В связи с быстрым развитием рынка электромобилей пользователи предъявляют все более высокие требования к запасу хода, скорости зарядки, удобству зарядки и другим аспектам. Тем не менее, в зарядной инфраструктуре внутри страны и за рубежом по-прежнему существуют недостатки и проблемы несогласованности, в результате чего пользователи часто сталкиваются с такими проблемами, как невозможность найти подходящие зарядные станции, длительное время ожидания и плохой эффект зарядки во время путешествий.
Компания Huawei Digital Energy написала в Твиттере: «Нагнетатель Huawei с полным жидкостным охлаждением помогает создать высотный и быстро заряжающийся высококачественный 318 Sichuan-Tibet Supercharging Green Corridor». В статье отмечается, что эти терминалы подзарядки с полным жидкостным охлаждением имеют следующие характеристики:
1. Максимальная выходная мощность составляет 600 кВт, а максимальный ток — 600 А. Он известен как «один километр в секунду» и может обеспечить максимальную мощность зарядки на больших высотах.
2. Технология полного жидкостного охлаждения обеспечивает высокую надежность оборудования: на плато оно выдерживает высокие температуры, повышенную влажность, пыль и коррозию, а также может адаптироваться к различным сложным условиям эксплуатации линии.
3. Подходит для всех моделей: диапазон зарядки составляет 200–1000 В, а вероятность успешной зарядки может достигать 99%. Он может соответствовать легковым автомобилям, таким как Tesla, Xpeng и Lili, а также коммерческим автомобилям, таким как Lalamove, и может достигать: «Подойди к машине, заряди ее, заряди и вперед».
Технология наддува с жидкостным охлаждением не только предоставляет высококачественные услуги и опыт отечественным пользователям транспортных средств на новых источниках энергии, но также поможет дальнейшему расширению и продвижению рынка транспортных средств на новых источниках энергии. Эта статья поможет вам понять технологию заправки жидкостным охлаждением, а также проанализировать ее состояние рынка и будущие тенденции.
Что такое перезарядка жидкостного охлаждения?
Перезарядка жидкостным охлаждением достигается за счет создания специального канала циркуляции жидкости между кабелем и зарядным пистолетом. Этот канал заполнен охлаждающей жидкостью для отвода тепла. Силовой насос способствует циркуляции жидкой охлаждающей жидкости, которая может эффективно рассеивать тепло, выделяемое во время процесса зарядки. Силовая часть системы использует жидкостное охлаждение и полностью изолирована от внешней среды, поэтому соответствует стандарту проектирования IP65. В то же время в системе также используется мощный вентилятор для снижения шума рассеивания тепла и повышения экологичности.
Технические характеристики и преимущества наддувочного жидкостного охлаждения.
1. Более высокий ток и более высокая скорость зарядки.
Выходной ток зарядной батареи ограничен проводом зарядного пистолета, в котором для передачи тока обычно используются медные кабели. Однако тепло, выделяемое кабелем, пропорционально квадрату тока, а это означает, что по мере увеличения зарядного тока кабель с большей вероятностью будет выделять избыточное тепло. Чтобы уменьшить проблему перегрева кабеля, площадь сечения провода необходимо увеличить, но это также утяжелит зарядный пистолет. Например, в нынешнем зарядном пистолете на 250 А, соответствующем национальному стандарту, обычно используется кабель сечением 80 мм², что делает зарядный пистолет в целом более тяжелым и его нелегко сгибать.
Если вам нужно добиться более высокого зарядного тока, зарядное устройство с двумя пистолетами является приемлемым решением, но оно подходит только для особых случаев. Лучшим решением для сильноточной зарядки обычно является технология зарядного пистолета с жидкостным охлаждением. Эта технология эффективно охлаждает внутреннюю часть зарядного пистолета, позволяя ему выдерживать более высокие токи без перегрева.
Внутренняя конструкция зарядной пушки с жидкостным охлаждением включает в себя кабели и водопроводные трубы. Обычно площадь поперечного сечения кабеля зарядного пистолета с жидкостным охлаждением 500А составляет всего 35 мм², а выделяемое тепло эффективно рассеивается потоком охлаждающей жидкости в водопроводной трубе. Поскольку кабель тоньше, зарядный пистолет с жидкостным охлаждением на 30–40 % легче обычного зарядного пистолета.
