تقنية الشحن الفائق المبرد بالسوائل: مساعدة سوق مركبات الطاقة الجديدة

مع التطور السريع لسوق السيارات الكهربائية، يضع المستخدمون طلبات عالية بشكل متزايد على النطاق، وسرعة الشحن، وسهولة الشحن، وجوانب أخرى. ومع ذلك، لا تزال هناك أوجه قصور ومشكلات عدم اتساق في البنية التحتية للشحن في الداخل والخارج، مما يتسبب في مواجهة المستخدمين في كثير من الأحيان مشاكل مثل عدم القدرة على العثور على محطات شحن مناسبة، وأوقات الانتظار الطويلة، وتأثير الشحن الضعيف عند السفر.

غردت شركة Huawei Digital Energy: "يساعد الشاحن الفائق المبرد بالسائل بالكامل من هواوي على إنشاء ممر أخضر عالي الجودة وسريع الشحن 318 Sichuan-Tibet." تشير المقالة إلى أن محطات إعادة الشحن المبردة بالسائل بالكامل تتميز بالخصائص التالية:

1. الحد الأقصى لطاقة الإخراج هو 600KW والحد الأقصى للتيار هو 600A. ويُعرف باسم "واحد كيلومتر في الثانية" ويمكنه توفير أقصى قدر من طاقة الشحن على ارتفاعات عالية.

2. تكنولوجيا التبريد السائل الكاملة تضمن الموثوقية العالية للمعدات: على الهضبة، يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية، الرطوبة العالية، الغبار، والتآكل، ويمكن أن تتكيف مع مختلف ظروف تشغيل الخطوط الصعبة.

3. مناسب لجميع الموديلات: نطاق الشحن 200-1000 فولت، ويمكن أن يصل معدل نجاح الشحن إلى 99%. ويمكنه مجاراة سيارات الركاب مثل Tesla وXpeng وLili، بالإضافة إلى المركبات التجارية مثل Lalamove، ويمكنه تحقيق ما يلي: "اصعد إلى السيارة، واشحنها، واشحنها، وانطلق".

لا توفر تقنية الشحن الفائق المبرد بالسوائل خدمات وخبرة عالية الجودة لمستخدمي مركبات الطاقة الجديدة المحليين فحسب، بل ستساعد أيضًا في توسيع سوق مركبات الطاقة الجديدة والترويج لها. ستساعدك هذه المقالة على فهم تقنية إعادة شحن التبريد السائل وتحليل حالة السوق والاتجاهات المستقبلية.

ما هو الشحن الزائد للتبريد السائل؟

يتم تحقيق إعادة شحن التبريد السائل عن طريق إنشاء قناة خاصة لتدوير السائل بين الكابل ومسدس الشحن. تمتلئ هذه القناة بسائل التبريد لإزالة الحرارة. تعمل مضخة الطاقة على تعزيز دوران سائل التبريد، والذي يمكن أن يبدد الحرارة المتولدة أثناء عملية الشحن بشكل فعال. يستخدم جزء الطاقة في النظام التبريد السائل وهو معزول تمامًا عن البيئة الخارجية، وبالتالي يلبي معايير التصميم IP65. وفي الوقت نفسه، يستخدم النظام أيضًا مروحة قوية لتقليل ضوضاء تبديد الحرارة وتحسين الصداقة البيئية.

الخصائص التقنية ومزايا التبريد السائل فائق الشحن.

1. تيار أعلى وسرعة شحن أسرع.

يقتصر الإخراج الحالي لبطارية الشحن على سلك مسدس الشحن، والذي يستخدم عادةً الكابلات النحاسية لنقل التيار. ومع ذلك، فإن الحرارة الناتجة عن الكابل تتناسب مع مربع التيار، مما يعني أنه مع زيادة تيار الشحن، من المرجح أن يولد الكابل حرارة زائدة. لتقليل مشكلة ارتفاع درجة حرارة الكابل، يجب زيادة مساحة المقطع العرضي للسلك، ولكن هذا سيجعل مسدس الشحن أثقل أيضًا. على سبيل المثال، يستخدم مسدس الشحن القياسي الوطني الحالي 250 أمبير عادةً كابلًا بطول 80 مم²، مما يجعل مسدس الشحن أثقل بشكل عام وليس من السهل ثنيه.

