S brzim razvojem tržišta električnih vozila, korisnici postavljaju sve veće zahtjeve u pogledu dometa, brzine punjenja, pogodnosti punjenja i drugih aspekata. Međutim, još uvijek postoje nedostaci i problemi nedosljednosti u infrastrukturi punjenja u zemlji i inozemstvu, zbog čega se korisnici često susreću s problemima kao što su nemogućnost pronalaženja odgovarajućih stanica za punjenje, dugo vrijeme čekanja i slab učinak punjenja na putovanju.
Huawei Digital Energy tweetao je: ”Huaweijev superpunjač s punim tekućim hlađenjem pomaže u stvaranju visokokvalitetnog 318 Sichuan-Tibet Supercharging Green Corridor na visokoj nadmorskoj visini i brzog punjenja.” U članku se navodi da ovi potpuno tekućinom hlađeni terminali za punjenje imaju sljedeće karakteristike:
1. Maksimalna izlazna snaga je 600KW, a maksimalna struja je 600A. Poznat je kao "jedan kilometar u sekundi" i može pružiti maksimalnu snagu punjenja na velikim visinama.
2. Tehnologija potpunog hlađenja tekućinom osigurava visoku pouzdanost opreme: na platou može izdržati visoke temperature, visoku vlažnost, prašinu i koroziju te se može prilagoditi različitim teškim uvjetima rada linije.
3. Prikladno za sve modele: Raspon punjenja je 200-1000 V, a stopa uspješnosti punjenja može doseći 99%. Može se mjeriti s osobnim automobilima kao što su Tesla, Xpeng i Lili, kao i s gospodarskim vozilima kao što je Lalamove, i može postići: "Priđi automobilu, napuni ga, napuni ga i kreni."
Tehnologija superpunjenja hlađena tekućinom ne samo da pruža visokokvalitetne usluge i iskustvo domaćim korisnicima novih energetskih vozila, već će također pomoći u daljnjem širenju i promicanju tržišta novih energetskih vozila. Ovaj članak pomoći će vam razumjeti tehnologiju ponovnog punjenja tekućim hlađenjem i analizirati njezin status na tržištu i buduće trendove.
Što je prekomjerno punjenje tekućeg hlađenja?
Punjenje tekućim hlađenjem postiže se stvaranjem posebnog kanala za cirkulaciju tekućine između kabela i pištolja za punjenje. Ovaj kanal je ispunjen rashladnom tekućinom za uklanjanje topline. Pumpa za napajanje potiče cirkulaciju tekuće rashladne tekućine, koja može učinkovito raspršiti toplinu koja se stvara tijekom procesa punjenja. Energetski dio sustava koristi hlađenje tekućinom i potpuno je izoliran od vanjskog okruženja, stoga zadovoljava standard dizajna IP65. U isto vrijeme, sustav također koristi snažan ventilator za smanjenje buke rasipanja topline i poboljšanje ekološke prihvatljivosti.
Tehničke karakteristike i prednosti hlađenja tekućinom s kompresorom.
1. Veća struja i veća brzina punjenja.
Izlaz struje baterije za punjenje ograničen je žicom pištolja za punjenje, koja obično koristi bakrene kabele za prijenos struje. Međutim, toplina koju stvara kabel proporcionalna je kvadratu struje, što znači da kako se struja punjenja povećava, veća je vjerojatnost da će kabel generirati višak topline. Kako bi se smanjio problem pregrijavanja kabela, površina poprečnog presjeka žice mora se povećati, ali to će također otežati pištolj za punjenje. Na primjer, trenutačni pištolj za punjenje od 250 A prema nacionalnom standardu obično koristi kabel od 80 mm², što pištolj za punjenje čini općenito težim i nije ga lako saviti.
Ako trebate postići veću struju punjenja, dvostruki pištolj punjač je održivo rješenje, ali to je prikladno samo za posebne slučajeve. Najbolje rješenje za punjenje visokom strujom obično je tehnologija pištolja za punjenje hlađenog tekućinom. Ova tehnologija učinkovito hladi unutrašnjost pištolja za punjenje, omogućujući mu da podnese veće struje bez pregrijavanja.
