טכנולוגיית מטען-על מקורר נוזל: עזרו לשוק רכבי האנרגיה החדשים

עם ההתפתחות המהירה של שוק הרכב החשמלי, המשתמשים מציבים דרישות גבוהות יותר לטווח, מהירות הטעינה, נוחות הטעינה והיבטים נוספים. עם זאת, עדיין קיימים ליקויים ובעיות חוסר עקביות בתשתית הטעינה בארץ ובחו"ל, מה שגורם למשתמשים להיתקל לא פעם בבעיות כמו חוסר יכולת למצוא עמדות טעינה מתאימות, זמני המתנה ארוכים והשפעת טעינה לקויה בנסיעה.

Huawei Digital Energy צייצה בטוויטר: "מצדש-על מקורר הנוזל המלא של Huawei עוזר ליצור מסדרון ירוק 318 סצ'ואן-טיבט-על הטעינה הירוק בגובה רב ובטעינה מהירה". המאמר מציין שלמסופי הטעינה המקוררים במלואם הללו יש את המאפיינים הבאים:

1. הספק המוצא המרבי הוא 600KW והזרם המרבי הוא 600A. זה ידוע בשם "קילומטר לשנייה" והוא יכול לספק כוח טעינה מרבי בגובה רב.

2. טכנולוגיית קירור נוזלים מלאה מבטיחה את האמינות הגבוהה של הציוד: במישור הוא יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות, לחות גבוהה, אבק וקורוזיה ויכול להסתגל לתנאי תפעול קוים שונים.

3. מתאים לכל הדגמים: טווח הטעינה הוא 200-1000V, ושיעור הצלחת הטעינה יכול להגיע ל-99%. זה יכול להתאים למכוניות נוסעים כמו טסלה, אקספנג ולילי, כמו גם רכבים מסחריים כמו Lalamove, ויכול להשיג: "גש אל המכונית, טען אותה, תטען אותה ותלך".

טכנולוגיית הטעינת-על מקוררת נוזל לא רק מספקת שירותים וחוויה באיכות גבוהה למשתמשי רכבי אנרגיה חדשים, אלא גם תסייע להרחיב ולקדם את שוק רכבי האנרגיה החדשים. מאמר זה יעזור לך להבין את טכנולוגיית הטעינת קירור נוזלית ולנתח את מצב השוק שלה ומגמות עתידיות.

מהי טעינת יתר של קירור נוזלי?

טעינת קירור נוזלים מושגת על ידי יצירת תעלת זרימת נוזלים מיוחדת בין הכבל לאקדח הטעינה. תעלה זו מלאה בנוזל קירור כדי להסיר חום. משאבת הכוח מקדמת את זרימת נוזל הקירור הנוזלי, שיכול לפזר ביעילות את החום שנוצר במהלך תהליך הטעינה. חלק הכוח של המערכת משתמש בקירור נוזלי ומבודד לחלוטין מהסביבה החיצונית, ולכן עומד בתקן העיצוב IP65. במקביל, המערכת משתמשת גם במאוורר חזק כדי להפחית את רעשי פיזור החום ולשפר את הידידותיות לסביבה.

מאפיינים טכניים ויתרונות של קירור נוזל מוגדש.

1. זרם גבוה יותר ומהירות טעינה מהירה יותר.

תפוקת הזרם של סוללת הטעינה מוגבלת על ידי חוט אקדח הטעינה, שבדרך כלל משתמש בכבלי נחושת כדי לשאת את הזרם. עם זאת, החום שנוצר על ידי כבל הוא פרופורציונלי לריבוע הזרם, כלומר ככל שזרם הטעינה גדל, סביר יותר שהכבל יפיק עודפי חום. כדי להפחית את בעיית התחממות יתר של הכבלים, יש להגדיל את שטח החתך של החוט, אך זה גם יהפוך את אקדח הטעינה לכבד יותר. לדוגמה, אקדח הטעינה הנוכחי בתקן הלאומי 250A משתמש בדרך כלל בכבל בגודל 80 מ"מ, מה שהופך את אקדח הטעינה לכבד יותר ולא קל לכיפוף.

