01. Що таке «наддув рідинного охолодження»?
принцип роботи:
Рідинне охолодження наддувом полягає у створенні спеціального каналу для циркуляції рідини між кабелем та зарядним пістолетом. Рідкий охолоджувач для розсіювання тепла додається в канал, а охолоджувач циркулює за допомогою насоса для відведення тепла, що утворюється під час процесу заряджання.
Силова частина системи використовує рідинне охолодження для розсіювання тепла, і немає обміну повітрям із зовнішнім середовищем, тому вона може досягти ступеня захисту IP65. Водночас система використовує вентилятор великого об'єму повітря для розсіювання тепла з низьким рівнем шуму та високою екологічністю.
02. Які переваги рідинного охолодження з наддувом?
Переваги рідинного охолодження з наддувом:
1. Більший струм та висока швидкість заряджання. Вихідний струмзарядна купаобмежений дротом зарядного пістолета. Мідний кабель всередині дроту зарядного пістолета проводить електрику, а тепло, що генерується кабелем, пропорційне квадрату струму. Чим більший струм зарядки, тим більше тепла генерується кабелем. Його необхідно зменшити. Щоб уникнути перегріву, площу поперечного перерізу дроту необхідно збільшити, і, звичайно, дріт пістолета буде важчим. Поточний національний стандарт зарядного пістолета 250A зазвичай використовує кабель перерізом 80 мм2. Зарядний пістолет дуже важкий в цілому і його нелегко зігнути. Якщо ви хочете досягти більшого струму зарядки, ви також можете використовувати подвійний зарядний пістолет, але це лише тимчасовий захід у певних ситуаціях. Остаточним рішенням для зарядки високим струмом може бути лише зарядка за допомогою рідинно-охолодженого зарядного пістолета.
Усередині зарядного пістолета з рідинним охолодженням є кабелі та водопровідні труби. Кабель рідинного охолодження 500Aзарядний пістолетзазвичай становить лише 35 мм2, а тепло відводиться потоком охолоджувальної рідини у водопровідній трубі. Оскільки кабель тонкий, зарядний пістолет з рідинним охолодженням на 30-40% легший за звичайний зарядний пістолет. Зарядний пістолет з рідинним охолодженням також повинен бути оснащений охолоджувальним блоком, який складається з резервуара для води, водяного насоса, радіатора та вентилятора. Водяний насос приводить охолоджувальну рідину в трубопроводі пістолета, подаючи тепло до радіатора, а потім видуваючи його вентилятором, тим самим досягаючи більшої вантажопідйомності, ніж у звичайних зарядних пістолетів з природним охолодженням.
2. Шнур пістолета легший, а зарядне обладнання легке.
3. Менше тепла, швидке тепловідведення та висока безпека. Корпуси паль звичайних зарядних паль та зарядних паль з напіврідинним охолодженням охолоджуються повітрям для тепловідведення. Повітря потрапляє в корпус палі з одного боку, відводить тепло від електричних компонентів та модулів випрямляча, а з іншого боку розсіюється з корпусу палі. Повітря змішується з пилом, сольовим туманом та водяною парою та адсорбується на поверхні внутрішніх пристроїв, що призводить до поганої ізоляції системи, поганого тепловідведення, низької ефективності заряджання та скорочення терміну служби обладнання. Для звичайних зарядних паль або зарядних паль з напіврідинним охолодженням тепловіддача та захист – це два суперечливі поняття. Якщо захист хороший, тепловіддачу буде важко спроектувати, а якщо тепловіддача хороша, захист буде важко впоратися.
Повністю рідинно-охолоджувана зарядна батарея використовує рідинно-охолоджувальний зарядний модуль. На передній та задній частинах рідинно-охолоджувального модуля немає повітропроводів. Модуль використовує охолоджувальну рідину, що циркулює всередині рідинно-охолоджувальної пластини, для обміну теплом із зовнішнім світом. Таким чином, силова частина зарядної батареї може бути повністю закрита для зменшення розсіювання тепла. Радіатор розташований зовні, і тепло подається до радіатора через охолоджувальну рідину всередині, а зовнішнє повітря відводить тепло з поверхні радіатора. Рідинно-охолоджувальний зарядний модуль та електричні аксесуари всередині зарядної батареї не контактують із зовнішнім середовищем, що забезпечує захист IP65 та вищу надійність.
