Con el rápido desarrollo del mercado de vehículos eléctricos, los usuarios imponen exigencias cada vez mayores en cuanto a autonomía, velocidad de carga, comodidad de carga y otros aspectos. Sin embargo, todavía existen deficiencias y problemas de inconsistencia en la infraestructura de carga en el país y en el extranjero, lo que hace que los usuarios a menudo encuentren problemas como la imposibilidad de encontrar estaciones de carga adecuadas, largos tiempos de espera y un efecto de carga deficiente al viajar.
Huawei Digital Energy tuiteó: "El sobrealimentador totalmente refrigerado por líquido de Huawei ayuda a crear un corredor verde de sobrealimentación 318 Sichuan-Tíbet de gran altitud y carga rápida y de alta calidad". El artículo señala que estos terminales de recarga totalmente refrigerados por líquido tienen las siguientes características:
1. La potencia máxima de salida es 600KW y la corriente máxima es 600A. Se conoce como "un kilómetro por segundo" y puede proporcionar la máxima potencia de carga a gran altura.
2. La tecnología de refrigeración líquida completa garantiza la alta confiabilidad del equipo: en la meseta, puede soportar altas temperaturas, alta humedad, polvo y corrosión, y puede adaptarse a diversas condiciones difíciles de operación de la línea.
3. Adecuado para todos los modelos: el rango de carga es de 200-1000 V y la tasa de éxito de la carga puede alcanzar el 99%. Puede coincidir con turismos como Tesla, Xpeng y Lili, así como con vehículos comerciales como Lalamove, y puede lograr: "Acércate al coche, cárgalo, cárgalo y listo".
La tecnología de sobrealimentación refrigerada por líquido no solo brinda servicios y experiencia de alta calidad a los usuarios nacionales de vehículos de nuevas energías, sino que también ayudará a expandir y promover aún más el mercado de vehículos de nuevas energías. Este artículo le ayudará a comprender la tecnología de recarga de refrigeración líquida y a analizar su estado de mercado y sus tendencias futuras.
¿Qué es la sobrecarga por refrigeración líquida?
La recarga con refrigeración líquida se logra creando un canal especial de circulación de líquido entre el cable y la pistola de carga. Este canal está lleno de líquido refrigerante para eliminar el calor. La bomba de potencia promueve la circulación de refrigerante líquido, que puede disipar eficazmente el calor generado durante el proceso de carga. La parte de alimentación del sistema utiliza refrigeración líquida y está completamente aislada del entorno externo, por lo que cumple con el estándar de diseño IP65. Al mismo tiempo, el sistema también utiliza un potente ventilador para reducir el ruido de disipación de calor y mejorar el respeto al medio ambiente.
Características técnicas y ventajas de la refrigeración líquida sobrealimentada.
1. Mayor corriente y velocidad de carga más rápida.
La salida de corriente de la batería de carga está limitada por el cable de la pistola de carga, que normalmente utiliza cables de cobre para transportar la corriente. Sin embargo, el calor generado por un cable es proporcional al cuadrado de la corriente, lo que significa que a medida que aumenta la corriente de carga, es más probable que el cable genere un exceso de calor. Para reducir el problema del sobrecalentamiento del cable, se debe aumentar el área de la sección transversal del cable, pero esto también hará que la pistola de carga sea más pesada. Por ejemplo, la pistola de carga estándar nacional actual de 250 A normalmente utiliza un cable de 80 mm², lo que hace que la pistola de carga en general sea más pesada y no sea fácil de doblar.
Si necesita alcanzar una corriente de carga más alta, un cargador de pistola dual es una solución viable, pero sólo es adecuado para casos especiales. La mejor solución para la carga de alta corriente suele ser la tecnología de pistola de carga refrigerada por líquido. Esta tecnología enfría eficazmente el interior de la pistola de carga, lo que le permite manejar corrientes más altas sin sobrecalentarse.
La estructura interna de la pistola de carga refrigerada por líquido incluye cables y tuberías de agua. Normalmente, el área de la sección transversal del cable de la pistola de carga refrigerada por líquido de 500 A es de solo 35 mm² y el calor generado se disipa eficazmente mediante el flujo de refrigerante en la tubería de agua. Debido a que el cable es más delgado, una pistola de carga refrigerada por líquido es entre un 30 y un 40 % más liviana que una pistola de carga convencional.
