Mit der rasanten Entwicklung des Elektrofahrzeugmarktes stellen Nutzer immer höhere Anforderungen an Reichweite, Ladegeschwindigkeit, Ladekomfort und andere Aspekte. Allerdings gibt es immer noch Mängel und Inkonsistenzen in der Ladeinfrastruktur im In- und Ausland, was dazu führt, dass Nutzer häufig mit Problemen wie der Unfähigkeit, geeignete Ladestationen zu finden, langen Wartezeiten und einer schlechten Ladewirkung auf Reisen konfrontiert werden.
Huawei Digital Energy twitterte: „Der vollständig flüssigkeitsgekühlte Supercharger von Huawei trägt dazu bei, einen hochqualitativen 318 Sichuan-Tibet Supercharger Green Corridor in großer Höhe und mit Schnellladefunktion zu schaffen.“ In dem Artikel wird darauf hingewiesen, dass diese vollständig flüssigkeitsgekühlten Ladeterminals die folgenden Eigenschaften aufweisen:
1. Die maximale Ausgangsleistung beträgt 600 kW und der maximale Strom beträgt 600 A. Sie wird als „ein Kilometer pro Sekunde“ bezeichnet und kann in großen Höhen maximale Ladeleistung liefern.
2. Die Technologie der vollständigen Flüssigkeitskühlung gewährleistet die hohe Zuverlässigkeit der Ausrüstung: Auf dem Plateau hält sie hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Staub und Korrosion stand und kann sich an verschiedene schwierige Betriebsbedingungen der Linie anpassen.
3. Geeignet für alle Modelle: Der Ladebereich beträgt 200–1000 V und die Ladeerfolgsrate kann 99 % erreichen. Es passt zu Personenkraftwagen wie Tesla, Xpeng und Lili sowie zu Nutzfahrzeugen wie Lalamove und kann Folgendes erreichen: „Gehen Sie zum Auto, laden Sie es auf, laden Sie es auf und fahren Sie los.“
Die flüssigkeitsgekühlte Kompressortechnologie bietet nicht nur hochwertige Dienstleistungen und Erfahrungen für inländische Nutzer von Fahrzeugen mit neuer Energie, sondern wird auch dazu beitragen, den Markt für Fahrzeuge mit neuer Energie weiter auszubauen und zu fördern. Dieser Artikel hilft Ihnen, die Aufladetechnologie mit Flüssigkeitskühlung zu verstehen und ihren Marktstatus und zukünftige Trends zu analysieren.
Was ist eine Überladung der Flüssigkeitskühlung?
Das Aufladen mit Flüssigkeitskühlung wird durch die Schaffung eines speziellen Flüssigkeitszirkulationskanals zwischen dem Kabel und der Ladepistole erreicht. Dieser Kanal ist mit Kühlflüssigkeit gefüllt, um Wärme abzuleiten. Die Leistungspumpe fördert die Zirkulation des flüssigen Kühlmittels, wodurch die beim Ladevorgang entstehende Wärme effektiv abgeführt werden kann. Der Leistungsteil des Systems nutzt Flüssigkeitskühlung und ist vollständig von der Außenumgebung isoliert, sodass er den Designstandard IP65 erfüllt. Gleichzeitig nutzt das System einen leistungsstarken Lüfter, um die Wärmeableitungsgeräusche zu reduzieren und die Umweltfreundlichkeit zu verbessern.
Technische Eigenschaften und Vorteile der aufgeladenen Flüssigkeitskühlung.
1. Höherer Strom und schnellere Ladegeschwindigkeit.
Die Stromabgabe des Ladeakkus wird durch das Ladepistolenkabel begrenzt, das normalerweise Kupferkabel zur Stromübertragung verwendet. Allerdings ist die von einem Kabel erzeugte Wärme proportional zum Quadrat des Stroms, was bedeutet, dass das Kabel mit zunehmendem Ladestrom eher überschüssige Wärme erzeugt. Um das Problem der Kabelüberhitzung zu verringern, muss die Querschnittsfläche des Kabels vergrößert werden, wodurch die Ladepistole jedoch auch schwerer wird. Beispielsweise verwendet die 250-A-Ladepistole nach aktuellem nationalen Standard normalerweise ein 80-mm²-Kabel, wodurch die Ladepistole insgesamt schwerer und nicht leicht zu biegen ist.