إذا كنت بحاجة إلى تحقيق تيار شحن أعلى، فإن الشاحن المزدوج يعد حلاً قابلاً للتطبيق، ولكنه مناسب فقط للحالات الخاصة. عادةً ما يكون أفضل حل للشحن عالي التيار هو تقنية مسدس الشحن المبرد بالسائل. تعمل هذه التقنية على تبريد الجزء الداخلي من مسدس الشحن بشكل فعال، مما يسمح له بالتعامل مع التيارات الأعلى دون ارتفاع درجة الحرارة.

يتضمن الهيكل الداخلي لمسدس الشحن المبرد بالسائل الكابلات وأنابيب المياه. عادةً، تبلغ مساحة المقطع العرضي لكابل مسدس الشحن المبرد بالسائل 500A 35 مم² فقط، ويتم تبديد الحرارة المتولدة بشكل فعال عن طريق تدفق سائل التبريد في أنبوب الماء. نظرًا لأن الكابل أرق، فإن مسدس الشحن المبرد بالسائل أخف بنسبة 30 إلى 40٪ من مسدس الشحن التقليدي.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا استخدام مسدس الشحن المبرد بالسائل مع وحدة التبريد، والتي تتضمن خزانات المياه ومضخات المياه والمشعات والمراوح والمكونات الأخرى. مضخة المياه مسؤولة عن تعميم سائل التبريد داخل خط الفوهة، ونقل الحرارة إلى المبرد، ومن ثم نفخه بالمروحة، وبالتالي توفير قدرة تحمل تيار أكبر من الفوهات التقليدية المبردة طبيعيًا.

2. سلك البندقية أخف ومعدات الشحن أخف.

3. حرارة أقل، تبديد سريع للحرارة، وسلامة عالية.

غلايات التحميل التقليدية وغلايات التحميل شبه المبردة بالسوائل تستخدم عادةً أنظمة طرد الحرارة المبردة بالهواء حيث يدخل الهواء إلى جسم الغلاية من جانب واحد، ويزيل الحرارة الناتجة عن المكونات الكهربائية ووحدات المقوم، ثم يخرج من جسم الغلاية. أضعاف الجسم إلى الجانب الآخر. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لإزالة الحرارة بها بعض المشاكل لأن الهواء الداخل للكومة قد يحتوي على غبار ورذاذ ملح وبخار ماء، وقد تلتصق هذه المواد بسطح المكونات الداخلية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء العزل للكومة. الأنظمة وتقليل كفاءة تبديد الحرارة، مما يقلل من كفاءة الشحن ويقصر عمر المعدات.

بالنسبة لغلايات الشحن التقليدية وغلايات التحميل شبه المبردة بالسوائل، فإن إزالة الحرارة والحماية هما مفهومان متناقضان. إذا كان الأداء الوقائي مهمًا، فقد يكون الأداء الحراري محدودًا، والعكس صحيح. وهذا يعقد تصميم مثل هذه الأكوام ويتطلب مراعاة كاملة لتبديد الحرارة مع حماية المعدات.

تستخدم كتلة التمهيد المبردة بالسائل بالكامل وحدة التمهيد المبردة بالسائل. لا تحتوي هذه الوحدة على قنوات هواء في الأمام أو الخلف. تستخدم الوحدة سائل التبريد المنتشر عبر لوحة التبريد السائلة الداخلية لتبادل الحرارة مع البيئة الخارجية، مما يسمح لقسم الطاقة بوحدة التمهيد بتحقيق تصميم مغلق تمامًا. يتم وضع المبرد على الجزء الخارجي من الكومة ويقوم المبرد الداخلي بنقل الحرارة إلى المبرد ثم يقوم الهواء الخارجي بحمل الحرارة من سطح المبرد.

في هذا التصميم، يتم عزل وحدة الشحن المبردة بالسائل والملحقات الكهربائية الموجودة داخل كتلة الشحن تمامًا عن البيئة الخارجية، مما يحقق مستوى حماية IP65 ويزيد من موثوقية النظام.

4. ضجيج شحن منخفض وحماية أعلى.

