Wraz z szybkim rozwojem rynku pojazdów elektrycznych użytkownicy stawiają coraz wyższe wymagania dotyczące zasięgu, szybkości ładowania, wygody ładowania i innych aspektów. Jednakże nadal występują niedociągnięcia i problemy związane z niespójnością infrastruktury ładowania w kraju i za granicą, co powoduje, że użytkownicy często napotykają problemy, takie jak niemożność znalezienia odpowiednich stacji ładowania, długi czas oczekiwania i słaby efekt ładowania podczas podróży.
Huawei Digital Energy napisał na Twitterze: „W pełni chłodzona cieczą ładowarka Huawei pomaga w tworzeniu wysokiej jakości, wysokogórskiego, szybkiego ładowania, wysokiej jakości zielonego korytarza 318 Syczuan-Tybet”. W artykule zauważono, że te w pełni chłodzone cieczą terminale ładowania mają następujące cechy:
1. Maksymalna moc wyjściowa wynosi 600KW, a maksymalny prąd to 600A. Nazywa się to „jednym kilometrem na sekundę” i może zapewnić maksymalną moc ładowania na dużych wysokościach.
2. Technologia pełnego chłodzenia cieczą zapewnia wysoką niezawodność sprzętu: na płaskowyżu może on wytrzymać wysokie temperatury, wysoką wilgotność, kurz i korozję oraz może dostosować się do różnych trudnych warunków pracy linii.
3. Odpowiedni dla wszystkich modeli: zakres ładowania wynosi 200-1000 V, a wskaźnik powodzenia ładowania może osiągnąć 99%. Może dorównać samochodom osobowym, takim jak Tesla, Xpeng i Lili, a także pojazdom użytkowym, takim jak Lalamove, i może osiągnąć: „Podejdź do samochodu, naładuj go, naładuj i jedź”.
Technologia doładowania chłodzonego cieczą nie tylko zapewnia wysokiej jakości usługi i doświadczenie krajowym użytkownikom pojazdów napędzanych nowym energią, ale także pomoże w dalszym rozwoju i promowaniu nowego rynku pojazdów napędzanych energią. Ten artykuł pomoże Ci zrozumieć technologię ładowania za pomocą chłodzenia cieczą oraz przeanalizować jej status rynkowy i przyszłe trendy.
Co to jest nadmierne obciążenie układu chłodzenia cieczą?
Ładowanie z chłodzeniem cieczą odbywa się poprzez utworzenie specjalnego kanału cyrkulacji cieczy pomiędzy kablem a pistoletem ładującym. Kanał ten jest wypełniony płynem chłodzącym w celu usunięcia ciepła. Pompa mocy wspomaga cyrkulację ciekłego chłodziwa, co może skutecznie odprowadzać ciepło powstające podczas procesu ładowania. Część zasilająca systemu wykorzystuje chłodzenie cieczą i jest całkowicie odizolowana od środowiska zewnętrznego, dzięki czemu spełnia normę konstrukcyjną IP65. Jednocześnie system wykorzystuje również mocny wentylator, aby zmniejszyć hałas związany z rozpraszaniem ciepła i poprawić przyjazność dla środowiska.
Charakterystyka techniczna i zalety chłodzenia cieczą z doładowaniem.
1. Wyższy prąd i większa prędkość ładowania.
Prąd wyjściowy ładującego akumulatora jest ograniczony przez przewód pistoletu ładującego, w którym do przewodzenia prądu zwykle wykorzystuje się kable miedziane. Jednakże ciepło wytwarzane przez kabel jest proporcjonalne do kwadratu prądu, co oznacza, że wraz ze wzrostem prądu ładowania istnieje większe prawdopodobieństwo, że kabel będzie generował nadmiar ciepła. Aby zmniejszyć problem przegrzania kabla, należy zwiększyć przekrój poprzeczny drutu, ale spowoduje to również, że pistolet ładujący będzie cięższy. Na przykład w obecnym, krajowym standardzie pistoletu ładującego 250 A zwykle stosuje się kabel o przekroju 80 mm², co sprawia, że pistolet ładujący jest ogólnie cięższy i trudniej go zgiąć.