Wenn Sie einen höheren Ladestrom erreichen müssen, ist ein Dual-Gun-Ladegerät eine sinnvolle Lösung, die jedoch nur für Sonderfälle geeignet ist. Die beste Lösung für das Hochstromladen ist in der Regel die flüssigkeitsgekühlte Ladepistolentechnologie. Diese Technologie kühlt das Innere der Ladepistole effektiv, sodass sie höhere Ströme ohne Überhitzung bewältigen kann.
Die innere Struktur der flüssigkeitsgekühlten Ladepistole umfasst Kabel und Wasserleitungen. Normalerweise beträgt die Querschnittsfläche des flüssigkeitsgekühlten 500-A-Ladepistolenkabels nur 35 mm², und die erzeugte Wärme wird durch den Kühlmittelfluss in der Wasserleitung effektiv abgeführt. Da das Kabel dünner ist, ist eine flüssigkeitsgekühlte Ladepistole 30 bis 40 % leichter als eine herkömmliche Ladepistole.
Darüber hinaus muss eine flüssigkeitsgekühlte Ladepistole auch mit einer Kühleinheit verwendet werden, die Wassertanks, Wasserpumpen, Kühler, Lüfter und andere Komponenten umfasst. Die Wasserpumpe ist für die Zirkulation des Kühlmittels in der Düsenleitung verantwortlich, überträgt die Wärme auf den Kühler und bläst sie dann mit dem Lüfter aus. Dadurch bietet sie eine höhere Stromtragfähigkeit als herkömmliche natürlich gekühlte Düsen.
2. Das Pistolenkabel ist leichter und die Ladeausrüstung ist leichter.
3. Weniger Hitze, schnelle Wärmeableitung und hohe Sicherheit.
Herkömmliche Ladekessel und halbflüssigkeitsgekühlte Ladekessel verwenden typischerweise luftgekühlte Wärmeabfuhrsysteme, bei denen Luft von einer Seite in den Kesselkörper eintritt, die von den elektrischen Komponenten und Gleichrichtermodulen erzeugte Wärme abführt und dann den Kesselkörper verlässt. Falten Sie den Körper auf die andere Seite. Allerdings weist diese Methode der Wärmeabfuhr einige Probleme auf, da die in den Pfahl eindringende Luft Staub, Salznebel und Wasserdampf enthalten kann und diese Substanzen an der Oberfläche der inneren Komponenten haften können, was zu einer verminderten Isolationsleistung des Pfahls führt. Systeme und verringerte Wärmeableitungseffizienz, was die Ladeeffizienz verringert und die Lebensdauer der Geräte verkürzt.
Bei konventionellen Ladekesseln und halbflüssigkeitsgekühlten Ladekesseln sind Wärmeabfuhr und -schutz zwei widersprüchliche Konzepte. Wenn die Schutzleistung wichtig ist, kann die thermische Leistung eingeschränkt sein und umgekehrt. Dies verkompliziert die Konstruktion solcher Pfähle und erfordert eine vollständige Berücksichtigung der Wärmeableitung bei gleichzeitigem Schutz der Ausrüstung.
Der vollständig flüssigkeitsgekühlte Boot-Block verwendet ein flüssigkeitsgekühltes Boot-Modul. Dieses Modul verfügt weder vorne noch hinten über Luftkanäle. Das Modul nutzt Kühlmittel, das durch die interne Flüssigkeitskühlplatte zirkuliert, um Wärme mit der Außenumgebung auszutauschen, sodass der Leistungsteil der Boot-Einheit ein vollständig geschlossenes Design erhält. Der Heizkörper wird an der Außenseite des Stapels platziert und das Kühlmittel im Inneren überträgt Wärme an den Heizkörper, und dann transportiert die Außenluft die Wärme von der Oberfläche des Heizkörpers ab.