Кроме того, зарядный пистолет с жидкостным охлаждением необходимо использовать с блоком охлаждения, который включает в себя резервуары для воды, водяные насосы, радиаторы, вентиляторы и другие компоненты. Водяной насос отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости внутри линии форсунок, передачу тепла радиатору, а затем его выдув с помощью вентилятора, тем самым обеспечивая большую пропускную способность по току, чем у обычных форсунок с естественным охлаждением.
2. Шнур пистолета легче, а зарядное оборудование легче.
3. Меньше тепла, быстрое рассеивание тепла и высокая безопасность.
В обычных загрузочных котлах и загрузочных котлах с полужидкостным охлаждением обычно используются системы отвода тепла с воздушным охлаждением, в которых воздух поступает в корпус котла с одной стороны, отводит тепло, выделяемое электрическими компонентами и выпрямительными модулями, а затем выходит из корпуса котла. переверните тело на другую сторону. Однако этот метод отвода тепла имеет некоторые проблемы, поскольку воздух, поступающий в сваю, может содержать пыль, солевые брызги и водяной пар, и эти вещества могут прилипать к поверхности внутренних компонентов, что приводит к снижению изоляционных характеристик сваи. систем и снижение эффективности рассеивания тепла, что снижает эффективность зарядки и сокращает срок службы оборудования.
Для обычных загрузочных котлов и загрузочных котлов с полужидкостным охлаждением отвод тепла и защита являются двумя противоречивыми понятиями. Если важны защитные характеристики, тепловые характеристики могут быть ограничены, и наоборот. Это усложняет конструкцию таких свай и требует полного учета теплоотвода при защите оборудования.
В загрузочном блоке с жидкостным охлаждением используется загрузочный модуль с жидкостным охлаждением. Этот модуль не имеет воздуховодов ни спереди, ни сзади. В модуле используется охлаждающая жидкость, циркулирующая через внутреннюю пластину жидкостного охлаждения для обмена тепла с внешней средой, что позволяет силовой части загрузочного блока получить полностью закрытую конструкцию. Радиатор размещается снаружи сваи, и охлаждающая жидкость внутри передает тепло радиатору, а затем наружный воздух уносит тепло с поверхности радиатора.
В этой конструкции зарядный модуль с жидкостным охлаждением и электрические аксессуары внутри зарядного блока полностью изолированы от внешней среды, что обеспечивает уровень защиты IP65 и повышает надежность системы.
4. Низкий уровень шума при зарядке и более высокая защита.
Как традиционные системы зарядки, так и системы зарядки с жидкостным охлаждением имеют встроенные модули зарядки с воздушным охлаждением. Модуль оснащен несколькими высокоскоростными небольшими вентиляторами, которые во время работы обычно создают уровень шума более 65 децибел. Кроме того, сама зарядная свая оснащена охлаждающим вентилятором. В настоящее время зарядные устройства с воздушным охлаждением часто превышают 70 децибел при работе на полную мощность. Днем это может быть незаметно, но ночью это может привести к еще большему нарушению окружающей среды.
Поэтому повышенный шум от зарядных станций — самая частая жалоба операторов. Чтобы решить эту проблему, операторам необходимо принять корректирующие меры, но они часто являются дорогостоящими и имеют ограниченную эффективность. В конечном счете, работа с ограничением мощности может быть единственным способом уменьшить шумовые помехи.
Загрузочный блок с жидкостным охлаждением имеет двухциркуляционную структуру рассеивания тепла. Внутренний модуль жидкостного охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости через водяной насос для рассеивания тепла и передачи тепла, образующегося внутри модуля, к оребренному радиатору. Большой вентилятор или система кондиционирования воздуха с низкой скоростью, но большим объемом воздуха используются снаружи радиатора для эффективного рассеивания тепла. Этот тип тихоходного объемного вентилятора имеет относительно низкий уровень шума и менее вреден, чем шум высокоскоростного небольшого вентилятора.
