Với sự phát triển nhanh chóng của thị trường xe điện, người dùng ngày càng đặt ra yêu cầu cao về phạm vi hoạt động, tốc độ sạc, sự tiện lợi khi sạc và các khía cạnh khác. Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại những bất cập, thiếu đồng bộ về cơ sở hạ tầng sạc trong và ngoài nước khiến người dùng thường xuyên gặp phải các vấn đề như không tìm được trạm sạc phù hợp, thời gian chờ đợi lâu và hiệu quả sạc kém khi di chuyển.
Huawei Digital Energy đã tweet: "Bộ siêu tăng áp làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng của Huawei giúp tạo ra Hành lang xanh siêu tăng áp 318 Tứ Xuyên-Tây Tạng chất lượng cao và sạc nhanh." Bài báo lưu ý rằng các thiết bị đầu cuối nạp tiền làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng này có các đặc điểm sau:
1. Công suất đầu ra tối đa là 600KW và dòng điện tối đa là 600A. Nó được gọi là "một km mỗi giây" và có thể cung cấp năng lượng sạc tối đa ở độ cao lớn.
2. Công nghệ làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng đảm bảo độ tin cậy cao của thiết bị: trên cao nguyên, nó có thể chịu được nhiệt độ cao, độ ẩm cao, bụi và ăn mòn, đồng thời có thể thích ứng với nhiều điều kiện vận hành dây chuyền khó khăn khác nhau.
3. Thích hợp cho tất cả các kiểu máy: Phạm vi sạc là 200-1000V và tỷ lệ sạc thành công có thể đạt 99%. Nó có thể sánh ngang với những chiếc xe du lịch như Tesla, Xpeng và Lili, cũng như những chiếc xe thương mại như Lalamove, và có thể đạt được: “Đi lên xe, sạc, sạc và đi.”
Công nghệ tăng áp làm mát bằng chất lỏng không chỉ cung cấp dịch vụ và trải nghiệm chất lượng cao cho người sử dụng phương tiện sử dụng năng lượng mới trong nước mà còn giúp mở rộng và thúc đẩy hơn nữa thị trường phương tiện sử dụng năng lượng mới. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu công nghệ nạp lại làm mát bằng chất lỏng và phân tích tình trạng thị trường cũng như xu hướng trong tương lai của nó.
Quá tải làm mát bằng chất lỏng là gì?
Việc sạc lại làm mát bằng chất lỏng được thực hiện bằng cách tạo ra một kênh tuần hoàn chất lỏng đặc biệt giữa cáp và súng sạc. Kênh này chứa đầy chất lỏng làm mát để loại bỏ nhiệt. Bơm điện thúc đẩy sự lưu thông của chất làm mát bằng chất lỏng, có thể tản nhiệt một cách hiệu quả trong quá trình sạc. Phần nguồn của hệ thống sử dụng tản nhiệt bằng chất lỏng và cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài nên đạt tiêu chuẩn thiết kế IP65. Đồng thời, hệ thống còn sử dụng quạt mạnh mẽ để giảm tiếng ồn tản nhiệt và nâng cao tính thân thiện với môi trường.
Đặc tính kỹ thuật và ưu điểm của làm mát bằng chất lỏng tăng áp.
1. Tốc độ sạc hiện tại cao hơn và nhanh hơn.
Đầu ra hiện tại của pin sạc bị giới hạn bởi dây súng sạc, thường sử dụng cáp đồng để mang dòng điện. Tuy nhiên, nhiệt do cáp tạo ra tỷ lệ với bình phương của dòng điện, nghĩa là khi dòng sạc tăng lên, cáp có nhiều khả năng tạo ra nhiệt dư thừa. Để giảm bớt vấn đề cáp quá nóng, diện tích mặt cắt ngang của dây phải tăng lên, nhưng điều này cũng sẽ khiến súng sạc nặng hơn. Ví dụ, súng sạc 250A tiêu chuẩn quốc gia hiện nay thường sử dụng cáp 80mm2, khiến tổng thể súng sạc nặng hơn và không dễ uốn cong.
