S hitrim razvojem trga električnih vozil uporabniki postavljajo vse večje zahteve glede dosega, hitrosti polnjenja, udobja polnjenja in drugih vidikov. Še vedno pa obstajajo pomanjkljivosti in nedoslednosti v polnilni infrastrukturi doma in v tujini, zaradi česar se uporabniki pogosto srečujejo s težavami, kot so nezmožnost iskanja ustreznih polnilnih postaj, dolge čakalne dobe in slab učinek polnjenja na potovanju.
Huawei Digital Energy je tvitnil: "Huaweijev popolni tekočinsko hlajeni polnilnik pomaga ustvariti visokokakovosten 318 Sichuan-Tibet Supercharging Green Corridor na visoki nadmorski višini in hitro polnjenje." Članek ugotavlja, da imajo ti popolnoma tekočinsko hlajeni terminali za polnjenje naslednje značilnosti:
1. Največja izhodna moč je 600KW in največji tok je 600A. Znan je kot "en kilometer na sekundo" in lahko zagotovi največjo moč polnjenja na velikih nadmorskih višinah.
2. Tehnologija polnega tekočinskega hlajenja zagotavlja visoko zanesljivost opreme: na planoti lahko prenese visoke temperature, visoko vlažnost, prah in korozijo ter se lahko prilagodi različnim težkim pogojem delovanja proge.
3. Primerno za vse modele: Obseg polnjenja je 200–1000 V, stopnja uspešnosti polnjenja pa lahko doseže 99 %. Lahko se ujema z osebnimi avtomobili, kot so Tesla, Xpeng in Lili, pa tudi z gospodarskimi vozili, kot je Lalamove, in lahko doseže: "Stopi do avtomobila, ga napolni, napolni in pojdi."
Tehnologija tekočinsko hlajenega kompresorskega polnjenja ne zagotavlja le visokokakovostnih storitev in izkušenj domačim uporabnikom novih energetskih vozil, ampak bo tudi pripomogla k nadaljnji širitvi in spodbujanju trga novih energetskih vozil. Ta članek vam bo pomagal razumeti tehnologijo polnjenja s tekočim hlajenjem ter analizirati njen položaj na trgu in prihodnje trende.
Kaj je preobremenitev za tekoče hlajenje?
Tekočinsko hlajenje se doseže z ustvarjanjem posebnega kanala za kroženje tekočine med kablom in polnilno pištolo. Ta kanal je napolnjen s hladilno tekočino za odvajanje toplote. Napajalna črpalka spodbuja kroženje tekočega hladilnega sredstva, ki lahko učinkovito odvaja toploto, ki nastane med postopkom polnjenja. Napajalni del sistema uporablja tekočinsko hlajenje in je popolnoma izoliran od zunanjega okolja, zato ustreza konstrukcijskemu standardu IP65. Hkrati sistem uporablja tudi močan ventilator za zmanjšanje hrupa odvajanja toplote in izboljšanje prijaznosti do okolja.
Tehnične lastnosti in prednosti tekočinskega hlajenja s kompresorjem.
1. Višji tok in hitrejša hitrost polnjenja.
Izhodni tok polnilne baterije je omejen z žico polnilne pištole, ki za prenos toka običajno uporablja bakrene kable. Vendar je toplota, ki jo ustvari kabel, sorazmerna s kvadratom toka, kar pomeni, da je večja verjetnost, da bo kabel proizvedel odvečno toploto, ko se polnilni tok poveča. Da bi zmanjšali problem pregrevanja kabla, je treba povečati presek žice, vendar bo to tudi otežilo polnilno pištolo. Trenutni nacionalni standard 250 A polnilne pištole na primer običajno uporablja 80 mm² kabel, zaradi česar je polnilna pištola na splošno težja in je ni enostavno upogniti.
Če želite doseči večji polnilni tok, je polnilnik z dvojno pištolo izvedljiva rešitev, vendar je to primerno le za posebne primere. Najboljša rešitev za visokotokovno polnjenje je običajno tehnologija polnilne pištole s tekočinskim hlajenjem. Ta tehnologija učinkovito hladi notranjost polnilne pištole, kar ji omogoča, da prenaša višje tokove brez pregrevanja.
Notranja struktura tekočinsko hlajene polnilne pištole vključuje kable in vodovodne cevi. Običajno je presek kabla 500A tekočinsko hlajenega polnilnega pištola samo 35 mm², ustvarjena toplota pa se učinkovito odvaja s pretokom hladilne tekočine v vodni cevi. Ker je kabel tanjši, je tekočinsko hlajena polnilna pištola od 30 do 40 % lažja od običajne polnilne pištole.
