引言

随着新能源汽车电池技术的发展越来越趋于成熟，电池续航能力已显著提升，但充电慢的问题依然困扰着整个行业，成为阻碍新能源汽车渗透率快速提升的重要因素。传统的大功率快速充电桩采用风冷技术已经达到极限。更安全、更高效、更经济的液冷超充技术，作为充电技术演进的新趋势，成为业界发力的焦点。

一、充电桩行业现状及趋势

近年来，我国新能源汽车市场发展迅速，保有量快速增长，电动汽车充电需求明显增加。

据智研咨询统计数据，截止2022年12月，全国电动汽车充电桩累计数量为521.0万台，同比增长近100%。其中公共桩179.7万台，占比34.5%；私人桩341.3万台，占65.5%。预计2025年，中国电动汽车充电桩保有量将达到千万台。随着未来充电散热技术不断改进升级，大功率液冷快速充电桩相比于现有的风冷技术优势明显，液体冷却或将成为主流趋势。

目前民用快速充电桩绝大部分采用风冷技术，都面临发热快，发热高问题，给大功率快速充电桩带来安全问题，为解决行业应用痛点，大功率充电桩工程师想到了液体冷却的方式来降温，采用液冷式大功率充电桩具有两点明显优势：第一是充电电流更大，充电速度更快。二是充电噪音更小，防护等级更高。

二、充电桩液冷技术原理及运用

液冷技术在超级充电桩中的应用已经变得越来越普遍。

液冷式超级充电桩主要由充电模块、充电枪、控制器、液冷系统、机柜等部分组成。在液冷系统中，冷却液通过水泵循环到电池组、充电模块、充电枪和控制器等关键部件，通过对这些部件散热来保证系统正常工作。

大功率液冷充电枪是通过一个泵来驱动冷却液流动，冷却液在经过液冷线缆时（液冷线缆在工作时由于承载大电流会发热），带走线缆及充电连接器的热量，回到油箱（储存冷却液），然后通过泵驱动经过散热器散发热量，循环工作，可以达到小截面积线缆通载大电流、低温升的要求。

液冷的方式可使冷却液循环利用，封闭式的散热环境在保证散热效率的同时，也可以保证散热过程的洁净度。相比于传统的空气冷却具有更好的散热效果和更长的使用寿命，因此越来越受到市场的青睐。

三、微型液冷泵技术在超级充电桩液冷系统中的应用

什么泵适合应用在大功率液冷充电桩呢？大功率液冷超级充电桩采用液冷泵输送乙二醇水溶液或有机硅油介质给各发热部件降温（线缆，枪头），降温效率高，液冷系统中的液冷泵通常用于液体循环作用，将热量从充电桩内部传输到散热器。在充电桩液冷系统中，微型水泵被广泛应用于小型充电桩和移动充电设备，具有体积小、能耗低、噪音小等优点。微型液冷泵通常采用直流电源供电，也可以与太阳能电池板等可再生能源技术结合使用，以实现更加节能环保的目的。

微型液冷泵作为大功率液冷快速充电桩核心部件之一，承担着降温介质流量输送、压力控制作用，选择一款安全、可靠、高效的液冷泵变得至关重要，通常情况下，在输送冷却介质不变的情况下，输送流量大、压力越高相比小流量、低压力降温效果更好更快，基于以上思路，泵的选型主要考虑流量、进出口压力情况、粘度、温度，同时还需要考虑入口条件、体积、能耗、噪音、电压等综合因素，我们将结合多种型式的泵和齿轮泵横向、纵向对比分析。

1.横向对比传统的泵型主要有离心泵，隔膜泵，齿轮泵，滑片泵等。

离心泵属于离心动能泵，特性扬程越高，流量越小，一般不做考虑；

市面一些普通离心水泵应用于充电桩液冷系统时也存在以下不足：

1.流量和扬程受限，适用范围相对狭窄；

2.维护难度较大，需要定期检查和更换；

3.部分微型水泵的寿命较短，需要经常更换。

往复式隔膜泵属于柱塞式容积泵，流体输送过程中会脉冲，温升控制不稳定，同时会受膜片寿命的限制；齿轮泵作为转子式容积泵，从发明到运用有上百年历史，具有流量稳定，运用于中高压，传统齿轮泵主要用于输送有润滑性介质。滑片泵属于转子式容积泵，性能和齿轮泵比较接近，但滑片是紧贴泵缸体表摩擦，时间一长容易磨损，磨下来的颗粒物会污染介质；

