電気自動車市場の急速な発展に伴い、ユーザーは航続可能距離、充電速度、充電の利便性などの側面に対してますます高い要求を求めています。しかし、国内外の充電インフラには依然として不足や不一致の問題があり、ユーザーは適切な充電ステーションが見つからない、待ち時間が長い、旅行中に充電効果が低いなどの問題に遭遇することがよくあります。
ファーウェイ・デジタル・エナジーは、「ファーウェイの完全水冷スーパーチャージャーは、高高度での高速充電の高品質な318四川チベット過給グリーン回廊の構築に貢献する」とツイートした。この記事では、これらの完全水冷充電端末には次のような特徴があると述べています。
1. 最大出力電力は 600KW、最大電流は 600A です。 「秒速 1 キロメートル」として知られており、高高度では最大の充電電力を提供できます。
2. 完全液冷技術により、装置の高い信頼性が保証されます。プラトー上では、高温、高湿度、粉塵、腐食に耐えることができ、さまざまな困難なライン動作条件に適応できます。
3.すべてのモデルに適しています: 充電範囲は200-1000Vで、充電成功率は99%に達します。 Tesla、Xpeng、Lili などの乗用車だけでなく、Lalamove などの商用車にも適合し、「車まで歩いて、充電して、充電して、出発」を実現できます。
水冷過給技術は、国内の新エネルギー車ユーザーに質の高いサービスと体験を提供するだけでなく、新エネルギー車市場のさらなる拡大・促進にも貢献します。この記事は、液冷充電技術を理解し、その市場の状況と将来の傾向を分析するのに役立ちます。
水冷過充電とは何ですか?
液体冷却再充電は、ケーブルと充電ガンの間に特別な液体循環チャネルを作成することによって実現されます。このチャネルには熱を除去するための冷却液が充填されています。パワーポンプは冷却液の循環を促進し、充電プロセス中に発生する熱を効果的に放散します。システムの電源部分は液体冷却を使用しており、外部環境から完全に隔離されているため、IP65 設計基準を満たしています。同時に、強力なファンを採用することで放熱音を低減し、環境への配慮も向上しました。
過給液冷却の技術的特徴と利点。
1. より高い電流とより速い充電速度。
充電バッテリーの電流出力は、通常、電流を流すために銅ケーブルを使用する充電ガン ワイヤーによって制限されます。ただし、ケーブルによって発生する熱は電流の二乗に比例します。つまり、充電電流が増加すると、ケーブルが過剰な熱を発生する可能性が高くなります。ケーブルの過熱の問題を軽減するには、ワイヤーの断面積を増やす必要がありますが、これにより充電ガンも重くなります。たとえば、現在の国家標準の 250A 充電ガンは通常 80mm² のケーブルを使用しているため、充電ガン全体が重くなり、曲がりにくくなります。
より高い充電電流を達成する必要がある場合、デュアルガン充電器が実行可能なソリューションですが、これは特殊な場合にのみ適しています。高電流充電に最適なソリューションは、通常、液冷式充電ガン技術です。この技術は充電ガンの内部を効果的に冷却し、過熱することなくより大きな電流を処理できるようにします。
液冷式充電ガンの内部構造には、ケーブルと水パイプが含まれます。通常、500A 液冷式充電ガン ケーブルの断面積はわずか 35mm² で、発生した熱は水管内の冷媒の流れによって効果的に放散されます。ケーブルが細いため、液冷式チャージングピストルは従来のチャージングピストルよりも 30 ～ 40% 軽量です。
さらに、液冷式充電ガンは、水タンク、水ポンプ、ラジエーター、ファン、その他のコンポーネントを含む冷却ユニットとともに使用する必要があります。ウォーター ポンプは、ノズル ライン内の冷却剤を循環させ、熱をラジエーターに伝達し、ファンで吹き飛ばす役割を果たします。これにより、従来の自然冷却ノズルよりも大きな電流容量が提供されます。
2. ガンコードが軽くなり、充電装置も軽くなります。
3. 発熱が少なく、放熱が早く、安全性が高い。
従来の負荷ボイラーおよび半流体冷却負荷ボイラーは、通常、空気が片側からボイラー本体に入り、電気部品および整流器モジュールによって生成された熱を除去し、その後ボイラー本体から出る空冷熱遮断システムを使用します。本体を反対側に折ります。しかし、この除熱方法ではパイル内に侵入する空気中に粉塵、塩水噴霧、水蒸気などが含まれており、これらの物質が内部部材の表面に付着してパイルの断熱性能が低下する可能性があるという問題点がありました。放熱効率が低下し、充電効率が低下し、機器の寿命が短くなります。