Poleg tega je treba tekočinsko hlajeno polnilno pištolo uporabiti tudi s hladilno enoto, ki vključuje rezervoarje za vodo, vodne črpalke, radiatorje, ventilatorje in druge komponente. Vodna črpalka je odgovorna za kroženje hladilne tekočine v liniji šob, prenaša toploto na radiator in jo nato odpihuje z ventilatorjem, s čimer zagotavlja večjo nosilnost toka kot običajne naravno hlajene šobe.
2. Kabel pištole je lažji in oprema za polnjenje je lažja.
3. Manj toplote, hitro odvajanje toplote in visoka varnost.
Običajni polnilni kotli in poltekočinsko hlajeni polnilni kotli običajno uporabljajo zračno hlajene sisteme za odvajanje toplote, pri katerih zrak vstopa v telo kotla z ene strani, odvaja toploto, ki jo ustvarijo električne komponente in usmerniški moduli, in nato izstopa iz telesa kotla. prepognite telo na drugo stran. Vendar pa ima ta način odvajanja toplote nekaj težav, ker lahko zrak, ki vstopa v kup, vsebuje prah, solno pršilo in vodno paro, te snovi pa se lahko oprimejo površine notranjih komponent, kar povzroči zmanjšano izolacijsko učinkovitost kupa. sistemov in zmanjšano učinkovitost odvajanja toplote, kar zmanjša učinkovitost polnjenja in skrajša življenjsko dobo opreme.
Pri običajnih polnilnih kotlih in poltekočinsko hlajenih polnilnih kotlih sta odvajanje toplote in zaščita dva protislovna pojma. Če je zaščitna učinkovitost pomembna, je lahko toplotna učinkovitost omejena in obratno. To otežuje načrtovanje takih pilotov in zahteva popolno upoštevanje odvajanja toplote ob zaščiti opreme.
Povsem s tekočino hlajen zagonski blok uporablja tekočinsko hlajen zagonski modul. Ta modul nima zračnih kanalov spredaj ali zadaj. Modul uporablja hladilno tekočino, ki kroži skozi notranjo hladilno ploščo za tekočino, za izmenjavo toplote z zunanjim okoljem, kar omogoča, da močnostni del zagonske enote doseže popolnoma zaprto zasnovo. Radiator je nameščen na zunanji strani kupa in hladilna tekočina v notranjosti prenaša toploto na radiator, nato pa zunanji zrak odnaša toploto s površine radiatorja.
Pri tej zasnovi so tekočinsko hlajeni polnilni modul in električni dodatki znotraj polnilnega bloka popolnoma izolirani od zunanjega okolja, kar dosega stopnjo zaščite IP65 in povečuje zanesljivost sistema.
4. Nizek hrup pri polnjenju in večja zaščita.
Tako tradicionalni kot tekočinsko hlajeni polnilni sistemi imajo vgrajene zračno hlajene polnilne module. Modul je opremljen z več hitrimi majhnimi ventilatorji, ki med delovanjem običajno proizvajajo hrup nad 65 decibelov. Poleg tega je sam polnilni kup opremljen s hladilnim ventilatorjem. Trenutno zračno hlajeni polnilniki pogosto presežejo 70 decibelov, ko delujejo s polno močjo. Čez dan to morda ni opazno, ponoči pa lahko povzroči še večjo motnjo v okolju.
Zato je povečan hrup polnilnih postaj najpogostejša pritožba operaterjev. Za rešitev tega problema morajo operaterji sprejeti korektivne ukrepe, vendar so ti pogosto dragi in imajo omejeno učinkovitost. Navsezadnje je lahko delovanje z omejeno močjo edini način za zmanjšanje hrupa.
Povsem s tekočino hlajen zagonski blok ima strukturo za odvajanje toplote z dvojnim obtokom. Notranji modul za hlajenje s tekočino kroži hladilno sredstvo skozi vodno črpalko, da odvaja toploto in prenaša toploto, ustvarjeno znotraj modula, na rebrasto hladilno telo. Zunaj radiatorja se za učinkovito odvajanje toplote uporablja velik ventilator ali klimatska naprava z nizko hitrostjo, a veliko količino zraka. Ta vrsta ventilatorja z nizko hitrostjo ima relativno nizko raven hrupa in je manj škodljiva kot hrup majhnega ventilatorja z visoko hitrostjo.
