热量带走。目前主流的方式有四种方式：（1）自然冷的方式。目前来看，这种大功率的模块散热量非常大，用自然冷的话小功率可以，两三千瓦以下可以实现，大的话非常困难。（2）目前普遍采用的是直通风的散热方式，通过风道、风扇吹风道把器件上的热量带走。（3）独立风道方式。这个架构跟前面的直通风不一样，风不会吹到器件上，这意味着灰尘、湿气、盐雾进入不到模块内部器件里面去的，是通过散热尺片把热量带走，散热和封闭是完全独立开的。（4）液冷散热方式。目前业内也有一些商业落地，主要是特斯拉，它在国内已布装超级终端已经有一万多台液冷桩在应用，包括枪线都是用液冷的方式。

面对这些问题，比如寿命问题，寿命问题是非常直观的，关系到运营。另外是噪音问题，这个涉及到扰民，是否允许你在一些特殊场景应用，还有维护成本。现在做运营的所有桩都是要做巡检和维护的，并且要定期巡检和维护，将来推小直流的时候，如何实现无巡检、少维护，怎么保证它能够长期稳定地运行？还有是去OBC化。目前这个苗头已经非常明显了。从我们了解到的信息，包括长安糯米、五菱宏光、吉利小熊猫等等，未来新能源下乡的车企已经有非常大的意愿把OBC从车上去掉，因为单一OBC加上它的自身成本，加上外接交流桩的话，它自身的成本已经在四千块钱以上，这对车企来说是非常沉重的负担，并且OBC是故障率非常高的器件，在整车上，它势必有能动性去除这块。怎么办呢？目前一个是针对恶劣环境，另外对于分布式供电，我们采用液冷的方式，还有独立风道的方式，还有一种方式是小直流独立模组的方式来解决。

讲一下液冷模式大概的情况。液冷桩整的有核心部件就是液冷模块，如图所示。这个图是一个是40千瓦、一个是60千瓦的液冷模块，这个系统里面包括一套冷却系统，其次一部分是电功率转换系统，将来我们把冷却系统和枪冷系统完全分离开的独立模式，这样能非常完美地解决噪音的问题和长时间的使用寿命问题。

独立风道的架构，上端是整个器件放在密封的腔体里面，下端是散热的翅片，风从独立风道里面吹过去，把热量带走了，可以非常有效地保证了器件一直可在在非常洁净的环境里面运行，这样非常有效地降低故障率。与普通模块相比，设计寿命都是十年，但是普通模块工况环境比较差，运行寿命时间两、三、四年都有，但是用独立风道的技术，可以保证模块寿命提升到五年，甚至八年以上，我们可以给客户提供五年以上的质保。前面提到液冷模块时间更长，有八到十年的时间。另外，独立风道的模组或者模块，它的维护非常简单。基本上可以做到免巡检、少维护，但是普通直通风做不到，一般定期十天半月基本的巡检是要安排的。

第三，高防护独立风道模块在直流充电桩上的应用。

如图所示是一个实景图，我们的工业园区按照政府的要求，必须要建直流充电桩的，园区建了三台桩，但正常运行时间大概不到半年，由于不是一个运营场站，又在工业小区里面，基本没有维护，现在三个桩全坏了，没办法我们要解决整个园区和自身员工自身的充电问题，我们建了一个由高防护模块集成的桩，这个桩运行了接近三年时间了，在这三年时间里，尽管外观都是锈迹斑斑的，里面的胶垫都老化了，但是这些模块到目前为止没有做过一次巡检和维护，虽然深圳刮了几次台风，但充电桩都挺过来了，没有运行问题发生。

如图所示，这是江西萍钢钢铁有限公司，由于外部环境是带有带电颗粒的，这个是星星在当地安的桩，以前安了几个桩以后发现模块损害率非常高，后来决定采取独立风道的模块，目前这个桩装到现在一次维护和巡检都没有做，运行得非常良好。以上都是小功率120或者360KW的桩，当然我们还做过接近兆瓦级的系统，这是一个充电堆的系统，这是一家广州的公司，替墨西哥客户做的，930千瓦的大型桩。为什么墨西哥选择独立风道模块呢？也是跟它的运行场景非常相关，它那个场景在一个矿山主要给一些重卡充电。以前重卡厂家配了一些桩过去，很快桩就坏掉了，对于中国企业来说去那么远做维护，难度非常大。后来采用了新方案，目前它定了两套，已经有一套在线上开始应用了。

再说一下小直流集成方案，我们同样把这套技术应用到整个小直流的整桩系统当中去，它能够保证桩具有很高的防护能力。未来不管是2 B也好，或者将来2 C业务也好，都能够做到免维。我们希望通过我们这种技术，不光是在直流充电桩，包括小直流也能够推动各种场景的应用，为充电系统的稳定运行做出我们的贡献。

有些朋友对于优优绿能不太了解，这里大概介绍一下。强调一点，优优绿能截止到目前为止，从公司成立到现在基本上是年翻倍增长的方式在发展，同时我们是业内唯一一家只做模块不做桩的企业。现在我们已经生产出来的模块加上今年将提供的模块，预计到今年年底能达到28GW，这个数量级相当于已经超过了整个三峡发电站总的发电量，三峡发电站总的发电量从立项到完成建设花了17年时间，我们公司花了八年时间，同样实现了发电量这么大的规模。

来源：中国充电桩网
日期：2023-06-14

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