Jeśli chcesz osiągnąć wyższy prąd ładowania, realnym rozwiązaniem jest ładowarka z dwoma pistoletami, ale nadaje się ona tylko do specjalnych przypadków. Najlepszym rozwiązaniem do ładowania wysokoprądowego jest zazwyczaj technologia pistoletu ładującego chłodzonego cieczą. Technologia ta skutecznie chłodzi wnętrze pistoletu ładującego, umożliwiając mu obsługę wyższych prądów bez przegrzania.
Wewnętrzna struktura pistoletu ładującego chłodzonego cieczą obejmuje kable i rury wodne. Zazwyczaj pole przekroju poprzecznego kabla pistoletu ładującego chłodzonego cieczą 500A wynosi zaledwie 35 mm², a wytworzone ciepło jest skutecznie rozpraszane przez przepływ płynu chłodzącego w rurze wodnej. Ponieważ kabel jest cieńszy, pistolet ładujący chłodzony cieczą jest od 30 do 40% lżejszy niż konwencjonalny pistolet ładujący.
Ponadto pistolet ładujący chłodzony cieczą musi być również używany z urządzeniem chłodzącym, które obejmuje zbiorniki na wodę, pompy wodne, grzejniki, wentylatory i inne komponenty. Pompa wodna odpowiada za cyrkulację płynu chłodzącego w przewodzie dysz, przekazywanie ciepła do chłodnicy, a następnie wydmuchanie go za pomocą wentylatora, zapewniając w ten sposób większą obciążalność prądową niż konwencjonalne dysze chłodzone naturalnie.
2. Przewód pistoletu jest lżejszy, a sprzęt ładujący jest lżejszy.
3. Mniej ciepła, szybkie odprowadzanie ciepła i wysokie bezpieczeństwo.
W konwencjonalnych kotłach załadowczych i kotłach załadunkowych chłodzonych półpłynem zazwyczaj stosuje się chłodzone powietrzem systemy odprowadzania ciepła, w których powietrze wchodzi do korpusu kotła z jednej strony, usuwa ciepło wytwarzane przez elementy elektryczne i moduły prostownika, a następnie opuszcza korpus kotła. złóż ciało na drugą stronę. Jednakże ta metoda odprowadzania ciepła stwarza pewne problemy, ponieważ powietrze wnikające do pala może zawierać pył, mgłę solną i parę wodną, a substancje te mogą przylegać do powierzchni wewnętrznych elementów, powodując zmniejszenie właściwości izolacyjnych pala. systemów i zmniejszoną efektywność rozpraszania ciepła, co zmniejsza wydajność ładowania i skraca żywotność sprzętu.
W przypadku konwencjonalnych kotłów załadowczych i kotłów załadowczych chłodzonych półcieczą, odprowadzanie ciepła i ochrona to dwie sprzeczne koncepcje. Jeśli wydajność ochronna jest ważna, wydajność termiczna może być ograniczona i odwrotnie. Komplikuje to konstrukcję takich pali i wymaga pełnego uwzględnienia rozpraszania ciepła przy jednoczesnej ochronie sprzętu.
Blok rozruchowy chłodzony całkowicie cieczą wykorzystuje moduł rozruchowy chłodzony cieczą. Moduł ten nie posiada kanałów powietrznych z przodu ani z tyłu. Moduł wykorzystuje płyn chłodzący krążący przez wewnętrzną płytkę chłodzącą ciecz do wymiany ciepła z otoczeniem zewnętrznym, dzięki czemu sekcja zasilania modułu bagażnika może uzyskać całkowicie zamkniętą konstrukcję. Grzejnik umieszcza się na zewnątrz pala, a znajdujący się w nim płyn chłodzący przekazuje ciepło do grzejnika, a następnie powietrze zewnętrzne odprowadza ciepło z powierzchni grzejnika.
