CST模擬實例：液冷超級快充Cable熱模擬

隨著超級快充技術的快速發展，液冷技術的充電槍已具備高達600A的通流能力，大幅提升充電效率。在充電過程中，液冷充電樁透過循環冷卻液帶走充電模組及Cable產生的熱量，確保整個系統的穩定與安全的運行。本篇文章將介紹如何利用CST Cable Studio進行液冷快充Cable的建模與電熱耦合模擬分析。

液冷直流快充Cable的3D建模

液冷線纜主要分為兩大類：浸沒式與隔離式，本案例選擇主流的浸沒式線纜，如上圖所示。該結構的銅線周圍以360度硅油包覆，透過熱對流的方式將銅線的熱量帶走。接下來我們利用CST Cable Studio對液冷直流快充線進行建模，如下圖所示。

接下來，我們透過CST Studio Suite的Create 3D Cable功能生成液冷快充線的3D模型，長度設定為3m。

下面為是充電槍頭部分的3D模型，冷卻液從一側泵入，經由轉接頭分別流入DC+與DC-兩條線路，最終回到充電樁的冷卻裝置，形成循環冷卻系統。

建立電熱耦合模擬任務 (EM-Thermal Coupling)

電流與熱損耗模擬

首先，建立CST的電熱耦合模擬流程，將電流（current）設定為600A，並透過Js Solver計算得到熱損耗（Thermal Loss）為1389W。

液冷熱模擬設定

接下來，我們利用CHT求解器進行液冷熱模擬設定。步驟如下：

1. 定義Fluid Cavity：

選取液冷管的內表面，並設定箭頭指向液體流動方向。


2. 定義冷卻液的輸入輸出：

在冷卻液的輸入和輸出表面上定義lid。此案例中包含一個輸入lid與兩個輸出lid。輸入處的液體壓力設定為4 Bar，初始溫度為25°C。


3. 環境溫度設定：

參考過去案例，將CHT求解器的環境溫度設定為25°C。

模擬結果比較與分析

散熱效能分析

液冷技術的散熱能力非常顯著！在600A電流的條件下，Cable接頭處最高溫度超過了60°C。從溫度分佈圖可以看出，越靠近接頭的區域溫度越高，而在液冷區域溫度顯著降低，這與實際情況完全吻合。

溫度場分佈

透過模擬結構，還可以清楚的看到硅油內部流動的溫度場分佈，以及線纜對周圍空間的溫度場分佈。

小結

本篇文章利用CST Cable Studio詳細展示了液冷超級快充Cable的建模與熱模擬過程。透過電熱耦合模擬與液冷設置，我們得以精確分析Cable的溫度分佈及其散熱性能。液冷技術有效提升了超級快充系統的可靠性與安全性，特別適合高電流、高功率的應用場景。

資料來源：  資料來源：周明 - CST熱仿真案例——液冷超級快充Cable熱模擬

關鍵字：液冷快充線纜、超級快充Cable模擬、電熱耦合、CHT求解器、超級快充散熱、液冷線纜模擬、硅油散熱分析