Avec le développement rapide du marché des véhicules électriques, les utilisateurs ont des exigences de plus en plus élevées en matière d'autonomie, de vitesse de recharge, de commodité de recharge et d'autres aspects. Cependant, il existe encore des lacunes et des problèmes d'incohérence dans l'infrastructure de recharge au pays et à l'étranger, ce qui amène les utilisateurs à rencontrer souvent des problèmes tels que l'incapacité de trouver des bornes de recharge adaptées, de longs délais d'attente et un mauvais effet de recharge lors des déplacements.
Huawei Digital Energy a tweeté : « Le compresseur entièrement refroidi par liquide de Huawei contribue à créer un couloir vert de suralimentation 318 Sichuan-Tibet de haute qualité à charge rapide et à haute altitude. » L’article note que ces bornes de recharge entièrement refroidies par liquide présentent les caractéristiques suivantes :
1. La puissance de sortie maximale est de 600 kW et le courant maximal est de 600 A. Il est connu sous le nom de « un kilomètre par seconde » et peut fournir une puissance de charge maximale à haute altitude.
2. La technologie de refroidissement entièrement liquide garantit la haute fiabilité de l'équipement : sur le plateau, il peut résister à des températures élevées, à une humidité élevée, à la poussière et à la corrosion, et peut s'adapter à diverses conditions de fonctionnement difficiles de la ligne.
3. Convient à tous les modèles : la plage de charge est de 200 à 1 000 V et le taux de réussite de la charge peut atteindre 99 %. Il peut correspondre aux voitures particulières telles que Tesla, Xpeng et Lili, ainsi qu'aux véhicules utilitaires tels que Lalamove, et peut réaliser : « Approchez-vous de la voiture, chargez-la, chargez-la et partez ».
La technologie de suralimentation refroidie par liquide fournit non seulement des services et une expérience de haute qualité aux utilisateurs nationaux de véhicules à énergies nouvelles, mais contribuera également à développer et à promouvoir davantage le marché des véhicules à énergies nouvelles. Cet article vous aidera à comprendre la technologie de recharge par refroidissement liquide et à analyser son état du marché et ses tendances futures.
Qu’est-ce que la surcharge du refroidissement liquide ?
La recharge par refroidissement liquide est obtenue en créant un canal de circulation de liquide spécial entre le câble et le pistolet de charge. Ce canal est rempli de liquide de refroidissement pour évacuer la chaleur. La pompe électrique favorise la circulation du liquide de refroidissement, ce qui peut dissiper efficacement la chaleur générée pendant le processus de charge. La partie alimentation du système utilise un refroidissement liquide et est complètement isolée de l'environnement externe, répondant ainsi à la norme de conception IP65. Dans le même temps, le système utilise également un ventilateur puissant pour réduire le bruit de dissipation thermique et améliorer le respect de l'environnement.
Caractéristiques techniques et avantages du refroidissement liquide suralimenté.
1. Courant plus élevé et vitesse de charge plus rapide.
La sortie de courant de la batterie en charge est limitée par le fil du pistolet de charge, qui utilise généralement des câbles en cuivre pour transporter le courant. Cependant, la chaleur générée par un câble est proportionnelle au carré du courant, ce qui signifie que plus le courant de charge augmente, plus le câble est susceptible de générer un excès de chaleur. Pour réduire le problème de surchauffe du câble, la section transversale du fil doit être augmentée, mais cela alourdira également le pistolet de chargement. Par exemple, le pistolet de chargement standard national actuel de 250 A utilise généralement un câble de 80 mm², ce qui rend le pistolet de chargement globalement plus lourd et difficile à plier.
Si vous devez obtenir un courant de charge plus élevé, un chargeur à double pistolet est une solution viable, mais cela ne convient que pour des cas particuliers. La meilleure solution pour le chargement à courant élevé est généralement la technologie des pistolets de chargement refroidis par liquide. Cette technologie refroidit efficacement l’intérieur du pistolet de chargement, lui permettant de supporter des courants plus élevés sans surchauffe.
La structure interne du pistolet de chargement refroidi par liquide comprend des câbles et des conduites d'eau. En règle générale, la section transversale du câble du pistolet de charge refroidi par liquide de 500 A n'est que de 35 mm² et la chaleur générée est efficacement dissipée par le flux de liquide de refroidissement dans la conduite d'eau. Le câble étant plus fin, un pistolet de chargement refroidi par liquide est 30 à 40 % plus léger qu'un pistolet de chargement classique.