2.纵向各种微型磁力齿轮泵对比

在了解微型齿轮泵之前，先要了解微型磁力齿轮泵核心齿轮材料PEEK,自从PEEK特种工程塑料诞生以来，PEEK陆续运用于精密结构件、密封件、轴承、齿轮等领域，随着各种改性添加剂的发展（如碳纤维、二硫化钼、玻纤维、四氟、陶瓷），衍生出各种不同配方PEEK, 性能各异，相比纯PEEK具有机械强度更高，耐磨性更好等特性，添加陶瓷填充剂的PEEK相比纯PEEK寿命5倍以上，可以各种恶劣工况环境下使用。

微型齿轮泵正是基于PEEK改性技术而发展，微型齿轮泵可满足低粘度甚至无润滑的情况下运行，同时采用磁力联轴器设计，可做到高压无泄漏。精密级微型齿轮泵运用于小流量、无脉冲、高线性度、高压差、无泄漏、精密计量等工况。

目前国内外厂商的各种微型磁力齿轮泵技术路线，主要通过PEEK齿轮轴材质改性及加工工艺方向突破、PEEK滑动轴承材质及加工工艺方向突破、微型磁力齿轮泵结构设计方向改进。多年从事微型磁力齿轮泵研究和经验告我们，如整体设计方向错误，泵精度、性能和寿命将大打折扣。

一、PEEK齿轮轴材质改性及加工工艺方向突破

齿轮轴材质分为两部份，一是齿轮部分，二是轴部分。

第1种方案：传统欧美齿轮泵（部分国内齿轮泵厂家），齿轮材质主要采用普通PEEK填充碳纤维，轴采用不锈钢316L材质，运用于负载较小的场合，通过注塑成圆柱后滚齿加工，普通PEEK填充碳纤维易加工，加工精度可以，但316L材质轴比较软，运行5-6个月左右，轴会越磨越细，齿轮跳动磨损严重，直至把泵体和齿轮磨坏，短期使用无法看出来。

传统PEEK+不锈钢轴 轴面磨损情况

第2种方案：齿轮材质采用进口PEEK高强度耐磨材质，轴采用氧化锆纳米陶瓷材质，由于PEEK机加工难度大，很多采用齿形一次性注塑成形，注塑成形容易受注塑温度变形，每批次加工的齿轮一致性较差，影响流量，生产成本较低。

JONSN进口PEEK+陶瓷轴

第3种方案：JONSN精密级微型齿轮泵齿轮轴，齿轮采用英国进口高强度耐磨级PEEK材质，轴采用氧化锆纳米陶瓷材质，通过精密数控滚齿轮精加工，通过改善刀具材质涂层，并严格管控刀具加工时间，解决了进口高强度耐磨级PEEK齿轮加工问题，同时齿形通过数小时高温模压热处理定型工艺，齿轮精度高，尺寸稳定，表面光滑，一致性高，寿命长，缺点就是成本很高，适用于重载型高精度场合。

二、PEEK滑动轴承材质及加工工艺方向突破

传统轴承材质主要采用普通PEEK填充碳纤维材质，加工容易，耐磨和承载性能偏弱，只能运用轻载工况。

JONSN 精密级微型齿轮泵滑动轴承，用特种改性PEEK基复合纳米级陶瓷配方，采用专用的加工成型工艺制成，强度高，抗干磨能力强，运用于重载场合，寿命长达2万小时以上

三、微型磁力齿轮泵结构设计方向改进

传统微型齿轮泵结构设计一直延续20多年前的美式设计（三段式结构+四氟膜片密封设计），齿轮两端面间隙容易受到密封垫厚度影响，导致内泄漏很大，输送精度差，工作效率低，结构如下：

