Con il rapido sviluppo del mercato dei veicoli elettrici, gli utenti pongono esigenze sempre più elevate in termini di autonomia, velocità di ricarica, comodità di ricarica e altri aspetti. Tuttavia, permangono ancora carenze e problemi di incoerenza nell’infrastruttura di ricarica in patria e all’estero, per cui gli utenti spesso incontrano problemi come l’impossibilità di trovare stazioni di ricarica adeguate, lunghi tempi di attesa e uno scarso effetto di ricarica durante il viaggio.
Huawei Digital Energy ha twittato: "Il compressore completamente raffreddato a liquido di Huawei aiuta a creare il Corridoio Verde di Sovralimentazione 318 Sichuan-Tibet ad alta quota e con ricarica rapida." Nell'articolo si rileva che questi terminali di ricarica completamente raffreddati a liquido hanno le seguenti caratteristiche:
1. La potenza di uscita massima è 600KW e la corrente massima è 600A. È noto come "un chilometro al secondo" e può fornire la massima potenza di ricarica ad alta quota.
2. La tecnologia di raffreddamento a liquido completo garantisce l'elevata affidabilità dell'apparecchiatura: sull'altopiano può resistere a temperature elevate, elevata umidità, polvere e corrosione e può adattarsi a varie condizioni operative difficili della linea.
3. Adatto a tutti i modelli: l'intervallo di ricarica è 200-1000 V e il tasso di successo della ricarica può raggiungere il 99%. Può eguagliare autovetture come Tesla, Xpeng e Lili, nonché veicoli commerciali come Lalamove, e può ottenere: "Avvicinati all'auto, caricala, caricala e vai".
La tecnologia di sovralimentazione raffreddata a liquido non solo fornisce servizi ed esperienza di alta qualità agli utenti nazionali di veicoli a nuova energia, ma aiuterà anche a espandere e promuovere ulteriormente il mercato dei veicoli a nuova energia. Questo articolo ti aiuterà a comprendere la tecnologia di ricarica del raffreddamento a liquido e ad analizzarne lo stato del mercato e le tendenze future.
Cos'è il sovraccarico del raffreddamento a liquido?
La ricarica del raffreddamento a liquido si ottiene creando uno speciale canale di circolazione del liquido tra il cavo e la pistola di ricarica. Questo canale è riempito con fluido refrigerante per rimuovere il calore. La pompa di potenza favorisce la circolazione del liquido refrigerante, che può dissipare efficacemente il calore generato durante il processo di ricarica. La parte di potenza del sistema utilizza il raffreddamento a liquido ed è completamente isolata dall'ambiente esterno, soddisfacendo quindi lo standard di progettazione IP65. Allo stesso tempo, il sistema utilizza anche una potente ventola per ridurre il rumore della dissipazione del calore e migliorare il rispetto dell'ambiente.
Caratteristiche tecniche e vantaggi del raffreddamento a liquido sovralimentato.
1. Corrente più elevata e velocità di ricarica più rapida.
La corrente erogata dalla batteria in carica è limitata dal filo della pistola di carica, che in genere utilizza cavi in rame per trasportare la corrente. Tuttavia, il calore generato da un cavo è proporzionale al quadrato della corrente, il che significa che all’aumentare della corrente di carica, è più probabile che il cavo generi calore in eccesso. Per ridurre il problema del surriscaldamento del cavo, è necessario aumentare la sezione trasversale del filo, ma ciò renderà anche più pesante la pistola di ricarica. Ad esempio, l'attuale pistola di ricarica standard nazionale da 250 A utilizza in genere un cavo da 80 mm², il che rende la pistola di ricarica complessivamente più pesante e difficile da piegare.
Se è necessario ottenere una corrente di carica più elevata, un caricatore a doppia pistola è una soluzione praticabile, ma è adatto solo per casi speciali. La soluzione migliore per la ricarica ad alta corrente è solitamente la tecnologia della pistola di ricarica raffreddata a liquido. Questa tecnologia raffredda efficacemente l'interno della pistola di ricarica, consentendole di gestire correnti più elevate senza surriscaldarsi.
La struttura interna della pistola di ricarica raffreddata a liquido comprende cavi e tubi dell'acqua. In genere, l'area della sezione trasversale del cavo della pistola di ricarica raffreddata a liquido da 500 A è di soli 35 mm² e il calore generato viene efficacemente dissipato dal flusso del refrigerante nel tubo dell'acqua. Poiché il cavo è più sottile, una pistola di ricarica raffreddata a liquido è dal 30 al 40% più leggera di una pistola di ricarica convenzionale.