אם אתה צריך להשיג זרם טעינה גבוה יותר, מטען אקדח כפול הוא פתרון בר-קיימא, אבל זה מתאים רק למקרים מיוחדים. הפתרון הטוב ביותר לטעינת זרם גבוה הוא בדרך כלל טכנולוגיית אקדח טעינה מקורר נוזל. טכנולוגיה זו מקררת ביעילות את החלק הפנימי של אקדח הטעינה, ומאפשרת לו להתמודד עם זרמים גבוהים יותר ללא התחממות יתר.

המבנה הפנימי של אקדח הטעינה מקורר הנוזל כולל כבלים וצינורות מים. בדרך כלל, שטח החתך של כבל אקדח הטעינה מקורר נוזל 500A הוא רק 35 מ"מ, והחום שנוצר מתפזר ביעילות על ידי זרימת נוזל הקירור בצינור המים. מכיוון שהכבל דק יותר, אקדח טעינה מקורר נוזל קל יותר ב-30 עד 40% מאקדח טעינה רגיל.

בנוסף, אקדח טעינה מקורר נוזל צריך לשמש גם עם יחידת קירור, הכוללת מיכלי מים, משאבות מים, רדיאטורים, מאווררים ורכיבים אחרים. משאבת המים אחראית על זרימת נוזל הקירור בתוך קו הזרבובית, העברת החום לרדיאטור, ולאחר מכן הוצאתו החוצה עם המאוורר, ובכך מספקת יכולת נשיאת זרם גדולה יותר מאשר חרירים רגילים שמקוררים באופן טבעי.

2. כבל האקדח קל יותר וציוד הטעינה קל יותר.

3. פחות חום, פיזור חום מהיר, ובטיחות גבוהה.

דודי העמסה קונבנציונליים ודוודי העמסה מקוררים למחצה משתמשים בדרך כלל במערכות דחיית חום מקוררות באוויר שבהן האוויר נכנס לגוף הדוד מצד אחד, מסיר את החום שנוצר על ידי הרכיבים החשמליים וממודולי המיישרים, ואז יוצא מגוף הדוד. לקפל את הגוף לצד השני. עם זאת, לשיטה זו של הסרת חום יש כמה בעיות מכיוון שהאוויר הנכנס לערימה עשוי להכיל אבק, תרסיס מלח ואדי מים, וחומרים אלו עלולים להיצמד לפני השטח של הרכיבים הפנימיים, וכתוצאה מכך ביצועי הבידוד של הערימה מופחתים. מערכות ויעילות מופחתת של פיזור חום, מה שמפחית את יעילות הטעינה ומקצר את חיי הציוד.

עבור דודי טעינה קונבנציונליים ודוודי העמסה מקוררים למחצה, הסרת חום והגנה הם שני מושגים סותרים. אם ביצועי ההגנה חשובים, הביצועים התרמיים עשויים להיות מוגבלים, ולהיפך. זה מסבך את התכנון של כלונסאות כאלה ודורש התחשבות מלאה בפיזור חום תוך הגנה על הציוד.

בלוק האתחול מקורר נוזלים משתמש במודול אתחול מקורר נוזל. למודול זה אין תעלות אוויר מלפנים או מאחור. המודול משתמש בנוזל קירור שמסתובב דרך לוחית הקירור הנוזלית הפנימית כדי להחליף חום עם הסביבה החיצונית, מה שמאפשר לחלק הכוח של יחידת האתחול להשיג עיצוב סגור לחלוטין. הרדיאטור ממוקם בצד החיצוני של הערימה ונוזל הקירור בפנים מעביר חום לרדיאטור ואז האוויר החיצוני מעביר את החום מפני השטח של הרדיאטור.