Кроме того, нагнетатель с полностью жидкостным охлаждением может также иметь раздельную конструкцию отвода тепла, аналогичную принципу сплит-кондиционеров. Такая конструкция защищает охлаждающую установку от людей и может даже обмениваться теплом с бассейнами, фонтанами и т. д. для лучшего охлаждения и снижения уровня шума.
5. Низкая совокупная стоимость владения.
При рассмотрении стоимости зарядного оборудования на зарядных станциях необходимо учитывать общую стоимость жизненного цикла (TCO) зарядного устройства. Традиционные системы зарядки, в которых используются зарядные модули с воздушным охлаждением, обычно имеют срок службы менее 5 лет, тогда как текущие сроки аренды зарядных станций обычно составляют 8-10 лет. Это означает, что зарядное оборудование должно быть заменено хотя бы один раз в течение срока службы объекта. Напротив, срок службы зарядного котла с полностью жидкостным охлаждением может составлять не менее 10 лет, охватывая весь жизненный цикл электростанции. Кроме того, в отличие от загрузочного блока модуля с воздушным охлаждением, который требует частого открытия шкафа для удаления пыли и технического обслуживания, загрузочный блок с полностью жидкостным охлаждением необходимо промывать только после того, как пыль скопилась на внешнем радиаторе, что затрудняет обслуживание. . комфортный.
Таким образом, общая стоимость владения системой зарядки с полным жидкостным охлаждением ниже, чем у традиционной системы зарядки с использованием модулей зарядки с воздушным охлаждением, а с широким распространением систем с полным жидкостным охлаждением ее преимущества в экономической эффективности станут более очевидно, более очевидно.
Дефекты в технологии наддува жидкостного охлаждения.
1. Плохой тепловой баланс
Жидкостное охлаждение по-прежнему основано на принципе теплообмена за счет разницы температур. Поэтому проблемы разницы температур внутри аккумуляторного модуля избежать невозможно. Разница температур может привести к перезарядке, перезарядке или недостаточной зарядке. Разряд отдельных компонентов модуля во время зарядки и разрядки. Чрезмерная зарядка и чрезмерная разрядка аккумуляторов может привести к проблемам с безопасностью аккумулятора и сократить срок его службы. Недозарядка и разрядка снижают плотность энергии аккумулятора и сокращают его рабочий диапазон.
2. Мощность теплопередачи ограничена.
Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью отвода тепла, в противном случае существует риск перегрева. Мощность теплопередачи жидкостного охлаждения с холодной пластиной ограничена разницей температур и скоростью потока, а контролируемая разница температур тесно связана с температурой окружающей среды.
3. Существует высокий риск скачка температуры.
Термический разгон батареи происходит, когда батарея выделяет большое количество тепла за короткий период времени. Из-за ограниченной скорости явного рассеивания тепла из-за разницы температур большое накопление тепла приводит к внезапному росту. температуры, что приводит к положительному циклу между нагревом батареи и повышением температуры, вызывая взрывы и пожары, а также приводя к тепловому разбегу в соседних элементах.
4. Большое паразитное энергопотребление.
Сопротивление цикла жидкостного охлаждения велико, особенно с учетом ограничений по объему аккумуляторного модуля. Канал потока холодной пластины обычно небольшой. Когда теплопередача велика, скорость потока будет большой, а потеря давления в цикле будет большой. , а энергопотребление будет большим, что снизит производительность аккумулятора при перезарядке.
Состояние рынка и тенденции развития заправок жидкостного охлаждения.
Статус рынка
Согласно последним данным China Charging Alliance, в феврале 2023 года было на 31 000 общественных зарядных станций больше, чем в январе 2023 года, что на 54,1% больше, чем в феврале. По состоянию на февраль 2023 года подразделения-члены альянса сообщили в общей сложности о 1,869 миллионах общественных зарядных станций, включая 796 000 зарядных станций постоянного тока и 1,072 миллиона зарядных станций переменного тока.