4. Низький рівень шуму під час заряджання та вищий рівень захисту. Звичайні зарядні установки та установки з напіврідинним охолодженням мають вбудовані модулі заряджання з повітряним охолодженням. Модулі з повітряним охолодженням оснащені кількома високошвидкісними невеликими вентиляторами, а робочий шум сягає понад 65 дБ. На корпусі установки також є вентилятори охолодження. Наразі зарядні установки з модулями з повітряним охолодженням під час роботи на повній потужності мають рівень шуму в основному вище 70 дБ. Він має незначний вплив вдень, але дуже турбує вночі. Тому гучний шум на зарядних станціях є найбільш скаржливою проблемою для операторів. Якщо є скарги, вони повинні виправити проблему. Однак витрати на виправлення високі, а ефект дуже обмежений. Зрештою, їм доводиться зменшувати потужність, щоб зменшити шум.
Повністю рідинно-охолоджувана зарядна батарея використовує двоциклову архітектуру тепловідведення. Внутрішній модуль рідинного охолодження використовує водяний насос для циркуляції охолоджувальної рідини для розсіювання тепла та передає тепло, що генерується модулем, до ребристого радіатора. Зовнішнє тепловідведення досягається за допомогою низькошвидкісних високопродуктивних вентиляторів або кондиціонерів. Тепло розсіюється від пристрою, а шум вентилятора з низькою швидкістю та великим об'ємом повітря набагато нижчий, ніж у малого вентилятора з вищою швидкістю. Повністю рідинно-охолоджувані наддувні батареї також можуть використовувати конструкцію розділеного тепловідведення. Подібно до розділеного кондиціонера, блок тепловідведення розташований подалі від натовпу, і він навіть може проводити теплообмін з басейнами та фонтанами для досягнення кращого тепловідведення та зниження витрат. шум.
5. Низька сукупна вартість володіння
Вартість зарядного обладнання на зарядних станціях повинна враховуватися з урахуванням повної вартості життєвого циклу (TCO) зарядної паль. Термін служби традиційних зарядних паль з використанням модулів зарядки з повітряним охолодженням зазвичай не перевищує 5 років, але поточний термін оренди для експлуатації зарядних станцій становить 8-10 років, що означає, що зарядне обладнання необхідно замінювати принаймні один раз протягом робочого циклу станції. З іншого боку, термін служби повністю рідинно охолоджуваних зарядних паль становить щонайменше 10 років, що може охопити весь життєвий цикл станції. Водночас, порівняно із зарядними пальами з використанням модулів з повітряним охолодженням, які потребують частого відкривання шафи, видалення пилу, технічного обслуговування та інших операцій, повністю рідинно охолоджувані зарядні пальі потрібно промивати лише після накопичення пилу в зовнішньому радіаторі, що спрощує технічне обслуговування.
Сукупна вартість володіння повністю рідинно-охолодженою системою заряджання нижча, ніж у традиційної системи заряджання з використанням модулів заряджання з повітряним охолодженням, і з широким масовим застосуванням повністю рідинно-охолоджених систем її перевага в економічній ефективності стане більш очевидною.
03. Стан ринку рідинного охолодження з наддувом
Згідно з останніми даними Китайського альянсу зарядних станцій, у лютому 2023 року було на 31 000 громадських зарядних станцій більше, ніж у січні 2023 року, що на 54,1% більше, ніж у лютому минулого року. Станом на лютий 2023 року, підрозділи-члени альянсу повідомили про загальну кількість 1,869 мільйона громадських зарядних станцій, включаючи 796 000Зарядні палі постійного струмута 1,072 мільйонаЗарядні палі змінного струму.