W tej konstrukcji chłodzony cieczą moduł ładujący i akcesoria elektryczne wewnątrz bloku ładującego są całkowicie odizolowane od środowiska zewnętrznego, osiągając poziom ochrony IP65 i zwiększając niezawodność systemu.
4. Niski poziom hałasu ładowania i wyższa ochrona.
Zarówno tradycyjne, jak i chłodzone cieczą systemy ładowania mają wbudowane moduły ładowania chłodzone powietrzem. Moduł jest wyposażony w kilka małych wentylatorów o dużej prędkości, które podczas pracy generują zazwyczaj poziom hałasu przekraczający 65 decybeli. Ponadto sam stos ładujący jest wyposażony w wentylator chłodzący. Obecnie ładowarki chłodzone powietrzem często przekraczają 70 decybeli przy pracy z pełną mocą. Może to nie być zauważalne w ciągu dnia, ale w nocy może powodować jeszcze większe zakłócenia w środowisku.
Dlatego też zwiększony hałas powodowany przez stacje ładowania jest najczęstszą skargą operatorów. Aby rozwiązać ten problem, operatorzy muszą podjąć środki naprawcze, ale są one często kosztowne i mają ograniczoną skuteczność. Ostatecznie działanie z ograniczoną mocą może być jedynym sposobem na zmniejszenie zakłóceń.
Blok rozruchowy chłodzony całkowicie cieczą wykorzystuje strukturę rozpraszania ciepła z podwójną cyrkulacją. Wewnętrzny moduł chłodzenia cieczą zapewnia cyrkulację chłodziwa przez pompę wodną w celu rozproszenia ciepła i przeniesienia ciepła wytworzonego wewnątrz modułu do żebrowanego radiatora. Na zewnątrz chłodnicy zastosowano duży wentylator lub system klimatyzacji o niskiej prędkości, ale dużej objętości powietrza, aby skutecznie odprowadzać ciepło. Ten typ wolnoobrotowego wentylatora charakteryzuje się stosunkowo niskim poziomem hałasu i jest mniej szkodliwy niż hałas wytwarzany przez mały wentylator o dużej prędkości.
Ponadto w pełni chłodzona cieczą sprężarka doładowująca może również mieć konstrukcję rozdzielonego rozpraszania ciepła, podobną do zasady stosowanej w klimatyzatorach dzielonych. Taka konstrukcja chroni jednostkę chłodzącą przed ludźmi, a nawet może wymieniać ciepło z basenami, fontannami itp., zapewniając lepsze chłodzenie i niższy poziom hałasu.
5. Niski całkowity koszt posiadania.
Rozważając koszt sprzętu do ładowania na stacjach ładowania, należy wziąć pod uwagę całkowity koszt cyklu życia (TCO) ładowarki. Tradycyjne systemy ładowania wykorzystujące moduły ładowania chłodzone powietrzem mają zazwyczaj okres użytkowania krótszy niż 5 lat, podczas gdy obecne warunki leasingu operacyjnego stacji ładowania wynoszą zazwyczaj 8–10 lat. Oznacza to, że sprzęt ładujący należy wymieniać przynajmniej raz w ciągu życia obiektu. Natomiast w pełni chłodzony cieczą kocioł załadowczy może mieć żywotność co najmniej 10 lat, obejmującą cały cykl życia elektrowni. Dodatkowo, w przeciwieństwie do bloku rozruchowego modułu chłodzonego powietrzem, który wymaga częstego otwierania obudowy w celu usunięcia kurzu i konserwacji, blok rozruchowy chłodzony całkowicie cieczą wymaga przepłukania dopiero po zgromadzeniu się kurzu na zewnętrznym radiatorze, co utrudnia konserwację . wygodny.