Poleg tega ima lahko popolnoma tekočinsko hlajen kompresor tudi deljeno zasnovo odvajanja toplote, podobno principu deljenih klimatskih naprav. Ta oblika ščiti hladilno enoto pred ljudmi in lahko celo izmenjuje toploto z bazeni, fontanami itd. za boljše hlajenje in nižjo raven hrupa.
5. Nizki skupni stroški lastništva.
Pri upoštevanju stroškov opreme za polnjenje na polnilnih postajah je treba upoštevati skupne stroške življenjskega cikla (TCO) polnilnika. Tradicionalni polnilni sistemi, ki uporabljajo zračno hlajene polnilne module, imajo običajno življenjsko dobo manj kot 5 let, medtem ko so trenutni pogoji operativnega najema polnilnih postaj običajno 8-10 let. To pomeni, da je treba polnilno opremo zamenjati vsaj enkrat v življenjski dobi objekta. Nasprotno pa ima lahko popolnoma tekočinsko hlajen polnilni kotel življenjsko dobo vsaj 10 let, kar zajema celoten življenjski cikel elektrarne. Poleg tega je treba za razliko od zagonskega bloka zračno hlajenega modula, ki zahteva pogosto odpiranje ohišja za odstranjevanje prahu in vzdrževanje, popolnoma tekočinsko hlajen zagonski blok izprati šele, ko se prah nabere na zunanjem hladilniku, kar oteži vzdrževanje . udobno.
Zato so skupni stroški lastništva polnega tekočinsko hlajenega polnilnega sistema nižji kot pri tradicionalnem polnilnem sistemu, ki uporablja zračno hlajene polnilne module, in s široko uporabo polnih tekočinsko hlajenih sistemov bodo njegove prednosti glede stroškovne učinkovitosti postale bolj očitno bolj očitno.
Napake v tehnologiji polnjenja s tekočinskim hlajenjem.
1. Slabo toplotno ravnovesje
Tekočinsko hlajenje še vedno temelji na principu izmenjave toplote zaradi temperaturnih razlik. Zato se problemu temperaturne razlike v baterijskem modulu ni mogoče izogniti. Temperaturne razlike lahko povzročijo prenapolnjenost, prenapolnjenost ali prenizko napolnjenost. Praznjenje posameznih komponent modula med polnjenjem in praznjenjem. Prekomerno polnjenje in prekomerno praznjenje baterij lahko povzroči težave z varnostjo baterije in skrajša njeno življenjsko dobo. Premajhno polnjenje in praznjenje zmanjšata energijsko gostoto baterije in skrajšata njeno območje delovanja.
2. Moč prenosa toplote je omejena.
Hitrost polnjenja baterije je omejena s stopnjo odvajanja toplote, sicer obstaja nevarnost pregrevanja. Moč prenosa toplote pri tekočem hlajenju s hladno ploščo je omejena s temperaturno razliko in hitrostjo pretoka, nadzorovana temperaturna razlika pa je tesno povezana s temperaturo okolja.
3. Obstaja velika nevarnost temperaturnega nihanja.
Do toplotnega odmika baterije pride, ko baterija v kratkem času proizvede veliko količino toplote. Zaradi omejene stopnje občutnega odvajanja toplote zaradi temperaturnih razlik povzroči velika akumulacija toplote nenadno rast. temperatura, kar ima za posledico pozitiven cikel med segrevanjem baterije in naraščanjem temperature, kar povzroča eksplozije in požare ter vodi do toplotnega uhajanja v sosednjih celicah.
4. Velika parazitska poraba energije.
Odpornost cikla hlajenja s tekočino je visoka, zlasti glede na omejitve prostornine baterijskega modula. Pretočni kanal hladne plošče je običajno majhen. Ko je prenos toplote velik, bo pretok velik in izguba tlaka v ciklu bo velika. , poraba energije pa bo velika, kar bo zmanjšalo zmogljivost baterije ob prekomernem polnjenju.
Stanje na trgu in trendi razvoja polnil za tekoče hlajenje.
Stanje na trgu
Po zadnjih podatkih China Charging Alliance je bilo februarja 2023 31.000 javnih polnilnih postaj več kot januarja 2023, kar je 54,1 % več kot februarja. Od februarja 2023 so enote članic zavezništva poročale o skupno 1,869 milijona javnih polnilnih postajah, vključno s 796.000 polnilnimi postajami z enosmernim tokom in 1,072 milijona polnilnimi postajami z izmeničnim tokom.