De plus, un pistolet de chargement refroidi par liquide doit également être utilisé avec une unité de refroidissement, qui comprend des réservoirs d'eau, des pompes à eau, des radiateurs, des ventilateurs et d'autres composants. La pompe à eau est chargée de faire circuler le liquide de refroidissement à l'intérieur de la conduite de buse, de transférer la chaleur au radiateur, puis de la souffler avec le ventilateur, offrant ainsi une plus grande capacité de transport de courant que les buses conventionnelles refroidies naturellement.
2. Le cordon du pistolet est plus léger et l'équipement de chargement est plus léger.
3. Moins de chaleur, dissipation thermique rapide et haute sécurité.
Les chaudières de chargement conventionnelles et les chaudières de chargement refroidies par semi-fluide utilisent généralement des systèmes de rejet de chaleur refroidis par air dans lesquels l'air pénètre dans le corps de la chaudière d'un côté, élimine la chaleur générée par les composants électriques et les modules redresseurs, puis sort du corps de la chaudière. pliez le corps de l’autre côté. Cependant, cette méthode d'évacuation de la chaleur présente certains problèmes car l'air entrant dans le pieu peut contenir de la poussière, du brouillard salin et de la vapeur d'eau, et ces substances peuvent adhérer à la surface des composants internes, ce qui entraîne une réduction des performances d'isolation du pieu. systèmes et une efficacité de dissipation thermique réduite, ce qui réduit l'efficacité de la charge et raccourcit la durée de vie de l'équipement.
Pour les chaudières de chargement conventionnelles et les chaudières de chargement à refroidissement semi-fluide, l'évacuation de la chaleur et la protection sont deux concepts contradictoires. Si les performances de protection sont importantes, les performances thermiques peuvent être limitées, et vice versa. Cela complique la conception de tels pieux et nécessite une prise en compte complète de la dissipation thermique tout en protégeant l'équipement.
Le bloc de démarrage entièrement refroidi par liquide utilise un module de démarrage refroidi par liquide. Ce module ne possède pas de conduits d'air à l'avant ou à l'arrière. Le module utilise un liquide de refroidissement circulant à travers la plaque de refroidissement liquide interne pour échanger de la chaleur avec l'environnement externe, permettant ainsi à la section de puissance de l'unité de démarrage d'obtenir une conception complètement fermée. Le radiateur est placé à l’extérieur de la pile et le liquide de refroidissement à l’intérieur transfère la chaleur au radiateur, puis l’air extérieur évacue la chaleur de la surface du radiateur.
Dans cette conception, le module de charge refroidi par liquide et les accessoires électriques à l'intérieur du bloc de charge sont complètement isolés de l'environnement externe, atteignant un niveau de protection IP65 et augmentant la fiabilité du système.
4. Faible bruit de charge et protection supérieure.
Les systèmes de charge traditionnels et refroidis par liquide sont dotés de modules de charge refroidis par air intégrés. Le module est équipé de plusieurs petits ventilateurs à grande vitesse qui produisent généralement des niveaux de bruit supérieurs à 65 décibels pendant le fonctionnement. De plus, la pile de chargement elle-même est équipée d'un ventilateur de refroidissement. Actuellement, les chargeurs refroidis par air dépassent souvent les 70 décibels lorsqu’ils fonctionnent à pleine puissance. Cela peut ne pas être perceptible pendant la journée, mais la nuit, cela peut perturber encore plus l'environnement.
Par conséquent, l’augmentation du bruit provenant des bornes de recharge constitue la plainte la plus courante des opérateurs. Pour résoudre ce problème, les opérateurs doivent prendre des mesures correctives, mais celles-ci sont souvent coûteuses et d'une efficacité limitée. En fin de compte, un fonctionnement limité en puissance pourrait être le seul moyen de réduire les interférences sonores.
Le bloc de démarrage entièrement refroidi par liquide adopte une structure de dissipation thermique à double circulation. Le module de refroidissement liquide interne fait circuler le liquide de refroidissement à travers la pompe à eau pour dissiper la chaleur et transférer la chaleur générée à l'intérieur du module vers le dissipateur thermique à ailettes. Un grand ventilateur ou un système de climatisation à faible vitesse mais à volume d'air élevé est utilisé à l'extérieur du radiateur pour dissiper efficacement la chaleur. Ce type de ventilateur à faible vitesse a un niveau sonore relativement faible et est moins nocif que le bruit d'un petit ventilateur à grande vitesse.