Además, también es necesario utilizar una pistola de carga refrigerada por líquido con una unidad de refrigeración, que incluye tanques de agua, bombas de agua, radiadores, ventiladores y otros componentes. La bomba de agua es responsable de hacer circular el refrigerante dentro de la línea de boquillas, transferir el calor al radiador y luego expulsarlo con el ventilador, proporcionando así una mayor capacidad de transporte de corriente que las boquillas convencionales enfriadas naturalmente.
2. El cable de la pistola es más liviano y el equipo de carga es más liviano.
3. Menos calor, rápida disipación del calor y alta seguridad.
Las calderas de carga convencionales y las calderas de carga enfriadas por semifluido suelen utilizar sistemas de rechazo de calor enfriados por aire en los que el aire ingresa al cuerpo de la caldera por un lado, elimina el calor generado por los componentes eléctricos y los módulos rectificadores y luego sale del cuerpo de la caldera. Dobla el cuerpo hacia el otro lado. Sin embargo, este método de eliminación de calor tiene algunos problemas porque el aire que ingresa al pilote puede contener polvo, niebla salina y vapor de agua, y estas sustancias pueden adherirse a la superficie de los componentes internos, lo que resulta en un rendimiento de aislamiento reducido del pilote. sistemas y reducción de la eficiencia de disipación de calor, lo que reduce la eficiencia de carga y acorta la vida útil del equipo.
Para las calderas de carga convencionales y las calderas de carga con refrigeración semifluida, la evacuación del calor y la protección son dos conceptos contradictorios. Si el desempeño protector es importante, el desempeño térmico puede ser limitado y viceversa. Esto complica el diseño de dichos pilotes y requiere una consideración total de la disipación de calor al mismo tiempo que se protege el equipo.
El bloque de arranque totalmente refrigerado por líquido utiliza un módulo de arranque refrigerado por líquido. Este módulo no tiene conductos de aire en la parte delantera ni trasera. El módulo utiliza refrigerante que circula a través de la placa de refrigeración líquida interna para intercambiar calor con el entorno externo, lo que permite que la sección de potencia de la unidad de arranque alcance un diseño completamente cerrado. El radiador se coloca en el exterior de la pila y el refrigerante del interior transfiere calor al radiador y luego el aire exterior se lleva el calor de la superficie del radiador.
En este diseño, el módulo de carga refrigerado por líquido y los accesorios eléctricos dentro del bloque de carga están completamente aislados del entorno externo, logrando un nivel de protección IP65 y aumentando la confiabilidad del sistema.
4. Bajo ruido de carga y mayor protección.
Tanto los sistemas de carga tradicionales como los refrigerados por líquido tienen módulos de carga integrados refrigerados por aire. El módulo está equipado con varios ventiladores pequeños de alta velocidad que normalmente producen niveles de ruido superiores a 65 decibelios durante el funcionamiento. Además, la propia pila de carga está equipada con un ventilador de refrigeración. Actualmente, los cargadores refrigerados por aire suelen superar los 70 decibelios cuando funcionan a máxima potencia. Es posible que esto no se note durante el día, pero por la noche puede causar aún más alteraciones en el medio ambiente.
Por tanto, el aumento de ruido procedente de las estaciones de carga es la queja más común de los operadores. Para resolver este problema, los operadores deben tomar medidas correctivas, pero éstas suelen ser costosas y tienen una eficacia limitada. En última instancia, el funcionamiento con energía limitada puede ser la única forma de reducir la interferencia de ruido.
El bloque de arranque totalmente refrigerado por líquido adopta una estructura de disipación de calor de doble circulación. El módulo de refrigeración líquida interno hace circular refrigerante a través de la bomba de agua para disipar el calor y transferir el calor generado dentro del módulo al disipador de calor con aletas. Fuera del radiador se utiliza un gran ventilador o sistema de aire acondicionado de baja velocidad pero gran volumen de aire para disipar el calor de forma eficaz. Este tipo de ventilador de volumen de baja velocidad tiene un nivel de ruido relativamente bajo y es menos dañino que el ruido de un ventilador pequeño de alta velocidad.