Inoltre, una pistola di ricarica raffreddata a liquido deve essere utilizzata anche con un'unità di raffreddamento, che comprende serbatoi dell'acqua, pompe dell'acqua, radiatori, ventole e altri componenti. La pompa dell'acqua è responsabile della circolazione del liquido refrigerante all'interno della linea degli ugelli, del trasferimento del calore al radiatore e quindi dell'espulsione con la ventola, fornendo così una maggiore capacità di trasporto di corrente rispetto ai tradizionali ugelli a raffreddamento naturale.
2. Il cavo della pistola è più leggero e l'attrezzatura di ricarica è più leggera.
3. Meno calore, rapida dissipazione del calore ed elevata sicurezza.
Le caldaie a caricamento convenzionali e le caldaie a caricamento semi-fluido utilizzano tipicamente sistemi di smaltimento del calore raffreddati ad aria in cui l'aria entra nel corpo della caldaia da un lato, rimuove il calore generato dai componenti elettrici e dai moduli raddrizzatori e quindi esce dal corpo della caldaia. piegare il corpo dall'altra parte. Tuttavia, questo metodo di rimozione del calore presenta alcuni problemi poiché l'aria che entra nel palo può contenere polvere, nebbia salina e vapore acqueo e queste sostanze possono aderire alla superficie dei componenti interni, con conseguente riduzione delle prestazioni di isolamento del palo. sistemi e ridotta efficienza di dissipazione del calore, che riduce l'efficienza di carica e accorcia la durata delle apparecchiature.
Per le caldaie a caricamento convenzionali e per le caldaie a caricamento semifluido, rimozione del calore e protezione sono due concetti contraddittori. Se le prestazioni protettive sono importanti, le prestazioni termiche potrebbero essere limitate e viceversa. Ciò complica la progettazione di tali pile e richiede la piena considerazione della dissipazione del calore proteggendo al contempo l'apparecchiatura.
Il blocco di avvio completamente raffreddato a liquido utilizza un modulo di avvio raffreddato a liquido. Questo modulo non ha condotti dell'aria nella parte anteriore o posteriore. Il modulo utilizza il liquido refrigerante che circola attraverso la piastra di raffreddamento a liquido interna per scambiare calore con l'ambiente esterno, consentendo alla sezione di potenza dell'unità di avvio di ottenere un design completamente chiuso. Il radiatore è posizionato all'esterno del palo e il liquido refrigerante all'interno trasferisce il calore al radiatore e poi l'aria esterna porta via il calore dalla superficie del radiatore.
In questo design, il modulo di ricarica raffreddato a liquido e gli accessori elettrici all'interno del blocco di ricarica sono completamente isolati dall'ambiente esterno, raggiungendo un livello di protezione IP65 e aumentando l'affidabilità del sistema.
4. Basso rumore di ricarica e maggiore protezione.
Sia i sistemi di ricarica tradizionali che quelli raffreddati a liquido dispongono di moduli di ricarica integrati raffreddati ad aria. Il modulo è dotato di diverse piccole ventole ad alta velocità che in genere producono livelli di rumore superiori a 65 decibel durante il funzionamento. Inoltre, la pila di ricarica stessa è dotata di una ventola di raffreddamento. Attualmente, i caricabatterie raffreddati ad aria spesso superano i 70 decibel quando funzionano a piena potenza. Ciò potrebbe non essere evidente durante il giorno, ma di notte può causare danni ancora maggiori all’ambiente.
Pertanto, l’aumento del rumore proveniente dalle stazioni di ricarica è la lamentela più comune da parte degli operatori. Per risolvere questo problema, gli operatori devono adottare misure correttive, ma queste sono spesso costose e hanno un’efficacia limitata. In definitiva, il funzionamento a potenza limitata potrebbe essere l’unico modo per ridurre le interferenze dovute al rumore.
Il blocco del bagagliaio completamente raffreddato a liquido adotta una struttura di dissipazione del calore a doppia circolazione. Il modulo di raffreddamento a liquido interno fa circolare il refrigerante attraverso la pompa dell'acqua per dissipare il calore e trasferire il calore generato all'interno del modulo al dissipatore di calore alettato. All'esterno del radiatore viene utilizzato un grande ventilatore o un sistema di climatizzazione a bassa velocità ma con un volume d'aria elevato per dissipare efficacemente il calore. Questo tipo di ventola a bassa velocità ha un livello di rumore relativamente basso ed è meno dannosa del rumore di una piccola ventola ad alta velocità.