Dlatego też całkowity koszt posiadania systemu ładowania w pełni chłodzonego cieczą jest niższy niż w przypadku tradycyjnego systemu ładowania wykorzystującego moduły ładowania chłodzonego powietrzem, a wraz z powszechnym przyjęciem systemów w pełni chłodzonych cieczą, jego opłacalność stanie się bardziej oczywiste, bardziej oczywiste.
Wady technologii doładowania z chłodzeniem cieczą.
1. Zły bilans cieplny
Chłodzenie cieczą w dalszym ciągu opiera się na zasadzie wymiany ciepła wskutek różnic temperatur. Dlatego nie można uniknąć problemu różnicy temperatur wewnątrz modułu akumulatorowego. Różnice temperatur mogą powodować przeładowanie, przeładowanie lub niedoładowanie. Rozładowanie poszczególnych elementów modułu podczas ładowania i rozładowywania. Przeładowanie i nadmierne rozładowanie akumulatorów może powodować problemy z bezpieczeństwem akumulatorów i skracać ich żywotność. Niedoładowanie i rozładowanie zmniejszają gęstość energii akumulatora i skracają jego zasięg działania.
2. Moc przenoszenia ciepła jest ograniczona.
Szybkość ładowania akumulatora jest ograniczona szybkością rozpraszania ciepła, w przeciwnym razie istnieje ryzyko przegrzania. Moc przenoszenia ciepła w przypadku chłodzenia cieczą z zimną płytą jest ograniczona różnicą temperatur i natężeniem przepływu, a kontrolowana różnica temperatur jest ściśle powiązana z temperaturą otoczenia.
3. Istnieje duże ryzyko nagłej zmiany temperatury.
Niekontrolowany wzrost temperatury akumulatora ma miejsce, gdy akumulator generuje dużą ilość ciepła w krótkim czasie. Ze względu na ograniczoną szybkość rozpraszania ciepła jawnego na skutek różnic temperatur, duża akumulacja ciepła powoduje nagły wzrost. temperatury, co skutkuje dodatnim cyklem pomiędzy nagrzewaniem się akumulatora a wzrostem temperatury, powodując eksplozje i pożary, a także prowadząc do ucieczki ciepła w sąsiednich ogniwach.
4. Duże pasożytnicze zużycie energii.
Opór cyklu chłodzenia cieczą jest wysoki, zwłaszcza biorąc pod uwagę ograniczenia objętości modułu akumulatorowego. Kanał przepływowy zimnej płyty jest zwykle mały. Gdy wymiana ciepła jest duża, natężenie przepływu będzie duże, a strata ciśnienia w cyklu będzie duża. , a zużycie energii będzie duże, co zmniejszy wydajność akumulatora w przypadku przeładowania.
Stan rynku i trendy rozwojowe wkładów do chłodzenia cieczą.
Stan rynkowy
Według najnowszych danych China Charge Alliance w lutym 2023 r. było o 31 000 publicznych stacji ładowania więcej niż w styczniu 2023 r., co oznacza wzrost o 54,1% w porównaniu z lutym. Według stanu na luty 2023 r. jednostki członkowskie sojuszu zgłosiły łącznie 1,869 mln publicznych stacji ładowania, w tym 796 000 stacji ładowania prądem stałym i 1,072 mln stacji ładowania prądem zmiennym.
Ponieważ wskaźnik penetracji nowych pojazdów napędzanych energią stale rośnie i szybko rozwijają się obiekty pomocnicze, takie jak pale załadunkowe, nowa technologia doładowania chłodzona cieczą stała się przedmiotem konkurencji w branży. Wiele nowych przedsiębiorstw produkujących pojazdy energetyczne i palujących również rozpoczęło prowadzenie badań i rozwoju technologicznego oraz planuje zawyżać ceny.
