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一、引言

在新能源汽车产业迅猛发展的当下，充电桩作为电动汽车的 “能量补给站”，其重要性不言而喻。随着充电桩功率不断提升，从早期的低功率慢充逐渐向高功率快充转变，充电过程中产生的热量也大幅增加。若这些热量不能及时有效地散发出去，充电桩内部的电子元件温度将持续升高，不仅会降低充电桩的工作效率和使用寿命，还可能引发严重的安全隐患。低电导率充电桩冷却液作为充电桩散热系统的核心介质，凭借其独特的性能优势，成为保障充电桩稳定、高效运行的关键所在。深入了解低电导率充电桩冷却液，对于推动充电桩技术进步、提升充电服务质量具有重要意义。

二、充电桩的工作原理与产热机制

（1）工作原理

充电桩主要通过将电网中的交流电转换为适合电动汽车电池充电的直流电来实现充电功能。以常见的直流充电桩为例，其内部包含多个关键部件，如整流模块、功率模块、控制模块等。电网的交流电首先经过整流模块，将交流电转换为直流电，然后通过功率模块对直流电进行调整和控制，使其电压、电流等参数符合电动汽车电池的充电需求，最后通过充电枪将直流电输送到电动汽车的电池中。在这个过程中，各个电子元件协同工作，完成电能的转换和传输。

（2）产热机制

①功率元件发热：功率模块中的功率半导体器件，如绝缘栅双极型晶体管（IGBT），在工作时会有电流通过，由于器件本身存在电阻，根据焦耳定律 Q = I²Rt（其中 Q 为热量，I 为电流，R 为电阻，t 为时间），会产生大量的热量。而且，随着充电桩功率的提高，通过功率器件的电流增大，其产热量也会急剧增加。

②电磁元件发热：充电桩中的变压器、电感等电磁元件在工作时，由于交变磁场的作用，会产生磁滞损耗和涡流损耗，这些损耗都会转化为热量，导致电磁元件温度升高。例如，变压器的铁芯在交变磁场的反复磁化过程中，会消耗一定的能量，以热量的形式散发出来。

③线路电阻发热：充电桩内部的连接线路虽然电阻较小，但在高电流传输的情况下，线路电阻也会产生不可忽视的热量。尤其是在一些较长的电缆或接触不良的部位，电阻会相对增大，发热现象更为明显。

三、低电导率充电桩冷却液的重要性

（1）维持适宜工作温度

充电桩的理想工作温度一般在 25℃ - 45℃之间。在这个温度范围内，电子元件的性能稳定，能够高效地完成电能的转换和传输。当温度过高时，电子元件的参数会发生变化，例如功率器件的导通电阻会增大，导致其发热更加严重，甚至可能引发热失控，造成元件损坏。低电导率充电桩冷却液能够通过循环流动，及时带走充电桩产生的热量，将充电桩内部温度精确控制在适宜的工作范围内，确保充电桩稳定、高效运行。

（2）保障电气安全

充电桩作为一种高电压、大电流的电气设备，对电气安全要求极高。如果冷却液的电导率较高，一旦发生冷却液泄漏，接触到充电桩的电气部件，就可能导致电流泄漏，引发短路、触电等安全事故。低电导率充电桩冷却液的电导率通常控制在极低水平，一般要求低于 50μS/cm，甚至在一些高端应用中，电导率接近去离子水的水平。这样低的电导率能够有效阻断电流传导路径，即使在冷却液泄漏的情况下，也能最大程度地保障电气安全，为充电桩的可靠运行提供坚实的保障。

四、低电导率充电桩冷却液的性能要求

（1）极低电导率

极低的电导率是低电导率充电桩冷却液的核心性能指标。如前所述，高电导率冷却液会带来严重的电气安全隐患，因此低电导率充电桩冷却液必须具备极低的电导率，以确保在任何情况下都不会成为电流传导的介质。为了实现这一目标，生产厂家通常会采用先进的提纯工艺和特殊的配方设计，去除冷却液中的导电离子，同时添加具有绝缘性能的添加剂，进一步降低冷却液的电导率。

（2）良好热稳定性

在充电桩的工作过程中，冷却液需要在较宽的温度范围内保持稳定的物理和化学性质。在高温环境下，冷却液不应发生分解、氧化、挥发等现象，以维持其良好的散热性能和化学稳定性。例如，在炎热的夏季，充电桩长时间高负荷工作，冷却液可能会面临较高的温度，如果冷却液热稳定性不佳，就可能会发生变质，导致散热效果下降。在低温环境中，冷却液不能凝固，其黏度也不能大幅增加，否则会影响冷却液的循环流动，降低散热效率。因此，良好的热稳定性确保了冷却液在各种工况下都能可靠地发挥作用。