Ker stopnja prodora novih energetskih vozil še naprej narašča in se hitro razvijajo podporni objekti, kot so nakladalni piloti, je nova tehnologija tekočinsko hlajenega kompresorskega polnjenja postala predmet konkurence v industriji. Številna podjetja za nova energetska vozila in podjetja za zbiranje pilotov so prav tako začela izvajati tehnološke raziskave in razvoj ter načrtujejo napihovanje cen.
Tesla je prvo avtomobilsko podjetje v industriji, ki je začelo množično uvajati enote s tekočinskim hlajenjem s kompresorjem. Trenutno je na Kitajskem postavil več kot 1500 polnilnih postaj s skupno 10.000 polnilnimi enotami. Kompresor Tesla V3 ima v celoti tekočinsko hlajen dizajn, tekočinsko hlajen polnilni modul in tekočinsko hlajeno polnilno pištolo. Ena pištola lahko napolni do 250 kW/600 A, kar poveča doseg za 250 kilometrov v 15 minutah. Model V4 bo izdelan v serijah. Polnilna naprava poveča tudi moč polnjenja na 350 kW na pištolo.
Kasneje je Porsche Taycan predstavil prvo 800 V visokonapetostno električno arhitekturo na svetu in podpira zmogljivo hitro polnjenje s 350 kW; Globalna omejena serija Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 ima tok do 600 A, napetost do 800 V in največjo moč polnjenja 480 kW; konična napetost do 1000 V, tok do 600 A in konična polnilna moč 480 kW; Xiaopeng G9 je serijski avtomobil s silikonsko baterijo 800 V; karbidno napetostno platformo in je primeren za 480 kW ultra-hitro polnjenje.
Trenutno glavna podjetja za proizvodnjo polnilnikov, ki vstopajo na domači trg tekočinsko hlajenih superpolnilnikov, vključujejo predvsem Inkerui, Infineon Technology, ABB, Ruisu Intelligent Technology, Power Source, Star Charging, Te Laidian itd.
Prihodnji trend polnjenja tekočinskega hlajenja
Področje tekočinskega hlajenja s kompresorjem je v povojih in ima velik potencial ter široke razvojne možnosti. Tekočinsko hlajenje je odlična rešitev za visokozmogljivo polnjenje. Pri načrtovanju in proizvodnji visoko zmogljivih polnilnih baterijskih napajalnikov doma in v tujini ni tehničnih težav. Treba je rešiti vprašanje kabelske povezave od napajalnika visoko zmogljive polnilne baterije do polnilne pištole.
Vendar je stopnja uvajanja visokozmogljivih tekočinsko hlajenih pilotov s kompresorjem v moji državi še vedno nizka. To je zato, ker imajo tekočinsko hlajene polnilne pištole relativno visoke stroške, sistemi hitrega polnjenja pa bodo leta 2025 odprli trg, vreden več sto milijard dolarjev. Po javno dostopnih informacijah je povprečna cena polnilnih enot približno 0,4 RMB/ W.
Cena hitrih polnilnih enot z močjo 240 kW je ocenjena na okoli 96.000 juanov, glede na cene polnilnih kablov za tekoče hlajenje pri Rifeng Co., Ltd. Na tiskovni konferenci, ki stane 20.000 juanov na komplet, se domneva, da je polnilnik tekočinsko hlajen. Cena pištole je približno 21% cene polnilnega kupa, zaradi česar je najdražja komponenta za polnilnim modulom. Ker se število novih modelov hitrega polnjenja z energijo povečuje, se pričakuje, da bo tržno območje za visokozmogljive baterije s hitrim polnjenjem v moji državi do leta 2025 znašalo približno 133,4 milijarde juanov.
V prihodnosti bo tehnologija polnjenja s tekočinskim hlajenjem še pospešila prodor. Do razvoja in uvedbe zmogljive tehnologije polnjenja s tekočinskim hlajenjem je še dolga pot. To zahteva sodelovanje med avtomobilskimi podjetji, podjetji za baterije, podjetji za pilote in drugimi stranmi.
Samo na ta način lahko bolje podpremo razvoj kitajske industrije električnih vozil, dodatno spodbujamo poenostavljeno polnjenje in V2G ter spodbujamo varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij v nizkoogljičnem pristopu. in zeleni razvoj ter pospešiti uresničevanje strateškega cilja »dvojni ogljik«.
Čas objave: maj-06-2024