Nếu bạn cần đạt được dòng sạc cao hơn thì bộ sạc súng kép là một giải pháp khả thi, nhưng điều này chỉ phù hợp với những trường hợp đặc biệt. Giải pháp tốt nhất để sạc dòng điện cao thường là công nghệ súng sạc làm mát bằng chất lỏng. Công nghệ này làm mát bên trong súng sạc một cách hiệu quả, cho phép nó xử lý dòng điện cao hơn mà không bị quá nóng.
Cấu trúc bên trong của súng sạc làm mát bằng chất lỏng bao gồm dây cáp và ống dẫn nước. Thông thường, diện tích mặt cắt ngang của cáp súng sạc làm mát bằng chất lỏng 500A chỉ là 35mm2, nhiệt sinh ra được tiêu tán hiệu quả nhờ dòng chất làm mát trong ống nước. Vì cáp mỏng hơn nên súng lục sạc làm mát bằng chất lỏng nhẹ hơn từ 30 đến 40% so với súng sạc thông thường.
Ngoài ra, súng sạc làm mát bằng chất lỏng cũng cần được sử dụng cùng với bộ phận làm mát, bao gồm bình nước, máy bơm nước, bộ tản nhiệt, quạt và các bộ phận khác. Máy bơm nước có nhiệm vụ tuần hoàn chất làm mát bên trong đường vòi phun, truyền nhiệt đến bộ tản nhiệt rồi thổi ra ngoài bằng quạt, từ đó mang lại khả năng mang dòng lớn hơn so với vòi làm mát tự nhiên thông thường.
2. Dây súng nhẹ hơn và thiết bị sạc cũng nhẹ hơn.
3. Ít tỏa nhiệt, tản nhiệt nhanh và độ an toàn cao.
Nồi hơi tải thông thường và nồi hơi tải làm mát bằng bán lỏng thường sử dụng hệ thống loại bỏ nhiệt làm mát bằng không khí, trong đó không khí đi vào thân nồi hơi từ một phía, loại bỏ nhiệt do các bộ phận điện và mô-đun chỉnh lưu tạo ra, sau đó thoát ra khỏi thân nồi hơi. gập cơ thể sang phía bên kia. Tuy nhiên, phương pháp loại bỏ nhiệt này có một số vấn đề vì không khí đi vào cọc có thể chứa bụi, muối, hơi nước và các chất này có thể bám vào bề mặt các bộ phận bên trong dẫn đến giảm hiệu quả cách nhiệt của cọc. hệ thống và giảm hiệu quả tản nhiệt, làm giảm hiệu suất sạc và rút ngắn tuổi thọ thiết bị.
Đối với nồi hơi nạp thông thường và nồi hơi tải bán lỏng, loại bỏ nhiệt và bảo vệ là hai khái niệm trái ngược nhau. Nếu hiệu suất bảo vệ là quan trọng thì hiệu suất nhiệt có thể bị hạn chế và ngược lại. Điều này làm phức tạp việc thiết kế các cọc như vậy và đòi hỏi phải xem xét đầy đủ khả năng tản nhiệt trong khi bảo vệ thiết bị.
Khối khởi động làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng sử dụng mô-đun khởi động làm mát bằng chất lỏng. Mô-đun này không có ống dẫn khí ở phía trước hoặc phía sau. Mô-đun này sử dụng chất làm mát lưu thông qua tấm làm mát chất lỏng bên trong để trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài, cho phép bộ phận nguồn của bộ phận khởi động đạt được thiết kế khép kín hoàn toàn. Bộ tản nhiệt được đặt ở bên ngoài cọc và chất làm mát bên trong truyền nhiệt đến bộ tản nhiệt và sau đó không khí bên ngoài mang nhiệt ra khỏi bề mặt bộ tản nhiệt.
Trong thiết kế này, mô-đun sạc làm mát bằng chất lỏng và các phụ kiện điện bên trong khối sạc được cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài, đạt được mức bảo vệ IP65 và tăng độ tin cậy của hệ thống.
