01. Что такое "жидкостное охлаждение с наддувом"?
Принцип работы:
Жидкостное охлаждение при сверхбыстрой зарядке предполагает создание специального канала циркуляции жидкости между кабелем и зарядным пистолетом. В канал добавляется охлаждающая жидкость для отвода тепла, которая циркулирует с помощью насоса, отводя тепло, выделяемое в процессе зарядки.
В силовой части системы используется жидкостное охлаждение для отвода тепла, при этом отсутствует воздухообмен с внешней средой, что позволяет достичь степени защиты IP65. Одновременно система использует мощный вентилятор для отвода тепла с низким уровнем шума и высокой экологичностью.
02. Каковы преимущества жидкостного охлаждения с наддувом?
Преимущества жидкостного охлаждения с наддувом:
1. Больший ток и высокая скорость зарядки. Выходной токзарядная кучаОграничением является провод зарядного пистолета. Медный кабель внутри провода зарядного пистолета проводит электричество, и выделяемое им тепло пропорционально квадрату силы тока. Чем больше зарядный ток, тем больше тепла выделяется кабелем. Его необходимо уменьшить. Чтобы избежать перегрева, необходимо увеличить площадь поперечного сечения провода, и, конечно же, провод пистолета станет тяжелее. В настоящее время для зарядных пистолетов, соответствующих национальному стандарту на 250 А, обычно используется кабель сечением 80 мм². Зарядный пистолет в целом очень тяжелый и его трудно согнуть. Если необходимо добиться зарядки большим током, можно использовать зарядку двумя пистолетами, но это лишь временное решение в определенных ситуациях. Окончательным решением проблемы зарядки высоким током может стать только зарядка с помощью пистолета с жидкостным охлаждением.
Внутри пистолета с жидкостным охлаждением находятся кабели и водопроводные трубы. Кабель пистолета с жидкостным охлаждением на 500 А.заряжание пистолетаОбычно диаметр кабеля составляет всего 35 мм², а тепло отводится потоком охлаждающей жидкости в водопроводной трубе. Благодаря тонкому кабелю, пистолет с жидкостным охлаждением на 30–40% легче, чем обычный пистолет. Пистолет с жидкостным охлаждением также должен быть оснащен охлаждающей системой, состоящей из резервуара для воды, водяного насоса, радиатора и вентилятора. Водяной насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в трубопроводе пистолета, доставляя тепло к радиатору, а затем отводя его вентилятором, тем самым обеспечивая большую пропускную способность, чем у обычных пистолетов с естественным охлаждением.
2. Шнур для пистолета легче, а зарядное устройство легче.
3. Меньшее тепловыделение, быстрое рассеивание тепла и высокая безопасность. В обычных зарядных сваях и зарядных сваях с полужидкостным охлаждением теплоотвод осуществляется за счет воздуха. Воздух поступает в корпус сваи с одной стороны, отводит тепло от электрических компонентов и выпрямительных модулей, а с другой стороны рассеивается из корпуса сваи. Воздух смешивается с пылью, солевым туманом и водяным паром и адсорбируется на поверхности внутренних устройств, что приводит к плохой изоляции системы, плохому рассеиванию тепла, низкой эффективности зарядки и сокращению срока службы оборудования. Для обычных зарядных свай или зарядных свай с полужидкостным охлаждением теплоотвод и защита являются двумя противоречивыми понятиями. Если защита хороша, проектирование системы теплоотвода будет затруднительным, а если теплоотвод хорош, то обеспечение защиты будет сложным.
В полностью жидкостно-охлаждаемой зарядной станции используется жидкостно-охлаждаемый зарядный модуль. На передней и задней сторонах жидкостно-охлаждаемого модуля отсутствуют воздуховоды. Модуль использует циркуляцию охлаждающей жидкости внутри жидкостно-охлаждаемой пластины для теплообмена с внешней средой. Таким образом, силовая часть зарядной станции может быть полностью закрыта, что снижает тепловыделение. Радиатор расположен снаружи, тепло передается к нему через находящуюся внутри охлаждающую жидкость, а наружный воздух отводит тепло с поверхности радиатора. Жидкостно-охлаждаемый зарядный модуль и электрические компоненты внутри зарядной станции не контактируют с внешней средой, что обеспечивает степень защиты IP65 и более высокую надежность.