يحتوي كل من أنظمة الشحن التقليدية والمبردة بالسائل على وحدات شحن مدمجة مبردة بالهواء. تم تجهيز الوحدة بالعديد من المراوح الصغيرة عالية السرعة التي تنتج عادةً مستويات ضوضاء تزيد عن 65 ديسيبل أثناء التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، فإن كومة الشحن نفسها مجهزة بمروحة تبريد. حاليًا، غالبًا ما تتجاوز أجهزة الشحن المبردة بالهواء 70 ديسيبل عند تشغيلها بكامل طاقتها. قد لا يكون هذا ملحوظًا أثناء النهار، ولكن في الليل يمكن أن يسبب مزيدًا من الإزعاج للبيئة.

ولذلك، فإن زيادة الضوضاء الصادرة عن محطات الشحن هي الشكوى الأكثر شيوعًا من المشغلين. ولحل هذه المشكلة، يحتاج المشغلون إلى اتخاذ إجراءات تصحيحية، ولكنها غالبًا ما تكون مكلفة ولها فعالية محدودة. في النهاية، قد يكون التشغيل محدود الطاقة هو الطريقة الوحيدة لتقليل تداخل الضوضاء.

تعتمد كتلة التمهيد المبردة بالسائل بالكامل على هيكل تبديد الحرارة مزدوج الدورة. تقوم وحدة التبريد السائلة الداخلية بتدوير سائل التبريد من خلال مضخة المياه لتبديد الحرارة ونقل الحرارة المتولدة داخل الوحدة إلى المبدد الحراري ذي الزعانف. يتم استخدام مروحة كبيرة أو نظام تكييف هواء ذو ​​سرعة منخفضة ولكن حجم هواء مرتفع خارج المبرد لتبديد الحرارة بشكل فعال. يتميز هذا النوع من مراوح الصوت منخفضة السرعة بمستوى ضوضاء منخفض نسبيًا وأقل ضررًا من ضجيج المروحة الصغيرة عالية السرعة.

بالإضافة إلى ذلك، قد يكون للشاحن الفائق المبرد بالسوائل أيضًا تصميم منقسم لتبديد الحرارة، على غرار مبدأ مكيفات الهواء المنفصلة. يحمي هذا التصميم وحدة التبريد من الأشخاص ويمكنه أيضًا تبادل الحرارة مع حمامات السباحة والنافورات وما إلى ذلك من أجل تبريد أفضل وتقليل مستويات الضوضاء.

5. انخفاض التكلفة الإجمالية للملكية.

عند النظر في تكلفة معدات الشحن في محطات الشحن، يجب مراعاة إجمالي تكلفة دورة الحياة (TCO) للشاحن. عادةً ما تتمتع أنظمة الشحن التقليدية التي تستخدم وحدات الشحن المبردة بالهواء بعمر خدمة أقل من 5 سنوات، في حين أن شروط الإيجار التشغيلي لمحطة الشحن الحالية تتراوح عادةً من 8 إلى 10 سنوات. وهذا يعني أنه يجب استبدال معدات الشحن مرة واحدة على الأقل خلال عمر المنشأة. في المقابل، يمكن أن تتمتع غلاية الشحن المبردة بالسائل بالكامل بعمر خدمة لا يقل عن 10 سنوات، مما يغطي دورة الحياة الكاملة لمحطة الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، على عكس كتلة التمهيد الخاصة بالوحدة المبردة بالهواء، والتي تتطلب فتحًا متكررًا للخزانة لإزالة الغبار والصيانة، فإن كتلة التمهيد المبردة بالسائل بالكامل لا تحتاج إلى التنظيف إلا بعد تراكم الغبار على المبدد الحراري الخارجي، مما يجعل الصيانة صعبة . مريح.

ولذلك، فإن التكلفة الإجمالية لملكية نظام الشحن الكامل المبرد بالسوائل أقل من تكلفة نظام الشحن التقليدي الذي يستخدم وحدات الشحن المبردة بالهواء، ومع الاعتماد الواسع النطاق لأنظمة التبريد السائل الكاملة، ستصبح مزايا فعالية التكلفة أكثر وضوحا أكثر وضوحا.