4. Tiếng ồn sạc thấp và khả năng bảo vệ cao hơn.
Cả hệ thống sạc truyền thống và làm mát bằng chất lỏng đều có mô-đun sạc làm mát bằng không khí tích hợp. Mô-đun này được trang bị một số quạt nhỏ tốc độ cao thường tạo ra độ ồn trên 65 decibel trong quá trình hoạt động. Ngoài ra, bản thân cọc sạc còn được trang bị quạt làm mát. Hiện nay, các bộ sạc làm mát bằng không khí thường vượt quá 70 decibel khi chạy hết công suất. Điều này có thể không đáng chú ý vào ban ngày, nhưng vào ban đêm, nó có thể gây ra nhiều xáo trộn hơn cho môi trường.
Do đó, tiếng ồn tăng lên từ các trạm sạc là lời phàn nàn phổ biến nhất của các nhà khai thác. Để giải quyết vấn đề này, người vận hành cần thực hiện các biện pháp khắc phục, nhưng các biện pháp này thường tốn kém và hiệu quả còn hạn chế. Cuối cùng, hoạt động ở mức năng lượng hạn chế có thể là cách duy nhất để giảm nhiễu.
Khối khởi động làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng sử dụng cấu trúc tản nhiệt tuần hoàn kép. Mô-đun làm mát bằng chất lỏng bên trong tuần hoàn chất làm mát qua máy bơm nước để tản nhiệt và truyền nhiệt sinh ra bên trong mô-đun tới tản nhiệt có vây. Một chiếc quạt lớn hoặc hệ thống điều hòa không khí có tốc độ thấp nhưng lượng không khí lớn được sử dụng bên ngoài bộ tản nhiệt để tản nhiệt hiệu quả. Loại quạt âm lượng tốc độ thấp này có độ ồn tương đối thấp và ít gây hại hơn tiếng ồn của quạt nhỏ tốc độ cao.
Ngoài ra, bộ tăng áp làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng cũng có thể có thiết kế tản nhiệt chia đôi, tương tự như nguyên lý của điều hòa không khí chia đôi. Thiết kế này bảo vệ bộ phận làm mát khỏi con người và thậm chí có thể trao đổi nhiệt với hồ bơi, đài phun nước, v.v. để làm mát tốt hơn và giảm độ ồn.
5. Tổng chi phí sở hữu thấp.
Khi xem xét chi phí thiết bị sạc tại các trạm sạc, phải tính đến tổng chi phí vòng đời (TCO) của bộ sạc. Các hệ thống sạc truyền thống sử dụng mô-đun sạc làm mát bằng không khí thường có tuổi thọ dưới 5 năm, trong khi thời hạn cho thuê vận hành trạm sạc hiện tại thường là 8-10 năm. Điều này có nghĩa là thiết bị sạc phải được thay thế ít nhất một lần trong suốt vòng đời của thiết bị. Ngược lại, nồi hơi nạp điện làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng có thể có tuổi thọ sử dụng ít nhất 10 năm, bao trùm toàn bộ vòng đời của nhà máy điện. Ngoài ra, không giống như khối khởi động của mô-đun làm mát bằng không khí vốn yêu cầu mở tủ thường xuyên để loại bỏ và bảo trì bụi, khối khởi động làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng chỉ cần được xả sau khi bụi tích tụ trên tản nhiệt bên ngoài, khiến việc bảo trì trở nên khó khăn. . thoải mái.
Do đó, tổng chi phí sở hữu một hệ thống sạc làm mát bằng chất lỏng hoàn toàn thấp hơn so với hệ thống sạc truyền thống sử dụng mô-đun sạc làm mát bằng không khí và với việc áp dụng rộng rãi hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoàn toàn, lợi thế về hiệu quả chi phí của nó sẽ trở thành rõ ràng hơn rõ ràng hơn.
Khiếm khuyết trong công nghệ tăng áp làm mát bằng chất lỏng.