（3）高效散热性

低电导率充电桩冷却液应具备较高的比热容和热导率。比热容高意味着冷却液能够吸收大量的热量而自身温度升高较小，热导率高则使冷却液能够迅速将吸收的热量传递出去。这样，冷却液在流经充电桩的发热部件时，能够高效地吸收热量，并通过后续的散热装置将热量散发到外界环境中，实现快速、有效的散热，满足充电桩对散热效率的严格要求。例如，一些新型的低电导率充电桩冷却液采用了特殊的配方，使其比热容和热导率都得到了显著提升，从而能够更好地应对充电桩高功率运行时产生的大量热量。

（4）出色防腐蚀性

充电桩冷却系统中包含多种金属材料，如铜、铝、不锈钢等，以及一些非金属材料，如橡胶密封件、塑料管路等。冷却液需要具备出色的防腐蚀性能，防止对金属部件产生腐蚀，避免因腐蚀导致金属部件的壁厚变薄、强度降低，影响冷却系统的密封性和可靠性。同时，冷却液还应与非金属材料具有良好的兼容性，不会导致非金属材料溶胀、老化或发生化学反应，确保冷却系统各部件的长期稳定运行。为了达到出色的防腐蚀效果，冷却液中通常会添加多种缓蚀剂，形成一层保护膜覆盖在金属表面，阻止氧气、水分以及其他腐蚀性物质与金属发生反应。

（5）其他性能要求

除了上述主要性能要求外，低电导率充电桩冷却液还应具有较低的冰点，以防止在寒冷环境下冷却液结冰，损坏冷却系统。一般来说，冷却液的冰点需达到 - 35℃甚至更低。同时，冷却液应具有较高的沸点，避免在正常工作温度下发生沸腾现象，影响散热效果，其沸点通常要求在 107℃ - 108℃以上。此外，冷却液的清洁度也至关重要，要严格控制冷却液中颗粒的尺寸和含量，防止颗粒堵塞充电桩内部狭小的冷却流道，导致散热不畅，甚至引发设备故障。

五、低电导率充电桩冷却液的类型

（1）醇类冷却液

①乙二醇型冷却液：乙二醇型冷却液是目前低电导率充电桩冷却液中应用较为广泛的一种。它以乙二醇为主要防冻成分，与蒸馏水按一定比例混合，并添加抗氧剂、抗腐蚀剂等多种添加剂制成。乙二醇具有较低的冰点，可使冷却液在低温环境下仍保持液态，满足充电桩在寒冷地区的使用需求。其沸点较高，能在高温环境下保持稳定，不易沸腾。在防腐蚀方面，通过合理添加缓蚀剂，能够对充电桩冷却系统中的多种金属材料起到有效的保护作用。此外，乙二醇型冷却液的生产成本相对较低，原材料来源广泛，这些优势使得它在低电导率充电桩冷却液领域占据了较大的市场份额。然而，乙二醇具有一定的毒性，在使用过程中需要注意防止泄漏对环境和人体造成危害。

②丙二醇型冷却液：丙二醇型冷却液以丙二醇为主要成分。与乙二醇相比，丙二醇具有低毒性的特点，在一些对安全性要求极高的应用场景中具有独特优势，如在人员密集场所或对环保要求严格的地区的充电桩中，丙二醇型冷却液可确保即使发生冷却液泄漏，也不会对周围环境和人员造成严重危害。丙二醇型冷却液同样具备较好的防冻和散热性能，能够满足充电桩冷却系统的基本需求。但其生产成本相对较高，在一定程度上限制了其大规模应用。不过，随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，丙二醇型冷却液在特定领域的应用前景值得期待。

（2）非醇类冷却液

①水基类冷却液：水基类冷却液以去离子水为基础，通过添加各种功能添加剂来满足充电桩冷却的特殊要求。去离子水本身具有极低的电导率，能够有效避免电流泄漏问题，满足充电桩对冷却液电气性能的严格要求。同时，水具有良好的热传导性能，能够快速吸收和传递热量，为充电桩散热提供了基础保障。为了提高水基类冷却液的综合性能，通常会添加缓蚀剂、防垢剂、防冻剂等添加剂。缓蚀剂可以防止冷却液对金属部件的腐蚀，防垢剂能避免在冷却系统中形成水垢，影响散热效果，而防冻剂则可降低冷却液的冰点，使其在低温环境下仍能正常工作。水基类冷却液具有成本较低、散热性能良好等优点，但在低温环境下需要注意防冻措施，以确保冷却液的正常使用。在一些对成本较为敏感且工作环境温度相对较高的充电桩应用场景中，水基类冷却液具有一定的应用优势。

②合成油基类冷却液：合成油基类冷却液以合成油为基础，经过特殊配方调制而成。合成油具有优异的热稳定性、化学惰性和低电导率，能够在高温、高电压的复杂环境下长期稳定工作。它对充电桩冷却系统中的金属和其他材料具有良好的兼容性，不易与这些材料发生化学反应，从而有效保护冷却系统的各个部件。此外，合成油基类冷却液的黏度特性在不同温度下变化较小，能够保证冷却液在各种工况下都能顺畅循环，确保散热效果的稳定性。然而，合成油基类冷却液的生产成本较高，这使得其在应用推广方面面临一定的挑战。目前，合成油基类冷却液主要应用于对冷却液性能要求极高、对成本相对不敏感的高端充电桩系统，如一些超快充充电桩和对可靠性要求极高的专用充电桩中。