בעיצוב זה, מודול הטעינה מקורר הנוזל והאביזרים החשמליים בתוך בלוק הטעינה מבודדים לחלוטין מהסביבה החיצונית, משיגים רמת הגנה IP65 ומגדילים את אמינות המערכת.

4. רעש טעינה נמוך והגנה גבוהה יותר.

למערכות הטעינה המסורתיות והן המקוררות נוזל יש מודולי טעינה מובנים מקוררים באוויר. המודול מצויד במספר מאווררים קטנים במהירות גבוהה המייצרים בדרך כלל רמות רעש מעל 65 דציבלים במהלך הפעולה. בנוסף, ערימת הטעינה עצמה מצוידת במאוורר קירור. נכון לעכשיו, מטענים מקוררי אוויר עולים לרוב על 70 דציבלים כשהם פועלים במלוא העוצמה. זה אולי לא מורגש במהלך היום, אבל בלילה זה יכול לגרום אפילו יותר להפרעה לסביבה.

לכן, רעש מוגבר מתחנות טעינה הוא התלונה הנפוצה ביותר מצד המפעילים. כדי לפתור בעיה זו, המפעילים צריכים לנקוט באמצעי תיקון, אך הם לרוב יקרים ויעילותם מוגבלת. בסופו של דבר, פעולה מוגבלת בכוח עשויה להיות הדרך היחידה להפחית הפרעות רעש.

בלוק האתחול המקורר בנוזל מאמץ מבנה פיזור חום במחזור כפול. מודול קירור הנוזל הפנימי מזרים נוזל קירור דרך משאבת המים כדי לפזר חום ולהעביר את החום שנוצר בתוך המודול אל גוף הקירור בעל הסנפיר. מאוורר גדול או מערכת מיזוג אוויר עם מהירות נמוכה אך נפח אוויר גבוה משמש מחוץ לרדיאטור כדי לפזר חום ביעילות. סוג זה של מאוורר נפח מהיר בעל רמת רעש נמוכה יחסית והוא פחות מזיק מהרעש של מאוורר קטן במהירות גבוהה.

בנוסף, מגדש על מקורר נוזלים עשוי להיות בעל עיצוב פיזור חום מפוצל, בדומה לעיקרון של מזגנים מפוצלים. עיצוב זה מגן על יחידת הקירור מאנשים ואף יכול להחליף חום עם בריכות, מזרקות וכו' לקירור טוב יותר ורמות רעש מופחתות.

5. עלות בעלות כוללת נמוכה.

כאשר בוחנים את עלות הטעינת הציוד בתחנות הטעינה, יש להתייחס לעלות מחזור החיים הכוללת (TCO) של המטען. למערכות טעינה מסורתיות המשתמשות במודולי טעינה מקוררים באוויר יש בדרך כלל חיי שירות של פחות מ-5 שנים, בעוד שתנאי החכירה התפעוליים של עמדת טעינה הם בדרך כלל 8-10 שנים. המשמעות היא שיש להחליף את ציוד הטעינה לפחות פעם אחת במהלך חיי המתקן. לעומת זאת, לדוד טעינה מקורר נוזלים יכול להיות חיי שירות של לפחות 10 שנים, המכסים את כל מחזור החיים של תחנת הכוח. בנוסף, שלא כמו בלוק תא המטען של מודול מקורר אוויר, הדורש פתיחה תכופה של הארון לצורך הסרת אבק ותחזוקה, בלוק תא מטען מקורר בנוזל צריך להישטף רק לאחר שהאבק הצטבר על גוף הקירור החיצוני, מה שמקשה על התחזוקה. . נוֹחַ.

לכן, העלות הכוללת של בעלות על מערכת טעינה מקוררת נוזלים מלאה נמוכה מזו של מערכת טעינה מסורתית המשתמשת במודולי טעינה מקוררים באוויר, ועם האימוץ הנרחב של מערכות מקוררות נוזל מלא, יתרונות העלות-תועלת שלה יהפכו ברור יותר ברור יותר.