1. Cân bằng nhiệt kém
Làm mát bằng chất lỏng vẫn dựa trên nguyên tắc trao đổi nhiệt do chênh lệch nhiệt độ. Vì vậy, không thể tránh khỏi vấn đề chênh lệch nhiệt độ bên trong mô-đun pin. Sự chênh lệch nhiệt độ có thể dẫn đến sạc quá mức, sạc quá mức hoặc sạc dưới mức. Xả các thành phần mô-đun riêng lẻ trong quá trình sạc và xả. Sạc quá mức và xả pin quá mức có thể gây ra vấn đề về an toàn pin và rút ngắn tuổi thọ pin. Việc sạc và xả dưới mức làm giảm mật độ năng lượng của pin và rút ngắn phạm vi hoạt động của pin.
2. Khả năng truyền nhiệt bị hạn chế.
Tốc độ sạc của pin bị giới hạn bởi tốc độ tản nhiệt, nếu không sẽ có nguy cơ quá nhiệt. Công suất truyền nhiệt của làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh bị giới hạn bởi chênh lệch nhiệt độ và tốc độ dòng chảy, và chênh lệch nhiệt độ được kiểm soát có liên quan chặt chẽ với nhiệt độ môi trường.
3. Có nguy cơ tăng nhiệt độ cao.
Sự thoát nhiệt của pin xảy ra khi pin tạo ra một lượng nhiệt lớn trong thời gian ngắn. Do tốc độ tản nhiệt hợp lý bị hạn chế do chênh lệch nhiệt độ nên sự tích tụ nhiệt lớn dẫn đến tăng trưởng đột ngột. nhiệt độ, dẫn đến một chu kỳ tích cực giữa pin nóng lên và nhiệt độ tăng lên, gây ra cháy nổ, cũng như dẫn đến sự thoát nhiệt ở các tế bào lân cận.
4. Tiêu thụ điện năng ký sinh lớn.
Điện trở của chu trình làm mát bằng chất lỏng cao, đặc biệt là do hạn chế về thể tích mô-đun pin. Kênh dòng chảy tấm lạnh thường nhỏ. Khi truyền nhiệt lớn, tốc độ dòng chảy sẽ lớn và tổn thất áp suất trong chu trình sẽ lớn. và mức tiêu thụ điện năng sẽ lớn, điều này sẽ làm giảm hiệu suất của pin khi sạc quá mức.
Tình trạng thị trường và xu hướng phát triển của việc nạp lại chất lỏng làm mát.
Tình trạng thị trường
Theo dữ liệu mới nhất từ China Charging Alliance, vào tháng 2 năm 2023 có thêm 31.000 trạm sạc công cộng so với tháng 1 năm 2023, tăng 54,1% so với tháng 2. Tính đến tháng 2 năm 2023, các đơn vị thành viên liên minh đã báo cáo có tổng cộng 1,869 triệu trạm sạc công cộng, bao gồm 796.000 trạm sạc DC và 1,072 triệu trạm sạc AC.
Khi tỷ lệ thâm nhập của các phương tiện sử dụng năng lượng mới tiếp tục tăng và các cơ sở hỗ trợ như cọc chất hàng phát triển nhanh chóng, công nghệ tăng áp làm mát bằng chất lỏng mới đã trở thành chủ đề cạnh tranh trong ngành. Nhiều công ty xe năng lượng mới và công ty đóng cọc cũng đã bắt đầu tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ và lên kế hoạch tăng giá.
Tesla là công ty ô tô đầu tiên trong ngành bắt đầu áp dụng hàng loạt thiết bị làm mát bằng chất lỏng tăng áp. Nó hiện đã triển khai hơn 1.500 trạm tăng áp ở Trung Quốc, với tổng số 10.000 đơn vị tăng áp. Bộ siêu nạp Tesla V3 có thiết kế làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng, mô-đun sạc làm mát bằng chất lỏng và súng sạc làm mát bằng chất lỏng. Một khẩu súng lục có thể sạc tới 250 kW/600 A, tăng tầm bắn thêm 250 km trong 15 phút. Mẫu V4 sẽ được sản xuất theo lô. Việc lắp đặt sạc cũng tăng công suất sạc lên 350 kW cho mỗi khẩu súng.