従来の装入ボイラーおよび半流体冷却装入ボイラーにとって、熱の除去と保護は 2 つの相反する概念です。保護性能が重要な場合は、熱性能が制限される可能性があり、その逆も同様です。このため、このような杭の設計が複雑になり、機器を保護しながら放熱を十分に考慮する必要があります。
全水冷ブートブロックには水冷ブートモジュールを採用。このモジュールには前面または背面にエアダクトがありません。このモジュールは、内部の液冷プレートを循環する冷却液を使用して外部環境と熱を交換し、ブーツ ユニットの電源セクションが完全に密閉された設計を実現します。ラジエーターはパイルの外側に配置されており、内部の冷媒がラジエーターに熱を伝え、その後外気がラジエーターの表面から熱を運び去ります。
この設計では、充電ブロック内の液冷充電モジュールと電気アクセサリが外部環境から完全に隔離され、IP65 保護レベルを達成し、システムの信頼性が向上します。
4. 低い充電ノイズとより高い保護。
従来の充電システムと液冷式充電システムの両方に、空冷式充電モジュールが組み込まれています。このモジュールには複数の高速小型ファンが装備されており、通常、動作中に 65 デシベルを超える騒音レベルが発生します。また、充電パイル自体に冷却ファンが装備されています。現在、空冷式充電器はフルパワーで動作すると 70 デシベルを超えることがよくあります。日中は目立たないかもしれませんが、夜間には環境にさらに大きな混乱を引き起こす可能性があります。
したがって、充電ステーションからの騒音の増加は、オペレータからの最も一般的な苦情です。この問題を解決するには、オペレーターは是正措置を講じる必要がありますが、多くの場合、コストがかかり、効果も限られています。最終的には、電力を制限した動作がノイズ干渉を軽減する唯一の方法となる可能性があります。
全水冷ブーツブロックは二重循環放熱構造を採用。内部液体冷却モジュールは、冷却水をウォーター ポンプに循環させて熱を放散し、モジュール内で発生した熱をフィン付きヒートシンクに伝達します。効果的に熱を放散するために、ラジエーターの外側に低速だが大風量の大型ファンまたは空調システムが使用されます。このタイプの低速容積ファンは騒音レベルが比較的低く、高速小型ファンの騒音より害が少ないです。
さらに、完全液冷スーパーチャージャーは、分割型エアコンの原理と同様に、分割型の放熱設計を備えている場合もあります。この設計は、冷却ユニットを人から保護し、プールや噴水などと熱を交換して冷却を改善し、騒音レベルを下げることもできます。
5. 低い総所有コスト。
充電ステーションの充電機器のコストを検討するときは、充電器の総ライフサイクルコスト (TCO) を考慮する必要があります。空冷充電モジュールを使用した従来の充電システムの耐用年数は通常 5 年未満ですが、現在の充電ステーションのオペレーティング リース期間は通常 8 ～ 10 年です。これは、施設の耐用期間中に少なくとも 1 回は充電設備を交換する必要があることを意味します。対照的に、完全液冷式充電ボイラーの耐用年数は少なくとも 10 年で、発電所のライフサイクル全体をカバーします。さらに、ほこりの除去やメンテナンスのためにキャビネットを頻繁に開ける必要がある空冷モジュールのブート ブロックとは異なり、全液冷式のブート ブロックは、ほこりが外部ヒートシンクに蓄積した後に洗い流すだけで済むため、メンテナンスが困難になります。 。快適。
したがって、完全水冷充電システムの総所有コストは、空冷充電モジュールを使用する従来の充電システムよりも低くなり、完全水冷システムの普及により、その費用対効果の利点がさらに高まります。より明白に、より明白に。
液冷過給技術の欠陥。
1. 熱バランスが悪い
液体冷却は依然として温度差による熱交換の原理に基づいています。したがって、電池モジュール内の温度差の問題は避けられない。温度差により、過充電、過充電、または充電不足が発生する可能性があります。充電および放電中の個々のモジュールコンポーネントの放電。バッテリーの過充電および過放電は、バッテリーの安全上の問題を引き起こし、バッテリーの寿命を縮める可能性があります。過充電と放電によりバッテリーのエネルギー密度が低下し、動作範囲が短くなります。
2. 熱伝達力には限界があります。
バッテリーの充電速度は熱放散速度によって制限され、そうでない場合は過熱の危険があります。コールド プレート液体冷却の熱伝達力は温度差と流量によって制限され、制御される温度差は周囲温度と密接に関係しています。
3. 温度暴走の危険性が高くなります。
バッテリーの熱暴走は、バッテリーが短期間に大量の熱を発生することで発生します。温度差による顕熱放散量には限界があるため、蓄熱量が大きいと急激な熱量の増加が生じます。その結果、バッテリーの加熱と温度上昇の間に正のサイクルが発生し、爆発や火災が発生するだけでなく、隣接するセルの熱暴走にもつながります。