Unutarnja struktura tekućinom hlađenog pištolja za punjenje uključuje kabele i cijevi za vodu. Obično je površina poprečnog presjeka kabela pištolja za punjenje 500A hlađenog tekućinom samo 35 mm², a stvorena toplina se učinkovito raspršuje protokom rashladne tekućine u cijevi za vodu. Budući da je kabel tanji, tekućinom hlađeni pištolj za punjenje je 30 do 40% lakši od konvencionalnog pištolja za punjenje.
Osim toga, tekućinom hlađeni pištolj za punjenje također se mora koristiti s jedinicom za hlađenje, koja uključuje spremnike za vodu, pumpe za vodu, radijatore, ventilatore i druge komponente. Vodena pumpa je odgovorna za cirkuliranje rashladne tekućine unutar linije mlaznice, prijenos topline do radijatora, a zatim je ispuhuje pomoću ventilatora, čime se osigurava veća nosivost struje od uobičajenih prirodno hlađenih mlaznica.
2. Kabel pištolja je lakši, a oprema za punjenje je lakša.
3. Manje topline, brzo rasipanje topline i visoka sigurnost.
Konvencionalni kotlovi za punjenje i polu-tekućinom hlađeni kotlovi za punjenje obično koriste zrakom hlađene sustave odvodnje topline u kojima zrak ulazi u tijelo kotla s jedne strane, uklanja toplinu koju stvaraju električne komponente i moduli ispravljača, a zatim izlazi iz tijela kotla. savijte tijelo na drugu stranu. Međutim, ova metoda uklanjanja topline ima neke probleme jer zrak koji ulazi u pilot može sadržavati prašinu, slani sprej i vodenu paru, a te se tvari mogu zalijepiti za površinu unutarnjih komponenti, što rezultira smanjenom izolacijskom učinkom pilota. sustava i smanjenu učinkovitost rasipanja topline, što smanjuje učinkovitost punjenja i skraćuje vijek trajanja opreme.
Za konvencionalne kotlove za punjenje i polu-tekućinom hlađene kotlove za punjenje, odvođenje topline i zaštita dva su kontradiktorna pojma. Ako je zaštitna izvedba važna, toplinska izvedba može biti ograničena i obrnuto. To komplicira dizajn takvih pilota i zahtijeva potpuno razmatranje rasipanja topline uz zaštitu opreme.
Blok prtljažnika hlađen potpuno tekućinom koristi modul prtljažnika hlađen tekućinom. Ovaj modul nema zračne kanale s prednje ili stražnje strane. Modul koristi rashladnu tekućinu koja cirkulira kroz unutarnju rashladnu ploču za tekućinu za izmjenu topline s vanjskim okruženjem, omogućujući da energetski dio prtljažnika postigne potpuno zatvoreni dizajn. Radijator se nalazi s vanjske strane stupca, a rashladno sredstvo unutar njega prenosi toplinu na radijator, a zatim vanjski zrak odnosi toplinu s površine radijatora.
U ovom dizajnu, tekućinom hlađeni modul za punjenje i električni dodaci unutar bloka za punjenje potpuno su izolirani od vanjskog okruženja, čime se postiže razina zaštite IP65 i povećava pouzdanost sustava.
4. Niska buka punjenja i veća zaštita.
I tradicionalni i tekućinski hlađeni sustavi punjenja imaju ugrađene zračno hlađene module punjenja. Modul je opremljen s nekoliko malih ventilatora velike brzine koji tijekom rada obično proizvode razinu buke veću od 65 decibela. Osim toga, sama gomila za punjenje opremljena je ventilatorom za hlađenje. Trenutačno punjači sa zračnim hlađenjem često prelaze 70 decibela kada rade punom snagom. To možda neće biti vidljivo tijekom dana, ali noću može uzrokovati još više poremećaja u okolišu.
Stoga je povećana buka s punionica najčešća zamjerka operatera. Kako bi riješili ovaj problem, operateri moraju poduzeti korektivne mjere, ali one su često skupe i imaju ograničenu učinkovitost. U konačnici, rad s ograničenom snagom može biti jedini način za smanjenje smetnji buke.
Blok prtljažnika hlađen potpuno tekućinom ima dvostruku cirkulacijsku strukturu raspršivanja topline. Unutarnji modul za hlađenje tekućinom cirkulira rashladnu tekućinu kroz pumpu za vodu kako bi se raspršila toplina i prenijela toplina stvorena unutar modula na rebrasti hladnjak. Veliki ventilator ili klimatizacijski sustav s malom brzinom, ali velikom količinom zraka koristi se izvan radijatora za učinkovito odvođenje topline. Ovaj tip ventilatora male brzine ima relativno nisku razinu buke i manje je štetan od buke malog ventilatora velike brzine.