Sau đó, Porsche Taycan đã giới thiệu kiến trúc điện cao áp 800 V đầu tiên trên thế giới và hỗ trợ sạc nhanh 350 kW mạnh mẽ; Phiên bản giới hạn toàn cầu Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 có dòng điện lên tới 600 A, điện áp lên tới 800 V và công suất sạc cực đại là 480 kW; điện áp cực đại lên tới 1000 V, dòng điện lên tới 600 A và công suất sạc cực đại 480 kW; Xiaopeng G9 là ô tô sản xuất sử dụng pin silicon 800V; nền tảng điện áp cacbua và phù hợp để sạc cực nhanh 480 kW.
Hiện tại, các công ty sản xuất bộ sạc lớn tham gia vào thị trường siêu tăng áp làm mát bằng chất lỏng trong nước chủ yếu bao gồm Inkerui, Infineon Technology, ABB, Công nghệ thông minh Ruisu, Nguồn điện, Star Charging, Te Laidian, v.v.
Xu hướng sạc lại làm mát bằng chất lỏng trong tương lai
Lĩnh vực làm mát bằng chất lỏng tăng áp đang ở giai đoạn sơ khai và có tiềm năng lớn và triển vọng phát triển rộng lớn. Làm mát bằng chất lỏng là một giải pháp tuyệt vời để sạc năng lượng cao. Không có vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế và sản xuất bộ nguồn pin sạc công suất cao trong và ngoài nước. Cần giải quyết vấn đề kết nối cáp từ nguồn điện của pin sạc công suất lớn đến súng sạc.
Tuy nhiên, tỷ lệ áp dụng cọc tăng áp làm mát bằng chất lỏng công suất cao ở nước ta vẫn còn thấp. Điều này là do súng ngắn sạc làm mát bằng chất lỏng có giá thành tương đối cao và hệ thống sạc nhanh sẽ mở ra một thị trường trị giá hàng trăm tỷ đô la vào năm 2025. Theo thông tin công khai, giá trung bình của bộ sạc là khoảng 0,4 RMB/ W.
Giá của bộ sạc nhanh 240kW ước tính vào khoảng 96.000 nhân dân tệ, theo giá cáp sạc làm mát bằng chất lỏng tại Rifeng Co., Ltd. Tại cuộc họp báo, có giá 20.000 nhân dân tệ mỗi bộ, người ta cho rằng bộ sạc này là làm mát bằng chất lỏng. Giá thành của súng xấp xỉ 21% giá thành của cọc sạc, khiến nó trở thành bộ phận đắt nhất sau mô-đun sạc. Khi số lượng mẫu sạc năng lượng nhanh mới tăng lên, diện tích thị trường pin sạc nhanh năng lượng cao ở nước tôi dự kiến sẽ đạt khoảng 133,4 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025.
Trong tương lai, công nghệ nạp lại làm mát bằng chất lỏng sẽ đẩy nhanh tốc độ thâm nhập hơn nữa. Việc phát triển và triển khai công nghệ tăng áp làm mát bằng chất lỏng mạnh mẽ vẫn còn một chặng đường dài. Điều này đòi hỏi sự hợp tác giữa các công ty ô tô, công ty pin, công ty đóng cọc và các bên khác.
Chỉ bằng cách này, chúng ta mới có thể hỗ trợ tốt hơn cho sự phát triển của ngành công nghiệp xe điện của Trung Quốc, thúc đẩy hơn nữa việc sạc hợp lý và V2G, đồng thời thúc đẩy tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải theo cách tiếp cận carbon thấp. và phát triển xanh, đồng thời đẩy nhanh việc thực hiện mục tiêu chiến lược “carbon kép”.
Thời gian đăng: May-06-2024