Bei diesem Design sind das flüssigkeitsgekühlte Lademodul und die elektrischen Zubehörteile im Ladeblock vollständig von der Außenumgebung isoliert, wodurch die Schutzart IP65 erreicht und die Systemzuverlässigkeit erhöht wird.
4. Geringes Ladegeräusch und höherer Schutz.
Sowohl herkömmliche als auch flüssigkeitsgekühlte Ladesysteme verfügen über eingebaute luftgekühlte Lademodule. Das Modul ist mit mehreren kleinen Hochgeschwindigkeitslüftern ausgestattet, die im Betrieb typischerweise Geräuschpegel von über 65 Dezibel erzeugen. Darüber hinaus ist die Ladesäule selbst mit einem Kühlgebläse ausgestattet. Derzeit überschreiten luftgekühlte Ladegeräte bei voller Leistung häufig die 70-Dezibel-Marke. Tagsüber ist dies möglicherweise nicht wahrnehmbar, nachts kann es jedoch zu einer noch stärkeren Beeinträchtigung der Umwelt führen.
Daher ist erhöhter Lärm von Ladestationen die häufigste Beschwerde von Betreibern. Um dieses Problem zu lösen, müssen Betreiber Korrekturmaßnahmen ergreifen, diese sind jedoch oft kostspielig und haben nur eine begrenzte Wirksamkeit. Letztendlich kann ein leistungsbegrenzter Betrieb die einzige Möglichkeit sein, Störgeräusche zu reduzieren.
Der vollständig flüssigkeitsgekühlte Kofferraumblock verfügt über eine Wärmeableitungsstruktur mit doppelter Zirkulation. Das interne Flüssigkeitskühlmodul zirkuliert Kühlmittel durch die Wasserpumpe, um die Wärme abzuleiten und die im Modul erzeugte Wärme an den gerippten Kühlkörper zu übertragen. Um die Wärme effektiv abzuleiten, wird außerhalb des Kühlers ein großer Ventilator oder eine Klimaanlage mit niedriger Drehzahl, aber hohem Luftvolumen eingesetzt. Diese Art von Lüfter mit niedriger Drehzahl hat einen relativ niedrigen Geräuschpegel und ist weniger schädlich als der Lärm eines kleinen Lüfters mit hoher Drehzahl.
Darüber hinaus kann ein vollständig flüssigkeitsgekühlter Kompressor auch über eine geteilte Wärmeableitungskonstruktion verfügen, ähnlich dem Prinzip geteilter Klimaanlagen. Dieses Design schützt die Kühleinheit vor Personen und kann sogar Wärme mit Pools, Springbrunnen usw. austauschen, um eine bessere Kühlung und einen geringeren Geräuschpegel zu erreichen.
5. Niedrige Gesamtbetriebskosten.
Bei der Betrachtung der Kosten für Ladegeräte an Ladestationen müssen die Gesamtlebenszykluskosten (TCO) des Ladegeräts berücksichtigt werden. Herkömmliche Ladesysteme mit luftgekühlten Lademodulen haben in der Regel eine Lebensdauer von weniger als 5 Jahren, während die Betriebsleasinglaufzeiten aktueller Ladestationen typischerweise 8–10 Jahre betragen. Dies bedeutet, dass die Ladeausrüstung während der Lebensdauer der Anlage mindestens einmal ausgetauscht werden muss. Im Gegensatz dazu kann ein vollständig flüssigkeitsgekühlter Ladekessel eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren haben und damit den gesamten Lebenszyklus des Kraftwerks abdecken. Darüber hinaus muss im Gegensatz zum Boot-Block eines luftgekühlten Moduls, bei dem das Gehäuse zur Staubentfernung und Wartung häufig geöffnet werden muss, ein vollständig flüssigkeitsgekühlter Boot-Block erst dann gespült werden, wenn sich Staub auf dem externen Kühlkörper angesammelt hat, was die Wartung erschwert . komfortabel.