Osim toga, potpuno tekućinom hlađeni kompresor također može imati podijeljeni dizajn odvoda topline, sličan principu podijeljenih klima uređaja. Ovaj dizajn štiti rashladnu jedinicu od ljudi i može čak izmjenjivati toplinu s bazenima, fontanama itd. za bolje hlađenje i smanjenu razinu buke.
5. Niski ukupni troškovi vlasništva.
Kada se razmatra trošak opreme za punjenje na stanicama za punjenje, mora se uzeti u obzir ukupni trošak životnog ciklusa (TCO) punjača. Tradicionalni sustavi punjenja koji koriste module za punjenje hlađeni zrakom obično imaju radni vijek kraći od 5 godina, dok su trenutačni uvjeti operativnog najma stanica za punjenje obično 8-10 godina. To znači da se oprema za punjenje mora zamijeniti barem jednom tijekom životnog vijeka objekta. Nasuprot tome, potpuno tekućinom hlađen kotao za punjenje može imati radni vijek od najmanje 10 godina, pokrivajući cijeli životni ciklus elektrane. Osim toga, za razliku od bloka prtljažnika zračno hlađenog modula, koji zahtijeva često otvaranje kućišta radi uklanjanja prašine i održavanja, blok prtljažnika hlađen potpuno tekućinom treba isprati tek nakon što se prašina nakupi na vanjskom hladnjaku, što otežava održavanje . udoban.
Stoga je ukupni trošak vlasništva potpuno tekućinom hlađenog sustava punjenja niži od tradicionalnog sustava punjenja koji koristi zrakom hlađene module punjenja, a sa širokim usvajanjem potpuno tekućinom hlađenih sustava, njegove prednosti u pogledu isplativosti postat će očigledniji očigledniji.
Greške u tehnologiji superpunjenja hlađenja tekućinom.
1. Loša toplinska ravnoteža
Hlađenje tekućinom i dalje se temelji na principu izmjene topline zbog temperaturnih razlika. Stoga se problem temperaturne razlike unutar baterijskog modula ne može izbjeći. Temperaturne razlike mogu rezultirati prekomjernim punjenjem, prekomjernim punjenjem ili nedovoljno punjenjem. Pražnjenje pojedinih komponenti modula tijekom punjenja i pražnjenja. Pretjerano punjenje i prekomjerno pražnjenje baterija može uzrokovati sigurnosne probleme i skratiti vijek trajanja baterije. Nedovoljno punjenje i pražnjenje smanjuju gustoću energije baterije i skraćuju njezin radni domet.
2. Snaga prijenosa topline je ograničena.
Brzina punjenja baterije ograničena je brzinom odvođenja topline, inače postoji opasnost od pregrijavanja. Snaga prijenosa topline tekućeg hlađenja hladnom pločom ograničena je temperaturnom razlikom i brzinom protoka, a kontrolirana temperaturna razlika usko je povezana s temperaturom okoline.
3. Postoji veliki rizik od skoka temperature.
Toplinski bijeg baterije događa se kada baterija generira veliku količinu topline u kratkom vremenu. Zbog ograničene stope osjetne disipacije topline zbog temperaturnih razlika, velika akumulacija topline rezultira naglim rastom. temperatura, što rezultira pozitivnim ciklusom između zagrijavanja baterije i porasta temperature, uzrokujući eksplozije i požare, kao i dovodeći do toplinskog odlaska u susjedne ćelije.
4. Velika parazitska potrošnja energije.
Otpor ciklusa hlađenja tekućinom je visok, posebno s obzirom na ograničenja volumena baterijskog modula. Protočni kanal hladne ploče obično je malen. Kada je prijenos topline velik, protok će biti velik, a gubitak tlaka u ciklusu će biti velik. , a potrošnja energije će biti velika, što će smanjiti performanse baterije prilikom prekomjernog punjenja.
Stanje tržišta i razvojni trendovi za tekuće rashladno punjenje.
Tržišni status
Prema najnovijim podacima China Charging Alliancea, u veljači 2023. bilo je 31 000 javnih punionica više nego u siječnju 2023., što je 54,1% više u odnosu na veljaču. Od veljače 2023. jedinice članice saveza prijavile su ukupno 1,869 milijuna javnih stanica za punjenje, uključujući 796 000 stanica za punjenje DC i 1,072 milijuna stanica za punjenje AC.