Фактично, оскільки темпи проникнення транспортних засобів на нових джерелах енергії продовжують зростати, а допоміжні споруди, такі як зарядні палі, швидко розвиваються, нова технологія рідинного охолодження наддуву стала предметом конкуренції в галузі. Багато компаній, що виробляють транспортні засоби на нових джерелах енергії та компанії, що виробляють палі, також почали проводити технологічні дослідження та розробки, а також розробляти схеми наддуву.
Tesla — перша автомобільна компанія в галузі, яка впроваджує рідинно-охолоджені нагнітальні батареї серійно. Наразі в Китаї встановлено понад 1500 станцій нагнітання із загальною кількістю 10 000 нагнітальних батарей. Нагнітач Tesla V3 має повністю рідинно-охолоджену конструкцію, рідинно-охолоджений зарядний модуль та рідинно-охолоджену зарядну гармату. Одна гармата може заряджати до 250 кВт/600 А, що може збільшити запас ходу на 250 кілометрів за 15 хвилин. Модель V4 незабаром буде впроваджена серійно. Зарядна батарея також збільшує зарядну потужність до 350 кВт на гармату.
Згодом, Porsche Taycan вперше у світі запустив високовольтну електричну архітектуру 800 В та підтримує швидку зарядку потужністю 350 кВт; Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 глобальної обмеженої серії має струм до 600 А, напругу до 800 В та пікову зарядну потужність 480 кВт; GAC AION V з піковою напругою до 1000 В, струмом до 600 А та піковою зарядною потужністю 480 кВт; Xiaopeng G9, серійний автомобіль з платформою з карбіду кремнію напругою 800 В, придатний для надшвидкої зарядки потужністю 480 кВт;
04. Яка майбутня тенденція рідинного охолодження наддувом?
Галузь рідинного охолодження та перезаряджання перебуває на початковій стадії розвитку, має великий потенціал та широкі перспективи розвитку. Рідинне охолодження є чудовим рішенням для потужної зарядки. У проектуванні та виробництві потужних джерел живлення для зарядних паль немає технічних проблем як вдома, так і за кордоном. Необхідно вирішити питання кабельного з'єднання від потужного джерела живлення для зарядних паль до зарядного пістолета.
Однак, рівень проникнення потужних рідинно-охолоджуваних зарядних паль з наддувом у моїй країні все ще низький. Це пояснюється тим, що рідинно-охолоджувані зарядні гармати мають відносно високу вартість, а швидкі зарядні палі відкриють ринок вартістю в сотні мільярдів у 2025 році. Згідно з публічною інформацією, середня ціна зарядних паль становить близько 0,4 юаня/Вт. За оцінками, ціна швидкої зарядної паль потужністю 240 кВт становить близько 96 000 юанів. Згідно з ціною кабелю рідинно-охолоджувальної зарядної гармати на прес-конференції CHINAEVSE, яка становить 20 000 юанів/комплект, оцінюється вартість рідинно-охолоджувальної зарядної гармати. Вона становить приблизно 21% вартості зарядних паль і стає найдорожчим компонентом після зарядних модулів. Очікується, що зі збільшенням кількості нових моделей швидкої зарядки енергії, ринковий простір для потужних зарядних паль з'явиться...швидкозарядні паліу моїй країні становитиме приблизно 133,4 мільярда юанів у 2025 році.
У майбутньому технологія рідинного охолодження з наддувом продовжуватиме пришвидшувати проникнення.
Розробка та впровадження технології надпотужної рідинної зарядки ще має пройти довгий шлях. Це вимагає співпраці автомобільних компаній, компаній-виробників акумуляторів, компаній-виробників паль та інших сторін. Тільки так ми можемо краще підтримувати розвиток китайської електромобільної промисловості, сприяти подальшому впорядкованому заряджанню та V2G, сприяти енергозбереженню та скороченню викидів, низьковуглецевому та зеленому розвитку, а також пришвидшити реалізацію стратегічної мети «подвійного вуглецю».
Час публікації: 04 березня 2024 р.