Daher sind die Gesamtbetriebskosten eines vollständig flüssigkeitsgekühlten Ladesystems niedriger als die eines herkömmlichen Ladesystems mit luftgekühlten Lademodulen, und mit der weit verbreiteten Einführung vollständig flüssigkeitsgekühlter Systeme werden dessen Kosteneffizienzvorteile zunehmen offensichtlicher, offensichtlicher.
Mängel in der Flüssigkeitskühlungs-Aufladetechnik.
1. Schlechtes Wärmegleichgewicht
Die Flüssigkeitskühlung basiert immer noch auf dem Prinzip des Wärmeaustauschs aufgrund von Temperaturunterschieden. Daher lässt sich das Problem des Temperaturunterschieds innerhalb des Batteriemoduls nicht vermeiden. Temperaturunterschiede können zu Überladung, Überladung oder Unterladung führen. Entladung einzelner Modulkomponenten beim Laden und Entladen. Überladene und tiefentladene Batterien können zu Sicherheitsproblemen der Batterie führen und die Batterielebensdauer verkürzen. Unterladung und Entladung verringern die Energiedichte der Batterie und verkürzen ihre Reichweite.
2. Die Wärmeübertragungsleistung ist begrenzt.
Die Ladegeschwindigkeit des Akkus wird durch die Wärmeableitung begrenzt, andernfalls besteht die Gefahr einer Überhitzung. Die Wärmeübertragungsleistung der Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung wird durch den Temperaturunterschied und die Durchflussrate begrenzt, und der kontrollierte Temperaturunterschied hängt eng mit der Umgebungstemperatur zusammen.
3. Es besteht ein hohes Risiko einer Temperaturinstabilität.
Ein thermisches Durchgehen der Batterie tritt auf, wenn die Batterie in kurzer Zeit eine große Wärmemenge erzeugt. Aufgrund der begrenzten Geschwindigkeit der fühlbaren Wärmeableitung aufgrund von Temperaturunterschieden führt eine große Wärmeansammlung zu einem plötzlichen Wachstum. Dies führt zu einem positiven Zyklus zwischen dem Aufheizen der Batterie und dem Temperaturanstieg, was zu Explosionen und Bränden sowie zu einem thermischen Durchgehen benachbarter Zellen führt.
4. Großer parasitärer Stromverbrauch.
Der Widerstand des Flüssigkeitskühlkreislaufs ist hoch, insbesondere angesichts der Beschränkungen des Batteriemodulvolumens. Der Strömungskanal der Kühlplatte ist normalerweise klein. Wenn die Wärmeübertragung groß ist, ist die Durchflussrate groß und der Druckverlust im Kreislauf ist groß. , und der Stromverbrauch ist hoch, was die Batterieleistung bei Überladung verringert.
Marktstatus und Entwicklungstrends für Flüssigkeitskühlungs-Nachfüllungen.
Marktstatus
Den neuesten Daten der China Charging Alliance zufolge gab es im Februar 2023 31.000 öffentliche Ladestationen mehr als im Januar 2023, ein Anstieg von 54,1 % gegenüber Februar. Mit Stand Februar 2023 meldeten die Mitgliedseinheiten der Allianz insgesamt 1,869 Millionen öffentliche Ladestationen, darunter 796.000 DC-Ladestationen und 1,072 Millionen AC-Ladestationen.
Da die Durchdringungsrate von Fahrzeugen mit neuer Energie weiter zunimmt und sich Hilfseinrichtungen wie Ladehaufen rasch weiterentwickeln, ist die neue flüssigkeitsgekühlte Aufladetechnologie zum Gegenstand des Wettbewerbs in der Branche geworden. Viele Unternehmen für neue Energiefahrzeuge und Pfahlbauunternehmen haben ebenfalls mit der Durchführung technologischer Forschung und Entwicklung begonnen und planen, die Preise zu erhöhen.