عيوب في تقنية الشحن الفائق للتبريد السائل.

1. ضعف التوازن الحراري

لا يزال التبريد السائل يعتمد على مبدأ التبادل الحراري بسبب اختلاف درجات الحرارة. ولذلك، لا يمكن تجنب مشكلة اختلاف درجة الحرارة داخل وحدة البطارية. قد تؤدي الاختلافات في درجات الحرارة إلى الشحن الزائد أو الشحن الزائد أو الشحن الزائد. تفريغ مكونات الوحدة الفردية أثناء الشحن والتفريغ. يمكن أن يؤدي الشحن الزائد والتفريغ الزائد للبطاريات إلى حدوث مشكلات تتعلق بسلامة البطارية وتقصير عمر البطارية. يؤدي الشحن الزائد والتفريغ إلى تقليل كثافة طاقة البطارية وتقليل نطاق التشغيل.

2. قوة نقل الحرارة محدودة.

معدل شحن البطارية محدود بمعدل تبديد الحرارة، وإلا فسيكون هناك خطر ارتفاع درجة الحرارة. إن قوة نقل الحرارة للتبريد السائل بلوحة التبريد محدودة باختلاف درجة الحرارة ومعدل التدفق، ويرتبط فرق درجة الحرارة المتحكم به ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة المحيطة.

3. هناك خطر كبير للانفلات الحراري.

يحدث الهروب الحراري للبطارية عندما تولد البطارية كمية كبيرة من الحرارة خلال فترة قصيرة. نظرًا للمعدل المحدود لتبديد الحرارة المعقول بسبب اختلافات درجات الحرارة، يؤدي تراكم الحرارة الكبير إلى نمو مفاجئ. درجة الحرارة، مما ينتج عنه دورة موجبة بين تسخين البطارية وارتفاع درجة الحرارة، مما يسبب انفجارات وحرائق، كما يؤدي إلى الهروب الحراري في الخلايا المجاورة.

4. استهلاك الطاقة الطفيلية كبير.

مقاومة دورة التبريد السائل عالية، خاصة بالنظر إلى القيود المفروضة على حجم وحدة البطارية. عادة ما تكون قناة تدفق اللوحة الباردة صغيرة. عندما يكون نقل الحرارة كبيرًا، سيكون معدل التدفق كبيرًا، وسيكون فقدان الضغط في الدورة كبيرًا. وسيكون استهلاك الطاقة كبيرًا مما سيقلل من أداء البطارية عند الشحن الزائد.

حالة السوق واتجاهات التطوير لعبوات التبريد السائل.

حالة السوق

وفقًا لأحدث البيانات الصادرة عن تحالف الشحن الصيني، كان هناك 31000 محطة شحن عامة إضافية في فبراير 2023 مقارنة بشهر يناير 2023، بزيادة 54.1٪ عن فبراير. اعتبارًا من فبراير 2023، أبلغت الوحدات الأعضاء في التحالف عن إجمالي 1.869 مليون محطة شحن عامة، بما في ذلك 796000 محطة شحن تعمل بالتيار المستمر و1.072 مليون محطة شحن تعمل بالتيار المتردد.

مع استمرار ارتفاع معدل تغلغل مركبات الطاقة الجديدة والتطور السريع لمرافق الدعم مثل أكوام التحميل، أصبحت تقنية الشحن الفائق الجديدة المبردة بالسوائل موضوعًا للمنافسة في الصناعة. كما بدأت العديد من شركات مركبات الطاقة الجديدة وشركات التكديس في إجراء البحث والتطوير التكنولوجي والتخطيط لتضخيم الأسعار.

تعد Tesla أول شركة سيارات في الصناعة تبدأ في الاعتماد على نطاق واسع لوحدات التبريد السائل فائقة الشحن. وقد قامت حاليًا بنشر أكثر من 1500 محطة شحن فائق في الصين، بإجمالي 10000 وحدة شحن فائق. يتميز شاحن Tesla V3 الفائق بتصميم مبرد بالسائل بالكامل، ووحدة شحن مبردة بالسائل، ومسدس شحن مبرد بالسائل. يمكن لمسدس واحد أن يشحن ما يصل إلى 250 كيلووات/600 أمبير، مما يزيد المدى بمقدار 250 كيلومترًا في 15 دقيقة. سيتم إنتاج طراز V4 على دفعات. يعمل تركيب الشحن أيضًا على زيادة قوة الشحن إلى 350 كيلووات لكل مسدس.