4. Низкий уровень шума при зарядке и более высокий уровень защиты. В обычных зарядных станциях и зарядных станциях с полужидкостным охлаждением используются встроенные модули воздушного охлаждения. Модули воздушного охлаждения оснащены множеством высокоскоростных маломощных вентиляторов, и уровень шума при работе превышает 65 дБ. Вентиляторы охлаждения также установлены на корпусе зарядной станции. В настоящее время в зарядных станциях с модулями воздушного охлаждения при работе на полной мощности уровень шума обычно превышает 70 дБ. Днем это мало влияет на работу станции, но ночью очень мешает. Поэтому громкий шум на зарядных станциях является наиболее часто вызывающей жалобы проблемой для операторов. При поступлении жалоб им приходится устранять проблему. Однако затраты на устранение проблемы высоки, а эффект очень ограничен. В итоге им приходится снижать мощность, чтобы уменьшить шум.
В полностью жидкостно-охлаждаемой нагнетательной установке используется двухцикловая архитектура теплоотвода. Внутренний модуль жидкостного охлаждения использует водяной насос для циркуляции охлаждающей жидкости и отвода тепла, а затем передает тепло, выделяемое модулем, на ребристый радиатор. Внешний отвод тепла осуществляется с помощью низкоскоростных вентиляторов большого объема или кондиционеров. Тепло отводится от устройства, при этом уровень шума вентилятора с низкой скоростью и большим объемом воздуха значительно ниже, чем у небольшого вентилятора с высокой скоростью. Полностью жидкостно-охлаждаемые нагнетательные установки также могут использовать раздельную конструкцию теплоотвода. Подобно раздельному кондиционеру, блок теплоотвода размещается вдали от источников тепла, и он может даже обеспечивать теплообмен с бассейнами и фонтанами для достижения лучшего теплоотвода и снижения затрат на шум.
5. Низкая общая стоимость владения
Стоимость зарядного оборудования на зарядных станциях необходимо рассматривать с учетом полного жизненного цикла зарядной станции. Срок службы традиционных зарядных станций с воздушным охлаждением обычно не превышает 5 лет, но текущий срок аренды зарядной станции составляет 8-10 лет, что означает, что зарядное оборудование необходимо заменять как минимум один раз за весь период эксплуатации станции. С другой стороны, срок службы полностью жидкостно-охлаждаемых зарядных станций составляет не менее 10 лет, что покрывает весь жизненный цикл станции. В то же время, по сравнению с зарядными станциями с воздушным охлаждением, которые требуют частого вскрытия корпуса, удаления пыли, технического обслуживания и других операций, полностью жидкостно-охлаждаемые зарядные станции требуют только промывки после накопления пыли во внешнем радиаторе, что упрощает техническое обслуживание.
Общая стоимость владения (TCO) системы зарядки с полностью жидкостным охлаждением ниже, чем у традиционной системы зарядки с использованием воздушных модулей, и с широким распространением систем с полностью жидкостным охлаждением их экономическое преимущество станет еще более очевидным.
03. Состояние рынка систем жидкостного охлаждения и наддува
Согласно последним данным Китайского альянса зарядных станций, в феврале 2023 года количество общественных зарядных станций увеличилось на 31 000 по сравнению с январем 2023 года, что составляет рост на 54,1% в годовом исчислении. По состоянию на февраль 2023 года участники альянса сообщили о наличии в общей сложности 1,869 миллиона общественных зарядных станций, включая 796 000.Зарядные станции постоянного токаи 1,072 миллионазарядные станции переменного тока.