Поскольку уровень проникновения новых энергетических транспортных средств продолжает расти, а вспомогательные средства, такие как погрузочные сваи, быстро развиваются, новая технология наддува с жидкостным охлаждением стала предметом конкуренции в отрасли. Многие компании, занимающиеся разработкой новых энергетических транспортных средств, и компании, занимающиеся свайными работами, также начали проводить технологические исследования и разработки и планируют взвинтить цены.
Tesla — первая автомобильная компания в отрасли, начавшая массовое внедрение агрегатов с жидкостным охлаждением с наддувом. В настоящее время компания развернула более 1500 станций наддува в Китае, в общей сложности 10 000 единиц наддува. Нагнетатель Tesla V3 имеет конструкцию с жидкостным охлаждением, зарядный модуль с жидкостным охлаждением и зарядный пистолет с жидкостным охлаждением. Один пистолет может заряжать до 250 кВт/600 А, увеличивая дальность полета на 250 километров за 15 минут. Модель V4 будет выпускаться серийно. Зарядная установка также увеличивает мощность зарядки до 350 кВт на пушку.
Впоследствии Porsche Taycan представил первую в мире высоковольтную электрическую архитектуру на 800 В и поддерживает мощную быструю зарядку 350 кВт; Глобальная ограниченная серия Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 имеет силу тока до 600 А, напряжение до 800 В и пиковую мощность зарядки 480 кВт; пиковое напряжение до 1000 В, ток до 600 А и пиковая зарядная мощность 480 кВт; Xiaopeng G9 — серийный автомобиль с кремниевой батареей напряжением 800 В; твердосплавная платформа напряжения и подходит для сверхбыстрой зарядки мощностью 480 кВт.
В настоящее время основные компании-производители зарядных устройств, выходящие на внутренний рынок нагнетателей с жидкостным охлаждением, в основном включают Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian и т. д.
Будущая тенденция заправки жидкостного охлаждения
Область жидкостного охлаждения с наддувом находится в зачаточном состоянии и имеет большой потенциал и широкие перспективы развития. Жидкостное охлаждение — отличное решение для зарядки высокой мощности. Технических проблем при проектировании и производстве мощных зарядных аккумуляторных источников питания в стране и за рубежом не существует. Необходимо решить вопрос с подключением кабеля от источника питания зарядного аккумулятора большой мощности к зарядному пистолету.
Однако уровень внедрения мощных турбин с наддувом с жидкостным охлаждением в моей стране все еще низок. Это связано с тем, что зарядные пистолеты с жидкостным охлаждением имеют относительно высокую стоимость, а системы быстрой зарядки откроют в 2025 году рынок стоимостью в сотни миллиардов долларов. Согласно общедоступной информации, средняя цена зарядных устройств составляет около 0,4 юаней/год. В.
Цена устройств быстрой зарядки мощностью 240 кВт оценивается примерно в 96 000 юаней, согласно ценам на зарядные кабели с жидкостным охлаждением компании Rifeng Co., Ltd. На пресс-конференции предполагается, что зарядное устройство стоит 20 000 юаней за комплект. с жидкостным охлаждением. Стоимость пушки составляет примерно 21% от стоимости зарядной установки, что делает ее самым дорогим компонентом после зарядного модуля. По мере увеличения количества новых моделей быстрой зарядки ожидается, что к 2025 году объем рынка мощных аккумуляторов для быстрой зарядки в моей стране составит примерно 133,4 миллиарда юаней.
В будущем технология перезарядки с жидкостным охлаждением еще больше ускорит проникновение. Разработке и внедрению мощной технологии наддува с жидкостным охлаждением еще предстоит пройти долгий путь. Это требует сотрудничества между автомобильными компаниями, компаниями по производству аккумуляторов, компаниями по установке свай и другими сторонами.
Только таким образом мы сможем лучше поддерживать развитие отрасли электромобилей в Китае, и дальше продвигать упрощенную зарядку и V2G, а также способствовать энергосбережению и сокращению выбросов с помощью низкоуглеродного подхода. и «зеленое» развитие, а также ускорить реализацию стратегической цели «двойного углерода».
Время публикации: 6 мая 2024 г.