4. 寄生電力消費が大きい。
特にバッテリーモジュールの体積に制限がある場合、液冷サイクルの抵抗は高くなります。コールドプレートの流路は通常小さいです。熱伝達が大きいと流量が大きくなり、サイクル内の圧力損失が大きくなります。 , 消費電力が大きくなり、過充電になるとバッテリーの性能が低下します。
液冷リフィルの市場状況と開発動向。
市場の状況
中国充電同盟の最新データによると、2023年2月の公共充電ステーションの数は2023年1月よりも3万1000か所増え、2月から54.1％増加した。 2023年2月の時点で、アライアンスメンバーユニットは、79万6,000のDC充電ステーションと107万2,000のAC充電ステーションを含む、合計186万9,000の公共充電ステーションを報告しました。
新エネルギー車の普及率が高まり続け、積載杭などのサポート設備が急速に発展するにつれ、新しい液冷過給技術が業界の競争の対象となっています。多くの新エネルギー車会社や杭打ち会社も技術研究開発を開始し、価格のつり上げを計画している。
テスラは、業界で初めて過給液冷ユニットの大量採用を開始した自動車会社です。現在、中国国内に1,500カ所以上のスーパーチャージャーステーションを展開しており、合計10,000台のスーパーチャージャーユニットを備えている。 Tesla V3 スーパーチャージャーは、全液冷設計、液冷充電モジュール、液冷充電ガンを備えています。 1 丁のピストルで最大 250 kW/600 A まで充電でき、15 分間で射程距離が 250 キロメートル増加します。 V4 モデルはバッチ生産となります。充電設備により、充電出力もガンあたり 350 kW に増加します。
その後、ポルシェ タイカンは世界初の 800 V 高電圧電気アーキテクチャを導入し、強力な 350 kW の急速充電をサポートしました。世界限定版の Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 は、最大 600 A の電流、最大 800 V の電圧、および 480 kW のピーク充電電力を備えています。ピーク電圧は最大1000 V、電流は最大600 A、ピーク充電電力は480 kW。 Xiaopeng G9 は 800V シリコン バッテリーを搭載した量産車です。超硬電圧プラットフォームを採用しており、480 kW の超高速充電に適しています。
現在、国内水冷スーパーチャージャー市場に参入している主要な充電器製造会社は、主にInkerui、Infineon Technology、ABB、Ruisu Intelligent Technology、Power Source、Star Charging、Te Laidianなどです。
充電式液体冷却の将来の傾向
過給液冷却の分野はまだ初期段階にあり、大きな可能性と幅広い発展の見通しを持っています。液体冷却は、高出力充電に最適なソリューションです。国内外の高出力充電バッテリー電源の設計と生産には技術的な問題はありません。高出力充電バッテリーの電源から充電ガンまでのケーブル接続の問題を解決する必要があります。
しかし、我が国における高出力液冷過給杭の導入率は依然として低い。これは、液冷式充電ピストルは比較的コストが高く、急速充電システムは 2025 年に数千億ドル相当の市場を開拓するためです。公開されている情報によると、充電ユニットの平均価格は約 0.4 RMB/元です。 W.
日豊有限公司の水冷充電ケーブルの価格によると、240kWの急速充電ユニットの価格は約9万6000元と推定される。記者会見では、1セットあたり2万元の充電器が想定されているとのこと。水冷式。ガンのコストは充電パイルのコストの約 21% であり、充電モジュールに次いで最も高価なコンポーネントとなります。新しい急速エネルギー充電モデルの数が増えるにつれ、我が国の高出力急速充電バッテリーの市場面積は、2025 年までに約 1,334 億元になると予想されます。
将来的には、液冷充電技術の普及がさらに加速するでしょう。強力な水冷過給技術の開発と実装にはまだ長い道のりがあります。これには、自動車会社、電池会社、杭打ち会社、その他の関係者間の協力が必要です。
この方法によってのみ、中国の電気自動車産業の発展をより適切にサポートし、合理化された充電と V2G をさらに促進し、低炭素アプローチにおけるエネルギー節約と排出削減を促進することができます。とグリーン開発を推進し、「ダブルカーボン」戦略目標の実施を加速します。
投稿日時: 2024 年 5 月 6 日