Además, un sobrealimentador totalmente refrigerado por líquido también puede tener un diseño de disipación de calor dividida, similar al principio de los acondicionadores de aire divididos. Este diseño protege la unidad de refrigeración de las personas e incluso puede intercambiar calor con piscinas, fuentes, etc. para una mejor refrigeración y reducir los niveles de ruido.
5. Bajo costo total de propiedad.
Al considerar el costo de los equipos de carga en las estaciones de carga, se debe considerar el costo total del ciclo de vida (TCO) del cargador. Los sistemas de carga tradicionales que utilizan módulos de carga refrigerados por aire suelen tener una vida útil de menos de 5 años, mientras que los plazos de arrendamiento operativo actuales de las estaciones de carga suelen ser de 8 a 10 años. Esto significa que el equipo de carga deberá sustituirse al menos una vez durante la vida útil de la instalación. Por el contrario, una caldera de carga totalmente refrigerada por líquido puede tener una vida útil de al menos 10 años, cubriendo todo el ciclo de vida de la central eléctrica. Además, a diferencia del bloque de arranque de un módulo enfriado por aire, que requiere la apertura frecuente del gabinete para la eliminación de polvo y el mantenimiento, un bloque de arranque totalmente enfriado por líquido solo necesita ser lavado después de que el polvo se haya acumulado en el disipador de calor externo, lo que dificulta el mantenimiento. . cómodo.
Por lo tanto, el costo total de propiedad de un sistema de carga totalmente refrigerado por líquido es menor que el de un sistema de carga tradicional que utiliza módulos de carga refrigerados por aire y, con la adopción generalizada de sistemas totalmente refrigerados por líquido, sus ventajas de rentabilidad aumentarán. más evidente más obvio.
Defectos en la tecnología de sobrealimentación de refrigeración líquida.
1. Mal equilibrio térmico
La refrigeración líquida todavía se basa en el principio del intercambio de calor debido a diferencias de temperatura. Por lo tanto, no se puede evitar el problema de la diferencia de temperatura dentro del módulo de batería. Las diferencias de temperatura pueden provocar sobrecarga, sobrecarga o subcarga. Descarga de componentes individuales del módulo durante la carga y descarga. La sobrecarga y descarga excesiva de las baterías puede causar problemas de seguridad y acortar su vida útil. La carga insuficiente y la descarga reducen la densidad de energía de la batería y acortan su rango operativo.
2. El poder de transferencia de calor es limitado.
La velocidad de carga de la batería está limitada por la velocidad de disipación de calor; de lo contrario, existe riesgo de sobrecalentamiento. El poder de transferencia de calor de la refrigeración líquida con placa fría está limitado por la diferencia de temperatura y el caudal, y la diferencia de temperatura controlada está estrechamente relacionada con la temperatura ambiente.
3. Existe un alto riesgo de que la temperatura se descontrole.
La fuga térmica de la batería ocurre cuando la batería genera una gran cantidad de calor en un período corto. Debido a la tasa limitada de disipación de calor sensible debido a las diferencias de temperatura, una gran acumulación de calor da como resultado un crecimiento repentino. temperatura, lo que da como resultado un ciclo positivo entre el calentamiento de la batería y el aumento de la temperatura, provocando explosiones e incendios, además de provocar fugas térmicas en las celdas vecinas.
4. Gran consumo de energía parásita.
La resistencia del ciclo de refrigeración líquida es alta, especialmente dadas las limitaciones del volumen del módulo de batería. El canal de flujo de la placa fría suele ser pequeño. Cuando la transferencia de calor es grande, el caudal será grande y la pérdida de presión en el ciclo será grande. , y el consumo de energía será grande, lo que reducirá el rendimiento de la batería en caso de sobrecarga.
Estado del mercado y tendencias de desarrollo de recargas de refrigeración líquida.
Estado del mercado
Según los últimos datos de China Charging Alliance, en febrero de 2023 había 31.000 estaciones de carga públicas más que en enero de 2023, un 54,1% más que en febrero. En febrero de 2023, las unidades miembros de la alianza informaron un total de 1,869 millones de estaciones de carga públicas, incluidas 796.000 estaciones de carga de CC y 1,072 millones de estaciones de carga de CA.