De plus, un compresseur entièrement refroidi par liquide peut également avoir une conception de dissipation thermique divisée, similaire au principe des climatiseurs divisés. Cette conception protège l'unité de refroidissement des personnes et peut même échanger de la chaleur avec des piscines, des fontaines, etc. pour un meilleur refroidissement et des niveaux de bruit réduits.
5. Faible coût total de possession.
Lorsque l’on considère le coût de l’équipement de recharge dans les bornes de recharge, le coût total du cycle de vie (TCO) du chargeur doit être pris en compte. Les systèmes de recharge traditionnels utilisant des modules de recharge refroidis par air ont généralement une durée de vie inférieure à 5 ans, tandis que les durées de location d'exploitation actuelles des stations de recharge sont généralement de 8 à 10 ans. Cela signifie que l'équipement de recharge doit être remplacé au moins une fois au cours de la durée de vie de l'installation. En revanche, une chaudière de charge entièrement refroidie par liquide peut avoir une durée de vie d'au moins 10 ans, couvrant ainsi tout le cycle de vie de la centrale électrique. De plus, contrairement au bloc de démarrage d'un module refroidi par air, qui nécessite une ouverture fréquente du boîtier pour le dépoussiérage et la maintenance, un bloc de démarrage entièrement refroidi par liquide ne doit être rincé qu'une fois que la poussière s'est accumulée sur le dissipateur thermique externe, ce qui rend la maintenance difficile. . confortable.
Par conséquent, le coût total de possession d'un système de recharge entièrement refroidi par liquide est inférieur à celui d'un système de recharge traditionnel utilisant des modules de recharge refroidis par air, et avec l'adoption généralisée de systèmes entièrement refroidis par liquide, ses avantages en matière de rentabilité deviendront plus évident, plus évident.
Défauts dans la technologie de suralimentation et de refroidissement liquide.
1. Mauvais bilan thermique
Le refroidissement liquide repose toujours sur le principe de l’échange thermique dû aux différences de température. Par conséquent, le problème de la différence de température à l’intérieur du module de batterie ne peut être évité. Les différences de température peuvent entraîner une surcharge, une surcharge ou une sous-charge. Décharge des composants individuels du module pendant la charge et la décharge. La surcharge et la décharge excessive des batteries peuvent entraîner des problèmes de sécurité et réduire leur durée de vie. La sous-charge et la décharge réduisent la densité énergétique de la batterie et raccourcissent son autonomie de fonctionnement.
2. La puissance de transfert de chaleur est limitée.
Le taux de charge de la batterie est limité par le taux de dissipation thermique, sinon il existe un risque de surchauffe. La puissance de transfert de chaleur du refroidissement liquide à plaque froide est limitée par la différence de température et le débit, et la différence de température contrôlée est étroitement liée à la température ambiante.
3. Il existe un risque élevé d’emballement de la température.
L’emballement thermique de la batterie se produit lorsque la batterie génère une grande quantité de chaleur sur une courte période. En raison du taux limité de dissipation de chaleur sensible dû aux différences de température, une accumulation importante de chaleur entraîne une croissance soudaine. température, ce qui entraîne un cycle positif entre l'échauffement de la batterie et l'augmentation de la température, provoquant des explosions et des incendies, ainsi qu'un emballement thermique dans les cellules voisines.
4. Grande consommation d’énergie parasite.
La résistance du cycle de refroidissement liquide est élevée, notamment compte tenu des limitations du volume du module de batterie. Le canal d'écoulement de la plaque froide est généralement petit. Lorsque le transfert de chaleur est important, le débit sera important et la perte de pression dans le cycle sera importante. , et la consommation d'énergie sera importante, ce qui réduira les performances de la batterie en cas de surcharge.
État du marché et tendances de développement des recharges de refroidissement liquide.
Statut du marché
Selon les dernières données de la China Charging Alliance, il y avait 31 000 bornes de recharge publiques de plus en février 2023 qu'en janvier 2023, soit une hausse de 54,1 % par rapport à février. En février 2023, les unités membres de l'alliance ont signalé un total de 1,869 million de bornes de recharge publiques, dont 796 000 bornes de recharge CC et 1,072 millions de bornes de recharge CA.