六、低电导率充电桩冷却液的研发与应用现状

（1）研发进展

随着充电桩技术的不断发展，对低低电导率冷却液的性能要求也日益提高，推动了相关研发工作的不断深入。科研人员致力于开发新型的冷却液配方和材料，以满足充电桩在更高功率、更复杂环境下的散热需求。例如，在降低冷却液电导率方面，研究人员通过采用先进的提纯技术和新型添加剂，不断降低冷却液中导电离子的含量，提高其电气绝缘性能。在提高热稳定性方面，研发出了一系列具有高热稳定性的基础液和添加剂，能够有效抵抗高温环境下的分解和变质。同时，针对不同类型充电桩的特点和需求，定制化研发专用的冷却液也成为研发的重点方向之一。例如，针对户外充电桩面临的恶劣环境，研发具有更强防腐蚀和耐候性能的冷却液；针对室内充电桩对空间和噪音的要求，开发体积小、低噪音的冷却系统及配套冷却液。

（2）应用领域

①公共充电桩：公共充电桩分布广泛，包括高速公路服务区、城市停车场、商业中心等场所。这些充电桩需要满足不同用户的快速充电需求，功率较大，工作时间长，对冷却液的散热性能和稳定性要求较高。低电导率充电桩冷却液能够有效带走充电桩产生的大量热量，确保充电桩在高负荷运行下的稳定工作，为广大电动汽车用户提供可靠的充电服务。

②专用充电桩：在一些特定场所，如公交场站、物流园区等，会配备专用充电桩为特定车辆提供充电服务。这些充电桩的使用场景相对固定，但充电频率高，对充电桩的可靠性和耐久性要求极高。低电导率充电桩冷却液的出色防腐蚀性和材料兼容性，能够保证冷却系统长期稳定运行，减少设备维护成本，提高专用充电桩的使用效率。

③家用充电桩：家用充电桩虽然功率相对较小，但数量众多，分布在居民小区等场所。家用充电桩对安全性要求较高，低电导率充电桩冷却液的极低电导率特性，能够有效避免因冷却液泄漏而引发的电气安全事故，保障居民的用电安全。同时，其良好的热稳定性和散热性，也能确保家用充电桩在长时间使用过程中的性能稳定。

七、低电导率充电桩冷却液的发展趋势

（1）高性能化

随着充电桩技术向更高功率、更高效率方向发展，对低电导率充电桩冷却液的性能要求将不断提升。未来，低电导率充电桩冷却液将朝着更高的热稳定性、更强的防腐蚀能力、更低的电导率和更优异的材料兼容性方向发展。例如，研发能够在更高温度下长期稳定工作且不影响电气性能的冷却液，以及能够对新型充电桩材料（如碳化硅功率器件、新型复合材料外壳等）提供更好保护的冷却液。同时，通过优化冷却液的配方和生产工艺，进一步提高其散热效率，满足充电桩日益增长的散热需求。

（2）环保化

在全球环保意识日益增强的背景下，低电导率充电桩冷却液的环保性能也将受到更多关注。未来的冷却液将朝着可生物降解、低毒无害的方向发展，减少对环境的污染。研发人员将致力于寻找环保型的基础液和添加剂，替代传统的对环境有潜在危害的成分。同时，在冷却液的生产过程中，也将采用更加环保的生产工艺，降低能源消耗和碳排放，实现低电导率充电桩冷却液产业的可持续发展。

（3）智能化

随着物联网和传感器技术的不断发展，智能化将成为低电导率充电桩冷却液的一个重要发展趋势。未来的冷却液系统可能会集成各种传感器，实时监测冷却液的温度、电导率、酸碱度、液位等参数，并通过物联网技术将这些数据传输到监控中心。一旦冷却液的参数出现异常，系统能够及时发出预警，提醒维护人员进行处理，实现对充电桩冷却系统的智能化管理和维护。这将大大提高充电桩系统的可靠性和维护效率，降低维护成本。

八、结论

低电导率充电桩冷却液作为充电桩散热系统的核心介质，对于保障充电桩的高效、稳定运行，提高充电服务质量，确保电气安全具有不可替代的重要作用。它需要具备极低电导率、良好热稳定性、高效散热性、出色防腐蚀性等一系列特殊性能，以满足充电桩复杂的工作环境和严格的技术要求。目前，醇类冷却液和非醇类冷却液在低电导率充电桩冷却液市场中各有应用，且随着技术的不断进步，相关研发工作也在持续推进。未来，低电导率充电桩冷却液将朝着高性能化、环保化和智能化的方向不断发展。通过持续的技术创新和研发投入，相信未来会涌现出更多性能优异、环保可靠的低电导率充电桩冷却液产品，为充电桩产业的蓬勃发展提供坚实的支撑，助力新能源汽车产业迈向更高台阶。