A medida que la tasa de penetración de vehículos de nueva energía continúa aumentando y las instalaciones de apoyo, como las pilas de carga, se desarrollan rápidamente, la nueva tecnología de sobrealimentación refrigerada por líquido se ha convertido en objeto de competencia en la industria. Muchas empresas de vehículos de nueva energía y empresas de pilotaje también han comenzado a realizar investigación y desarrollo tecnológico y planean inflar los precios.
Tesla es la primera empresa automovilística del sector que inicia la adopción masiva de unidades sobrealimentadas refrigeradas por líquido. Actualmente ha desplegado más de 1.500 estaciones de sobrealimentación en China, con un total de 10.000 unidades de sobrealimentación. El sobrealimentador Tesla V3 presenta un diseño totalmente refrigerado por líquido, un módulo de carga refrigerado por líquido y una pistola de carga refrigerada por líquido. Una pistola puede cargar hasta 250 kW/600 A, aumentando el alcance en 250 kilómetros en 15 minutos. El modelo V4 se producirá en lotes. La instalación de carga también aumenta la potencia de carga a 350 kW por arma.
Posteriormente, el Porsche Taycan introdujo la primera arquitectura eléctrica de alto voltaje de 800 V del mundo y admite una potente carga rápida de 350 kW; La edición limitada global Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 tiene una corriente de hasta 600 A, un voltaje de hasta 800 V y una potencia de carga máxima de 480 kW; voltaje máximo de hasta 1000 V, corriente de hasta 600 A y potencia de carga máxima de 480 kW; Xiaopeng G9 es un automóvil de producción con una batería de silicio de 800 V; Plataforma de voltaje de carburo y es adecuada para carga ultrarrápida de 480 kW.
En la actualidad, las principales empresas de fabricación de cargadores que ingresan al mercado nacional de sobrealimentadores refrigerados por líquido incluyen principalmente Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian, etc.
La tendencia futura de recargar la refrigeración líquida
El campo de la refrigeración líquida sobrealimentada está en sus inicios y tiene un gran potencial y amplias perspectivas de desarrollo. La refrigeración líquida es una gran solución para la carga de alta potencia. No existen problemas técnicos en el diseño y producción de fuentes de alimentación para baterías de carga de alta potencia en el país y en el extranjero. Es necesario resolver el problema de la conexión del cable desde la fuente de alimentación de la batería de carga de alta potencia hasta la pistola de carga.
Sin embargo, la tasa de adopción de pilas sobrealimentadas refrigeradas por líquido de alta potencia en mi país sigue siendo baja. Esto se debe a que las pistolas de carga refrigeradas por líquido tienen un coste relativamente alto y los sistemas de carga rápida abrirán un mercado valorado en cientos de miles de millones de dólares en 2025. Según información disponible públicamente, el precio medio de las unidades de carga es de aproximadamente 0,4 RMB/ w.
El precio de las unidades de carga rápida de 240 kW se estima en unos 96.000 yuanes, según los precios de los cables de carga con refrigeración líquida de Rifeng Co., Ltd. En la conferencia de prensa, que cuesta 20.000 yuanes por juego, se supone que el cargador es refrigerado por líquido. El costo del arma es aproximadamente el 21% del costo de la pila de carga, lo que lo convierte en el componente más caro después del módulo de carga. A medida que aumenta el número de nuevos modelos de carga de energía rápida, se espera que el área de mercado de baterías de carga rápida de alta potencia en China sea de aproximadamente 133.400 millones de yuanes para 2025.
En el futuro, la tecnología de recarga con refrigeración líquida acelerará aún más la penetración. El desarrollo y la implementación de una potente tecnología de sobrealimentación refrigerada por líquido todavía tiene un largo camino por recorrer. Esto requiere la colaboración entre empresas de automóviles, empresas de baterías, empresas de pilotes y otras partes.
Sólo así podremos apoyar mejor el desarrollo de la industria de vehículos eléctricos de China, promover aún más la carga simplificada y V2G, y promover el ahorro de energía y la reducción de emisiones con un enfoque de bajas emisiones de carbono. y desarrollo verde, y acelerar la implementación del objetivo estratégico del “doble carbono”.
Hora de publicación: 06-mayo-2024