Inoltre, un compressore completamente raffreddato a liquido può anche avere un design di dissipazione del calore diviso, simile al principio dei condizionatori d'aria split. Questo design protegge l'unità di raffreddamento dalle persone e può anche scambiare calore con piscine, fontane, ecc. per un migliore raffreddamento e livelli di rumore ridotti.
5. Basso costo totale di proprietà.
Quando si considera il costo delle apparecchiature di ricarica presso le stazioni di ricarica, è necessario considerare il costo totale del ciclo di vita (TCO) del caricabatterie. I sistemi di ricarica tradizionali che utilizzano moduli di ricarica raffreddati ad aria hanno in genere una durata di servizio inferiore a 5 anni, mentre gli attuali termini di locazione operativa delle stazioni di ricarica sono generalmente di 8-10 anni. Ciò significa che l'attrezzatura di ricarica deve essere sostituita almeno una volta durante la vita dell'impianto. Al contrario, una caldaia di carica completamente raffreddata a liquido può avere una durata di almeno 10 anni, coprendo l’intero ciclo di vita della centrale elettrica. Inoltre, a differenza del blocco di avvio di un modulo raffreddato ad aria, che richiede l'apertura frequente dell'armadio per la rimozione della polvere e la manutenzione, un blocco di avvio completamente raffreddato a liquido deve essere lavato solo dopo che la polvere si è accumulata sul dissipatore di calore esterno, rendendo difficile la manutenzione. . comodo.
Pertanto, il costo totale di proprietà di un sistema di ricarica completamente raffreddato a liquido è inferiore a quello di un sistema di ricarica tradizionale che utilizza moduli di ricarica raffreddati ad aria e, con l’adozione diffusa di sistemi completamente raffreddati a liquido, i suoi vantaggi in termini di rapporto costo-efficacia diventeranno più evidente più evidente.
Difetti nella tecnologia di sovralimentazione del raffreddamento a liquido.
1. Scarso equilibrio termico
Il raffreddamento a liquido si basa ancora sul principio dello scambio termico dovuto alle differenze di temperatura. Pertanto, il problema della differenza di temperatura all'interno del modulo batteria non può essere evitato. Le differenze di temperatura possono provocare un sovraccarico, un sovraccarico o un sovraccarico. Scarica dei singoli componenti del modulo durante la carica e la scarica. Il sovraccarico e lo scaricamento eccessivo delle batterie possono causare problemi di sicurezza della batteria e ridurne la durata. La sottocarica e la scarica riducono la densità energetica della batteria e ne accorciano l'autonomia operativa.
2. La potenza di trasferimento del calore è limitata.
La velocità di ricarica della batteria è limitata dalla velocità di dissipazione del calore, altrimenti sussiste il rischio di surriscaldamento. La potenza di trasferimento del calore del raffreddamento a liquido della piastra fredda è limitata dalla differenza di temperatura e dalla portata e la differenza di temperatura controllata è strettamente correlata alla temperatura ambiente.
3. Il rischio di sbalzi termici è elevato.
L'instabilità termica della batteria si verifica quando la batteria genera una grande quantità di calore in un breve periodo. A causa della velocità limitata di dissipazione del calore sensibile dovuta alle differenze di temperatura, un grande accumulo di calore provoca una crescita improvvisa. temperatura, che si traduce in un ciclo positivo tra il riscaldamento della batteria e l'aumento della temperatura, provocando esplosioni e incendi, oltre a portare alla fuga termica nelle celle vicine.
4. Elevato consumo energetico parassitario.
La resistenza del ciclo di raffreddamento a liquido è elevata, soprattutto considerando le limitazioni del volume del modulo batteria. Il canale di flusso della piastra fredda è generalmente piccolo. Quando il trasferimento di calore è elevato, la portata sarà elevata e la perdita di pressione nel ciclo sarà elevata. e il consumo energetico sarà elevato, riducendo le prestazioni della batteria in caso di sovraccarico.
Stato del mercato e tendenze di sviluppo per ricariche di raffreddamento a liquido.
Stato del mercato
Secondo gli ultimi dati della China Charging Alliance, nel febbraio 2023 c’erano 31.000 stazioni di ricarica pubbliche in più rispetto a gennaio 2023, con un aumento del 54,1% rispetto a febbraio. A febbraio 2023, le unità membri dell'alleanza hanno segnalato un totale di 1,869 milioni di stazioni di ricarica pubbliche, comprese 796.000 stazioni di ricarica CC e 1,072 milioni di stazioni di ricarica CA.