פגמים בטכנולוגיית הטעינת העל לקירור נוזלים.

1. איזון תרמי לקוי

קירור נוזלי עדיין מבוסס על עקרון חילופי החום עקב הפרשי טמפרטורה. לכן, לא ניתן להימנע מבעיית הפרש הטמפרטורה בתוך מודול הסוללה. הפרשי טמפרטורות עלולים לגרום לטעינת יתר, טעינת יתר או טעינה נמוכה. פריקה של רכיבי מודול בודדים במהלך טעינה ופריקה. טעינת יתר ופריקת יתר של סוללות עלולות לגרום לבעיות בטיחות בסוללה ולקצר את חיי הסוללה. חוסר טעינה ופריקה מפחיתים את צפיפות האנרגיה של הסוללה ומקצרים את טווח הפעולה שלה.

2. כוח העברת החום מוגבל.

קצב הטעינה של הסוללה מוגבל על ידי קצב פיזור החום, אחרת, קיים סיכון להתחממות יתר. כוח העברת החום של קירור נוזלי פלטה קרה מוגבל על ידי הבדל הטמפרטורה וקצב הזרימה, והפרש הטמפרטורה המבוקרת קשור קשר הדוק לטמפרטורת הסביבה.

3. קיים סיכון גבוה לבריחת טמפרטורה.

בריחת סוללה תרמית מתרחשת כאשר הסוללה מייצרת כמות גדולה של חום בתקופה קצרה. בשל הקצב המוגבל של פיזור חום נבון עקב הבדלי טמפרטורה, הצטברות חום גדולה גורמת לצמיחה פתאומית. טמפרטורה, מה שמביא למחזור חיובי בין התחממות הסוללה לעליית הטמפרטורה, מה שגורם לפיצוצים ושריפות, וכן מוביל לבריחה תרמית בתאים שכנים.

4. צריכת חשמל טפילית גדולה.

ההתנגדות של מחזור קירור הנוזל גבוהה, במיוחד בהתחשב במגבלות של נפח מודול הסוללה. ערוץ זרימת הצלחת הקרה הוא בדרך כלל קטן. כאשר העברת החום גדולה, קצב הזרימה יהיה גדול, ואובדן הלחץ במחזור יהיה גדול. , וצריכת החשמל תהיה גדולה, מה שיפחית את ביצועי הסוללה בעת טעינת יתר.

מצב שוק ומגמות פיתוח למילוי קירור נוזלי.

מצב שוק

לפי הנתונים האחרונים של China Charging Alliance, היו 31,000 יותר תחנות טעינה ציבוריות בפברואר 2023 מאשר בינואר 2023, עלייה של 54.1% מפברואר. נכון לפברואר 2023, יחידות החברות בברית דיווחו על סך של 1.869 מיליון עמדות טעינה ציבוריות, כולל 796,000 עמדות טעינה DC ו-1.072 מיליון עמדות טעינה AC.

ככל שקצב החדירה של רכבי אנרגיה חדשים ממשיך לעלות ולתמוך במתקנים כגון ערימות העמסה מתפתחים במהירות, טכנולוגיית הטעינה חדשה מקוררת נוזלים הפכה לנושא לתחרות בתעשייה. חברות רבות של רכבי אנרגיה חדשים וחברות כלונסאות החלו אף הן לבצע מחקר ופיתוח טכנולוגי ומתכננים לנפח מחירים.