Alors que le taux de pénétration des véhicules à énergie nouvelle continue d'augmenter et que les installations de support telles que les piles de chargement se développent rapidement, la nouvelle technologie de suralimentation refroidie par liquide est devenue un sujet de concurrence dans l'industrie. De nombreuses entreprises de véhicules à énergie nouvelle et d'entreprises de battage ont également commencé à mener des recherches et développements technologiques et prévoient de gonfler les prix.
Tesla est le premier constructeur automobile du secteur à adopter massivement des unités suralimentées refroidies par liquide. Elle a actuellement déployé plus de 1 500 stations de suralimentation en Chine, avec un total de 10 000 unités de suralimentation. Le compresseur Tesla V3 présente une conception entièrement refroidie par liquide, un module de charge refroidi par liquide et un pistolet de charge refroidi par liquide. Un pistolet peut charger jusqu'à 250 kW/600 A, augmentant ainsi la portée de 250 kilomètres en 15 minutes. Le modèle V4 sera produit par lots. L'installation de recharge augmente également la puissance de recharge à 350 kW par arme à feu.
Par la suite, la Porsche Taycan a introduit la première architecture électrique haute tension 800 V au monde et prend en charge une puissante charge rapide de 350 kW ; L'édition mondiale limitée Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 a un courant allant jusqu'à 600 A, une tension allant jusqu'à 800 V et une puissance de charge maximale de 480 kW ; tension de pointe jusqu'à 1 000 V, courant jusqu'à 600 A et puissance de charge maximale 480 kW ; Xiaopeng G9 est une voiture de série avec une batterie au silicium de 800 V ; plate-forme de tension en carbure et convient à une charge ultra-rapide de 480 kW.
À l'heure actuelle, les principales entreprises de fabrication de chargeurs entrant sur le marché national des compresseurs refroidis par liquide comprennent principalement Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian, etc.
La tendance future de la recharge du refroidissement liquide
Le domaine du refroidissement liquide suralimenté en est à ses balbutiements et présente un grand potentiel et de larges perspectives de développement. Le refroidissement liquide est une excellente solution pour la recharge haute puissance. Il n'y a aucun problème technique dans la conception et la production d'alimentations par batterie de charge haute puissance dans le pays et à l'étranger. Il est nécessaire de résoudre le problème de la connexion du câble entre l’alimentation de la batterie de charge haute puissance et le pistolet de charge.
Cependant, le taux d'adoption de piles suralimentées refroidies par liquide de haute puissance dans mon pays est encore faible. En effet, les pistolets de recharge refroidis par liquide ont un coût relativement élevé et les systèmes de recharge rapide ouvriront un marché valant des centaines de milliards de dollars en 2025. Selon des informations accessibles au public, le prix moyen des unités de recharge est d'environ 0,4 RMB/ W.
Le prix des unités de charge rapide de 240 kW est estimé à environ 96 000 yuans, selon les prix des câbles de charge à refroidissement liquide chez Rifeng Co., Ltd. Lors de la conférence de presse, qui coûte 20 000 yuans par ensemble, il est supposé que le chargeur est refroidi par liquide. Le coût du pistolet représente environ 21 % du coût de la pile de chargement, ce qui en fait le composant le plus cher après le module de chargement. À mesure que le nombre de nouveaux modèles de recharge rapide augmente, la zone de marché des batteries à recharge rapide de haute puissance dans mon pays devrait représenter environ 133,4 milliards de yuans d'ici 2025.
À l’avenir, la technologie de recharge par refroidissement liquide accélérera encore davantage sa pénétration. Le développement et la mise en œuvre d’une puissante technologie de suralimentation refroidie par liquide ont encore un long chemin à parcourir. Cela nécessite une collaboration entre les constructeurs automobiles, les fabricants de batteries, les entreprises de battage et d’autres parties.
Ce n'est qu'ainsi que nous pourrons mieux soutenir le développement de l'industrie chinoise des véhicules électriques, promouvoir davantage la recharge rationalisée et le V2G, et promouvoir les économies d'énergie et la réduction des émissions dans le cadre d'une approche à faible émission de carbone. et le développement vert, et accélérer la mise en œuvre de l’objectif stratégique « double carbone ».
Heure de publication : 06 mai 2024