Tesla ist der erste Automobilhersteller der Branche, der mit der Masseneinführung aufgeladener, flüssigkeitsgekühlter Einheiten beginnt. Derzeit sind in China mehr als 1.500 Supercharger-Stationen mit insgesamt 10.000 Supercharger-Einheiten im Einsatz. Der Tesla V3-Kompressor verfügt über ein vollständig flüssigkeitsgekühltes Design, ein flüssigkeitsgekühltes Lademodul und eine flüssigkeitsgekühlte Ladepistole. Eine Pistole kann bis zu 250 kW/600 A laden, was die Reichweite in 15 Minuten um 250 Kilometer erhöht. Das V4-Modell wird in Chargen produziert. Die Ladeanlage erhöht zudem die Ladeleistung auf 350 kW pro Pistole.
Anschließend führte der Porsche Taycan die weltweit erste 800-V-Hochspannungs-Elektroarchitektur ein und unterstützt leistungsstarkes 350-kW-Schnellladen; Der weltweit limitierte Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 verfügt über einen Strom von bis zu 600 A, eine Spannung von bis zu 800 V und eine Spitzenladeleistung von 480 kW; Spitzenspannung bis 1000 V, Strom bis 600 A und Spitzenladeleistung 480 kW; Xiaopeng G9 ist ein Serienauto mit einer 800-V-Siliziumbatterie; Hartmetall-Spannungsplattform und ist für 480-kW-Ultraschnellladen geeignet.
Zu den großen Herstellern von Ladegeräten, die in den inländischen Markt für flüssigkeitsgekühlte Kompressoren eintreten, gehören derzeit hauptsächlich Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian usw.
Der zukünftige Trend der wiederaufladbaren Flüssigkeitskühlung
Der Bereich der aufgeladenen Flüssigkeitskühlung steckt noch in den Kinderschuhen und verfügt über großes Potenzial und breite Entwicklungsperspektiven. Flüssigkeitskühlung ist eine großartige Lösung für Hochleistungsladungen. Es gibt keine technischen Probleme bei der Entwicklung und Produktion von Hochleistungs-Akku-Netzteilen im In- und Ausland. Es ist notwendig, das Problem der Kabelverbindung von der Stromversorgung des Hochleistungsladeakkus zur Ladepistole zu lösen.
Allerdings ist die Akzeptanzrate leistungsstarker, flüssigkeitsgekühlter Kompressorpfähle in meinem Land immer noch gering. Dies liegt daran, dass flüssigkeitsgekühlte Ladepistolen relativ hohe Kosten verursachen und Schnellladesysteme im Jahr 2025 einen Markt im Wert von Hunderten von Milliarden Dollar eröffnen werden. Nach öffentlich zugänglichen Informationen liegt der Durchschnittspreis für Ladeeinheiten bei etwa 0,4 RMB/ W.
Der Preis für 240-kW-Schnellladegeräte wird auf rund 96.000 Yuan geschätzt, wie aus den Preisen für Ladekabel mit Flüssigkeitskühlung bei Rifeng Co., Ltd. hervorgeht. Auf der Pressekonferenz, die 20.000 Yuan pro Satz kostet, wird davon ausgegangen, dass das Ladegerät dies ist flüssigkeitsgekühlt. Die Kosten für die Waffe betragen etwa 21 % der Kosten für den Ladestapel und sind damit nach dem Lademodul die teuerste Komponente. Da die Zahl neuer Schnelllademodelle zunimmt, wird der Markt für Hochleistungs-Schnellladebatterien in meinem Land bis 2025 voraussichtlich etwa 133,4 Milliarden Yuan betragen.
Zukünftig wird die Aufladetechnologie mit Flüssigkeitskühlung die Durchdringung weiter beschleunigen. Die Entwicklung und Umsetzung einer leistungsstarken flüssigkeitsgekühlten Aufladetechnologie hat noch einen langen Weg vor sich. Dies erfordert die Zusammenarbeit zwischen Automobilherstellern, Batterieherstellern, Rammfirmen und anderen Parteien.
Nur so können wir die Entwicklung der chinesischen Elektrofahrzeugindustrie besser unterstützen, optimiertes Laden und V2G weiter fördern und Energieeinsparungen und Emissionsreduzierung im Rahmen eines kohlenstoffarmen Ansatzes vorantreiben. und grüne Entwicklung voranzutreiben und die Umsetzung des strategischen Ziels „Double Carbon“ zu beschleunigen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.05.2024