טסלה היא חברת הרכב הראשונה בתעשייה שהחלה באימוץ המוני של יחידות מקוררות נוזל מוגדשות. כיום היא פרסה יותר מ-1,500 תחנות טעינת-על בסין, עם סך של 10,000 יחידות טעינת-על. מגדש העל של Tesla V3 כולל עיצוב מקורר נוזלים, מודול טעינה מקורר נוזל ואקדח טעינה מקורר נוזלים. אקדח אחד יכול לטעון עד 250 קילוואט/600 A, להגדיל את הטווח ב-250 קילומטרים תוך 15 דקות. דגם ה-V4 ייוצר בקבוצות. מתקן הטעינה גם מגדיל את הספק הטעינה ל-350 קילוואט לכל אקדח.

לאחר מכן, פורשה טייקאן הציגה את הארכיטקטורה החשמלית הראשונה בעולם במתח גבוה 800V ותומכת בטעינה מהירה עוצמתית של 350 קילוואט; המהדורה המוגבלת העולמית Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 בעלת זרם של עד 600 A, מתח של עד 800 V והספק טעינה שיא של 480 קילוואט; מתח שיא עד 1000 V, זרם עד 600 A והספק טעינה שיא 480 קילוואט; Xiaopeng G9 היא מכונית ייצור עם סוללת סיליקון 800V; פלטפורמת מתח קרביד ומתאימה לטעינה מהירה במיוחד של 480 קילוואט.

נכון לעכשיו, החברות הגדולות לייצור המטענים הנכנסות לשוק המגדשים המקומיים המקוררים בנוזלים כוללות בעיקר את Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian וכו'.

המגמה העתידית של קירור נוזלי טעינה

תחום קירור הנוזל המוגדש נמצא בחיתוליו ויש לו פוטנציאל רב וסיכויי פיתוח רחבים. קירור נוזלי הוא פתרון מצוין לטעינה בעוצמה גבוהה. אין בעיות טכניות בתכנון וייצור של ספקי כוח סוללות טעונים בעוצמה גבוהה בבית ובחו"ל. יש צורך לפתור את סוגיית חיבור הכבלים מאספקת הכוח של סוללת הטעינה בעלת ההספק הגבוה לאקדח הטעינה.

עם זאת, שיעור האימוץ של ערימות מוגדשות בעלות הספק גבוה במדינה שלי עדיין נמוך. הסיבה לכך היא שאקדחי טעינה מקוררים נוזלים הם בעלי עלות גבוהה יחסית, ומערכות טעינה מהירה יפתחו שוק של מאות מיליארדי דולרים בשנת 2025. לפי מידע זמין לציבור, המחיר הממוצע של יחידות הטעינה הוא כ-0.4 RMB/ W.

מחירן של יחידות טעינה מהירה של 240kW מוערך בסביבות 96,000 יואן, לפי מחירי כבלי טעינה לקירור נוזלי ב-Rifeng Co., Ltd. במסיבת העיתונאים, שעולה 20,000 יואן לסט, ההנחה היא שהמטען הוא מקורר נוזל. עלות האקדח היא כ-21% מעלות ערימת הטעינה, מה שהופך אותו לרכיב היקר ביותר לאחר מודול הטעינה. ככל שמספר דגמי הטעינה המהירה החדשים גדל, אזור השוק של סוללות טעינה מהירה בעלות הספק גבוה במדינה שלי צפוי לעמוד על כ-133.4 מיליארד יואן עד 2025.

בעתיד, טכנולוגיית הטעינה של קירור נוזלי תאיץ עוד יותר את החדירה. לפיתוח והטמעה של טכנולוגיית הטעינה עוצמתית מקורר נוזלים יש עוד דרך ארוכה לעבור. הדבר מצריך שיתוף פעולה בין חברות רכב, חברות מצברים, חברות כלונסאות וגורמים נוספים.

רק בדרך זו נוכל לתמוך טוב יותר בפיתוח תעשיית הרכב החשמלי בסין, לקדם עוד יותר טעינה יעילה ו-V2G, ולקדם חיסכון באנרגיה והפחתת פליטות בגישה דלת פחמן. ופיתוח ירוק, ולהאיץ את יישום היעד האסטרטגי "פחמן כפול".