Tesla jest pierwszą firmą samochodową w branży, która rozpoczęła masowe wdrażanie jednostek doładowanych, chłodzonych cieczą. Obecnie uruchomiła w Chinach ponad 1500 stacji doładowania, łącznie 10 000 jednostek doładowania. Doładowanie Tesla V3 ma konstrukcję całkowicie chłodzoną cieczą, moduł ładowania chłodzony cieczą i chłodzony cieczą pistolet ładujący. Jeden pistolet może naładować do 250 kW/600 A, zwiększając zasięg o 250 kilometrów w 15 minut. Model V4 będzie produkowany partiami. Instalacja ładująca zwiększa również moc ładowania do 350 kW na pistolet.
Następnie w Porsche Taycan wprowadzono pierwszą na świecie architekturę elektryczną wysokiego napięcia 800 V, która obsługuje szybkie ładowanie o mocy 350 kW; Globalna limitowana edycja Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 ma prąd do 600 A, napięcie do 800 V i szczytową moc ładowania 480 kW; napięcie szczytowe do 1000 V, prąd do 600 A i szczytowa moc ładowania 480 kW; Xiaopeng G9 to samochód produkcyjny z akumulatorem krzemowym 800 V; platformę napięciową z węglików spiekanych i nadaje się do ultraszybkiego ładowania o mocy 480 kW.
Obecnie do głównych firm produkujących ładowarki wchodzących na krajowy rynek doładowań chłodzonych cieczą należą głównie Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charge, Te Laidian itp.
Przyszły trend w zakresie chłodzenia cieczą doładowującą
Dziedzina chłodzenia cieczą doładowaną jest w powijakach i ma ogromny potencjał i szerokie perspektywy rozwoju. Chłodzenie cieczą jest doskonałym rozwiązaniem w przypadku ładowania o dużej mocy. Nie ma problemów technicznych w projektowaniu i produkcji zasilaczy ładujących dużej mocy w kraju i za granicą. Należy rozwiązać kwestię podłączenia kabla od źródła zasilania akumulatora dużej mocy do ładowarki.
Jednakże stopień przyjęcia w moim kraju palenisk doładowanych o dużej mocy chłodzonych cieczą jest nadal niski. Dzieje się tak dlatego, że pistolety ładujące chłodzone cieczą mają stosunkowo wysoki koszt, a systemy szybkiego ładowania otworzą w 2025 roku rynek wart setki miliardów dolarów. Według publicznie dostępnych informacji średnia cena jednostek ładujących wynosi około 0,4 RMB/ W.
Cenę jednostek szybkiego ładowania o mocy 240 kW szacuje się na około 96 000 juanów, zgodnie z cenami kabli do ładowania z chłodzeniem cieczą w Rifeng Co., Ltd. Na konferencji prasowej, która kosztuje 20 000 juanów za zestaw, zakłada się, że ładowarka jest chłodzony cieczą. Koszt pistoletu stanowi około 21% kosztu stosu ładującego, co czyni go najdroższym elementem po module ładującym. W miarę wzrostu liczby nowych modeli szybkiego ładowania oczekuje się, że do 2025 r. powierzchnia rynku szybko ładujących się akumulatorów o dużej mocy w moim kraju wyniesie około 133,4 miliarda juanów.
W przyszłości technologia ładowania za pomocą chłodzenia cieczą jeszcze bardziej przyspieszy penetrację. Opracowanie i wdrożenie wydajnej technologii doładowania chłodzonego cieczą ma jeszcze przed sobą długą drogę. Wymaga to współpracy między producentami samochodów, producentami akumulatorów, firmami zajmującymi się palowaniem i innymi stronami.
Tylko w ten sposób możemy lepiej wspierać rozwój chińskiego przemysłu pojazdów elektrycznych, dalej promować usprawnione ładowanie i V2G oraz promować oszczędzanie energii i redukcję emisji w ramach podejścia niskoemisyjnego. i zielonego rozwoju oraz przyspieszyć realizację celu strategicznego „podwójnego węgla”.
Czas publikacji: 6 maja 2024 r