三段式结构设计

JONSN 微型齿轮泵结构设计采用（一体式结构+静密封圈设计），其优点有：

（1） 后泵体和齿轮腔体合为一体，整体通过CNC一次性加完成，减少夹具换装次数，齿轮轴装配精度高。

（2）减少密封圈数量，减少泄露点数量。

（3）齿轮与腔体各间隙完全靠机加工精度保证，配合精度高，一致性高，无需人为对齿轮及腔体的研磨修配，人为的干预越多一致性越差。

（4）内部结构采用大通径流道设计，减小流体运动阻力，更加节能更静音

（5）灵活接口配置

通过前面横向和纵向对泵结构原理和工艺分析后，我们来分析一下电机，电机的好坏直接影响整体寿命，JONSN配套电机优点如下：

（1）采用屏蔽式结构，体积小巧。

（2）针对大功率充电桩液冷系统开发了直流24V/150W屏蔽式无刷电机，泵体+电机总成长度只99mm, 小体积大扭力，线圈定子采用全自动绕线制成，绕线排列整齐。图片如下

（3）电机可在高低温环境下的长时间连续工作。

JONSN精密级微型磁力齿轮泵采用车规级无刷电机驱动器，同时磁力转子采用高温钕铁硼强磁，可适应-40℃到70℃环境温度下长期连续工作，驱动器自带超温保护和过电流保护功能。

四、JONSN-MRV液冷充电桩液冷技术解决方案

通过对JONSN精密微型磁力齿轮泵有了更深了解，我们回到充电桩液冷系统具体应用。以直流高压350KW以上充电功率的超充系统应用工况为例，冷却介质为机硅油介质，粘度10mPa.s, 流量4-6L/min，压力4bar, 直流24V供电，功率≤150W，有效运行时间25000小时。

MRV220SZKL-TV 150W直流24V屏蔽式无刷电机

通过JONSN开发的微型齿轮泵选型系统，选型参数如下：

五、JONSN公司发展情况介绍

JONSN公司成立于2010年，是一家专注于齿轮泵研发、生产、销售的公司。公司自成立伊始，我们就把“用心、专注做好每一台精密级齿轮泵”奉为经营理念，拥有齿轮泵总成装配线，以及滚齿加工、磨齿加工、平面研磨机、数控机床、加工中心、多工位全综合检测平台、试验等专业设备。

自2019年国内外市场环境发生变化以来，上海琼森流体设备有限公司做出新的规划，在中部地区成立新工厂，得益于赣州优质的营商环境和赣州齿轮产业配套加工能力，2020年新工厂正式落户于赣州市经济技术开发区，工厂通过德国莱茵TUV ISO9001-2015质量管理体系认证，法国BV、美国ABS、日本NK等船级社质资认证，同时取得多项专利技术。公司拥有一支优秀的研发创新团队，与国外企业合作，凭借我们多年来在齿轮泵领域所积累的丰富经验，通过技术创新，采用新工艺、新材料，对泵内结构进行优化，提升了齿轮泵的质量和技术水准，在多项精密级齿轮泵关键技术领域取得重大突破，JONSN齿轮泵已经成为多个高端制造行业在线输送关键控制设备。

JONSN是国内较早进入充电桩液冷应用领域的微型泵企业，在充电桩液冷水泵领域占据较大市场份额，并且拥有专业成熟的快速充电桩液冷解决方案。

(1)定制化服务。JONSN是具有自主技术研发生产能力的齿轮泵厂家，拥有专业的研发团队、技术支持团队、售后服务团队，可根据客户系统的需求，对齿轮泵进行特殊定制，可定制流量、扬程等性能参数，可提供不同的电机类型等。

(2)体积小、噪音低。JONSN对齿轮泵噪音及占地空间把控严格，体积小，静音设计，不会对周围环境和用户造成噪音困扰。

(3)质量可靠。快速充电桩通常需要在短时间内完成充电任务，同时又需要长时间稳定运行。因此需要选择质量可靠的微型齿轮泵，以减少对充电桩电源的影响。JONSN对制造的每一个齿轮泵质量把控极为严苛，每一台齿轮泵出厂都要进行多项测试与质检，以保证齿轮泵的质量可靠。

JONSN流体科技公司生产的精密微型泵弥补了行业普通水泵存在的不足，可精准适用于大功率液冷快速充电桩，同时可保障产品质量、产品的货期、售前专业选型、售后技术支持等，是大功率液冷快速充电桩液冷水泵的理想选择。