Kako stopa prodora novih energetskih vozila nastavlja rasti i prateći objekti kao što su utovarni stupovi se ubrzano razvijaju, nova tehnologija superpunjenja hlađena tekućinom postala je predmet konkurencije u industriji. Mnoge tvrtke za nova energetska vozila i tvrtke za izradu pilota također su počele provoditi tehnološka istraživanja i razvoj te planiraju napuhati cijene.
Tesla je prva automobilska tvrtka u industriji koja je počela masovno usvajati jedinice hlađene tekućinom s kompresorskim punjenjem. Trenutno ima više od 1500 stanica za punjenje u Kini, s ukupno 10 000 jedinica za punjenje. Tesla V3 superpunjač ima potpuno tekućinski hlađeni dizajn, tekućinom hlađeni modul za punjenje i tekućinom hlađeni pištolj za punjenje. Jedan pištolj može puniti do 250 kW/600 A, povećavajući domet za 250 kilometara u 15 minuta. Model V4 proizvodit će se u serijama. Instalacija za punjenje također povećava snagu punjenja na 350 kW po pištolju.
Nakon toga, Porsche Taycan predstavio je prvu na svijetu 800 V visokonaponsku električnu arhitekturu i podržava snažno brzo punjenje od 350 kW; Globalno ograničeno izdanje Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 ima struju do 600 A, napon do 800 V i vršnu snagu punjenja od 480 kW; vršni napon do 1000 V, struja do 600 A i vršna snaga punjenja 480 kW; Xiaopeng G9 je serijski automobil sa silikonskom baterijom od 800 V; karbidnu naponsku platformu i pogodan je za ultrabrzo punjenje od 480 kW.
Trenutačno glavne tvrtke za proizvodnju punjača koje ulaze na domaće tržište superpunjača hlađenih tekućinom uglavnom uključuju Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian itd.
Budući trend ponovnog punjenja tekućinskim hlađenjem
Područje hlađenja tekućinom s superpunjenjem je u povojima i ima veliki potencijal i široke izglede za razvoj. Hlađenje tekućinom izvrsno je rješenje za punjenje velike snage. Nema tehničkih problema u dizajnu i proizvodnji baterijskih napajanja velike snage u zemlji i inozemstvu. Potrebno je riješiti pitanje kabelske veze od napajanja baterije za punjenje velike snage do pištolja za punjenje.
Međutim, stopa usvajanja tekućinom hlađenih pilota velike snage u mojoj je zemlji još uvijek niska. To je zato što tekućinom hlađeni pištolji za punjenje imaju relativno visoku cijenu, a sustavi brzog punjenja će otvoriti tržište vrijedno stotine milijardi dolara 2025. godine. Prema javno dostupnim informacijama, prosječna cijena jedinica za punjenje je oko 0,4 RMB/ W.
Cijena jedinica za brzo punjenje od 240kW procjenjuje se na oko 96.000 juana, prema cijenama kabela za punjenje s tekućim hlađenjem u Rifeng Co., Ltd. Na konferenciji za novinare, koja košta 20.000 juana po setu, pretpostavlja se da je punjač hlađen tekućinom. Cijena pištolja je otprilike 21% cijene gomile za punjenje, što je čini najskupljom komponentom nakon modula za punjenje. Kako se broj novih modela s brzim punjenjem povećava, očekuje se da će tržišno područje za baterije s brzim punjenjem velike snage u mojoj zemlji iznositi približno 133,4 milijarde juana do 2025. godine.
U budućnosti će tehnologija ponovnog punjenja tekućim hlađenjem dodatno ubrzati prodor. Do razvoja i implementacije snažne tehnologije superpunjenja hlađene tekućinom još je dalek put. To zahtijeva suradnju između automobilskih tvrtki, kompanija za proizvodnju baterija, tvrtki za slaganje stupova i drugih strana.
Samo na taj način možemo bolje podržati razvoj kineske industrije električnih vozila, dodatno promicati modernizirano punjenje i V2G te promicati uštedu energije i smanjenje emisija u pristupu niske razine ugljika. i zeleni razvoj te ubrzati provedbu strateškog cilja „dvostruki ugljik“.
Vrijeme objave: 6. svibnja 2024