Фактически, по мере того как растет доля электромобилей в энергетическом секторе и быстро развивается вспомогательное оборудование, такое как зарядные станции, новая технология жидкостного охлаждения наддувочного воздуха стала предметом конкуренции в отрасли. Многие компании, занимающиеся производством электромобилей и зарядных станций, также начали проводить исследования и разработки в области технологий перезарядки и компоновки оборудования.
Tesla стала первой автомобильной компанией в отрасли, которая начала поэтапное внедрение суперзарядных станций с жидкостным охлаждением. В настоящее время в Китае развернуто более 1500 суперзарядных станций, общее количество которых составляет 10 000. Суперзарядная станция Tesla V3 имеет полностью жидкостное охлаждение, жидкостно-охлаждаемый зарядный модуль и жидкостно-охлаждаемый зарядный пистолет. Один пистолет может заряжать мощностью до 250 кВт/600 А, что позволяет увеличить запас хода на 250 километров за 15 минут. Модель V4 также будет поэтапно внедрена. Мощность зарядки одного пистолета увеличится до 350 кВт.
Впоследствии Porsche Taycan впервые в мире представил высоковольтную электрическую архитектуру на 800 В, поддерживающую быструю зарядку мощностью 350 кВт; глобальная ограниченная серия Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 имеет ток до 600 А, напряжение до 800 В и пиковую мощность зарядки 480 кВт; GAC AION V, с пиковым напряжением до 1000 В, током до 600 А и пиковой мощностью зарядки 480 кВт; Xiaopeng G9, серийный автомобиль с платформой напряжения на основе карбида кремния 800 В, подходящий для сверхбыстрой зарядки мощностью 480 кВт;
04. Какова будущая тенденция развития технологии жидкостного охлаждения с наддувом?
Область применения жидкостного охлаждения для перезарядки находится на начальной стадии развития, но обладает большим потенциалом и широкими перспективами развития. Жидкостное охлаждение является отличным решением для зарядки высокой мощности. В отечественных и зарубежных странах отсутствуют технические проблемы в проектировании и производстве источников питания для мощных зарядных устройств. Необходимо решить вопрос кабельного соединения от источника питания мощного зарядного устройства к зарядному пистолету.
Однако уровень распространения мощных жидкостно-охлаждаемых зарядных устройств в моей стране всё ещё низок. Это связано с относительно высокой стоимостью жидкостно-охлаждаемых зарядных пистолетов, а рынок быстрозарядных устройств к 2025 году достигнет сотен миллиардов юаней. Согласно общедоступной информации, средняя цена зарядных устройств составляет около 0,4 юаня/Вт. Предполагается, что цена быстрозарядного устройства мощностью 240 кВт составит около 96 000 юаней. По данным пресс-конференции CHINAEVSE, цена кабеля для жидкостно-охлаждаемого зарядного пистолета составляет 20 000 юаней за комплект. Приблизительно 21% от стоимости зарядных устройств составляет самый дорогой компонент после зарядных модулей. Ожидается, что с увеличением числа новых моделей быстрой зарядки на рынке будет расширяться пространство для мощных устройств.быстрозарядные сваиВ моей стране в 2025 году эта сумма составит приблизительно 133,4 миллиарда юаней.
В будущем технология жидкостного охлаждения с наддувом будет продолжать стремительно распространяться.
Разработка и внедрение технологии перезарядки с жидкостным охлаждением высокой мощности еще далеки от завершения. Для этого необходимо сотрудничество автомобильных компаний, производителей аккумуляторов, компаний-производителей аккумуляторных батарей и других заинтересованных сторон. Только таким образом мы сможем лучше поддержать развитие китайской индустрии электромобилей,进一步 способствовать упорядоченной зарядке и технологии V2G, содействовать энергосбережению и сокращению выбросов, низкоуглеродному и «зеленому» развитию, а также ускорить реализацию стратегической цели «двойного углеродного баланса».
Дата публикации: 04.03.2024