Poiché il tasso di penetrazione dei nuovi veicoli energetici continua ad aumentare e le strutture di supporto come le pile di carico si sviluppano rapidamente, la nuova tecnologia di sovralimentazione raffreddata a liquido è diventata oggetto di concorrenza nel settore. Anche molte società di veicoli di nuova energia e società di palificazione hanno iniziato a condurre ricerca e sviluppo tecnologico e pianificano di gonfiare i prezzi.
Tesla è la prima azienda automobilistica del settore ad avviare l’adozione di massa di unità sovralimentate raffreddate a liquido. Attualmente ha implementato più di 1.500 stazioni di sovralimentazione in Cina, per un totale di 10.000 unità di sovralimentazione. Il compressore Tesla V3 presenta un design completamente raffreddato a liquido, un modulo di ricarica raffreddato a liquido e una pistola di ricarica raffreddata a liquido. Una pistola può caricare fino a 250 kW/600 A, aumentando l'autonomia di 250 chilometri in 15 minuti. Il modello V4 sarà prodotto in lotti. L'impianto di ricarica aumenta inoltre la potenza di ricarica a 350 kW per pistola.
Successivamente, la Porsche Taycan ha introdotto la prima architettura elettrica ad alta tensione da 800 V al mondo e supporta la potente ricarica rapida da 350 kW; L'edizione limitata globale Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 ha una corrente fino a 600 A, una tensione fino a 800 V e una potenza di carica di picco di 480 kW; tensione di picco fino a 1000 V, corrente fino a 600 A e potenza di carica di picco 480 kW; Xiaopeng G9 è un'auto di serie con una batteria al silicio da 800 V; piattaforma di tensione in carburo ed è adatto per la ricarica ultraveloce da 480 kW.
Allo stato attuale, le principali aziende produttrici di caricabatterie che entrano nel mercato domestico dei compressori raffreddati a liquido includono principalmente Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian, ecc.
La tendenza futura della ricarica del raffreddamento a liquido
Il campo del raffreddamento a liquido sovralimentato è agli inizi e ha grandi potenzialità e ampie prospettive di sviluppo. Il raffreddamento a liquido è un'ottima soluzione per la ricarica ad alta potenza. Non ci sono problemi tecnici nella progettazione e nella produzione di alimentatori a batteria con carica ad alta potenza in patria e all'estero. È necessario risolvere il problema del collegamento del cavo dall'alimentatore della batteria di ricarica ad alta potenza alla pistola di ricarica.
Tuttavia, il tasso di adozione delle pile sovralimentate raffreddate a liquido ad alta potenza nel mio paese è ancora basso. Questo perché le pistole di ricarica raffreddate a liquido hanno un costo relativamente elevato e i sistemi di ricarica rapida apriranno un mercato del valore di centinaia di miliardi di dollari nel 2025. Secondo le informazioni disponibili al pubblico, il prezzo medio delle unità di ricarica è di circa 0,4 RMB/ W.
Il prezzo delle unità di ricarica rapida da 240 kW è stimato a circa 96.000 yuan, secondo i prezzi dei cavi di ricarica con raffreddamento a liquido di Rifeng Co., Ltd. Alla conferenza stampa, che costa 20.000 yuan per set, si presume che il caricabatterie sia raffreddato a liquido. Il costo della pistola è pari a circa il 21% del costo della pila di ricarica, rendendola il componente più costoso dopo il modulo di ricarica. Con l’aumento del numero di nuovi modelli di ricarica rapida, si prevede che l’area di mercato delle batterie a ricarica rapida ad alta potenza nel mio Paese raggiungerà circa 133,4 miliardi di yuan entro il 2025.
In futuro, la tecnologia di ricarica con raffreddamento a liquido accelererà ulteriormente la penetrazione. Lo sviluppo e l’implementazione di una potente tecnologia di sovralimentazione raffreddata a liquido ha ancora molta strada da fare. Ciò richiede la collaborazione tra le aziende automobilistiche, le aziende produttrici di batterie, le aziende di palificazione e altre parti.
Solo in questo modo potremo sostenere meglio lo sviluppo dell’industria cinese dei veicoli elettrici, promuovere ulteriormente la ricarica semplificata e il V2G e promuovere il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni con un approccio a basse emissioni di carbonio. e sviluppo verde, e accelerare l’attuazione dell’obiettivo strategico del “doppio carbonio”.
Orario di pubblicazione: 06-maggio-2024