وبعد ذلك، قدمت بورشه تايكان أول بنية كهربائية عالية الجهد بقوة 800 فولت في العالم وتدعم الشحن السريع بقوة 350 كيلووات؛ يتمتع الإصدار العالمي المحدود من Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 بتيار يصل إلى 600 أمبير، وجهد يصل إلى 800 فولت وقوة شحن قصوى تبلغ 480 كيلووات؛ ذروة الجهد تصل إلى 1000 فولت والتيار يصل إلى 600 أمبير وقدرة الشحن القصوى 480 كيلو واط؛ Xiaopeng G9 هي سيارة إنتاجية مزودة ببطارية سيليكون 800 فولت. منصة جهد كربيد ومناسبة للشحن فائق السرعة بقدرة 480 كيلووات.

في الوقت الحاضر، تشمل شركات تصنيع الشواحن الرئيسية التي تدخل سوق الشاحن الفائق المبرد بالسائل المحلي بشكل أساسي Inkerui، وInfineon Technology، وABB، وRuisu Intelligent Technology، وPower Source، وStar Charging، وTe Laidian، وما إلى ذلك.

الاتجاه المستقبلي لإعادة شحن التبريد السائل

إن مجال التبريد السائل فائق الشحن لا يزال في بداياته ويتمتع بإمكانات كبيرة وآفاق تطوير واسعة. يعد التبريد السائل حلاً رائعًا للشحن عالي الطاقة. لا توجد مشاكل فنية في تصميم وإنتاج مصادر طاقة بطارية الشحن عالية الطاقة في الداخل والخارج. من الضروري حل مشكلة توصيل الكابل من مصدر الطاقة لبطارية الشحن عالية الطاقة إلى مسدس الشحن.

ومع ذلك، فإن معدل اعتماد الأكوام فائقة الشحن المبردة بالسائل عالية الطاقة في بلدي لا يزال منخفضًا. وذلك لأن مسدسات الشحن المبردة بالسوائل لها تكلفة عالية نسبيًا، وسوف تفتح أنظمة الشحن السريع سوقًا تبلغ قيمته مئات المليارات من الدولارات في عام 2025. ووفقًا للمعلومات المتاحة للجمهور، يبلغ متوسط ​​سعر وحدات الشحن حوالي 0.4 يوان/ يوان صيني. دبليو.

يقدر سعر وحدات الشحن السريع بقدرة 240 كيلووات بحوالي 96000 يوان، وفقًا لأسعار كابلات شحن التبريد السائل في شركة Rifeng Co., Ltd. وفي المؤتمر الصحفي، الذي يكلف 20000 يوان لكل مجموعة، من المفترض أن الشاحن هو مبرد بالسائل. تبلغ تكلفة المسدس حوالي 21% من تكلفة كومة الشحن، مما يجعله أغلى مكون بعد وحدة الشحن. ومع زيادة عدد نماذج الشحن السريع الجديدة للطاقة، من المتوقع أن تبلغ مساحة سوق بطاريات الشحن السريع عالية الطاقة في بلدي حوالي 133.4 مليار يوان بحلول عام 2025.

في المستقبل، ستعمل تقنية إعادة شحن التبريد السائل على تسريع عملية الاختراق. لا يزال أمام تطوير وتنفيذ تقنية الشحن الفائق القوية المبردة بالسوائل طريق طويل لنقطعه. وهذا يتطلب التعاون بين شركات السيارات وشركات البطاريات وشركات الركائز وغيرها من الأطراف.

وبهذه الطريقة فقط يمكننا دعم تطوير صناعة السيارات الكهربائية في الصين بشكل أفضل، ومواصلة تعزيز الشحن المبسط وV2G، وتعزيز توفير الطاقة وخفض الانبعاثات، من خلال نهج منخفض الكربون. والتنمية الخضراء، وتسريع تنفيذ الهدف الاستراتيجي «الكربون المزدوج».