Vedelikjahutus vs. õhkjahutus suure võimsusega{1}}alalisvoolu laadimiskappide jaoks: millist tehnoloogiat peaksite valima?

Kuna uute energiasõidukite (NEV-de) sõiduulatus kasvab,-ja nõudlus kiire energiavarude järele maanteede teeninduspiirkondades kasvab, on logistikaparkide, bussidepoodide ja suuremahuliste-laadimisjaamade-suure-võimsusega alalisvoolu laadimine kujunemas NEV-de peamiseks arendussuunaks.

 

Võrreldes tavaliste madala võimsusega-laadimisseadmetega peavad suure-võimsusega alalisvoolu laadimissüsteemid edastama rohkem energiat lühema ajaga; järelikult alluvad komponendid nagu laadimismoodulid, toiteseadmed, siinid, pistikud ja laadimiskaablid suuremale soojuskoormusele.

Selle taustal on soojusjuhtimise tehnoloogiast saanud suure võimsusega-alalisvoolu laadimiskappide projekteerimisel kriitiline tegur.

Praegu kasutavad suure{0}}võimsusega laadimisseadmed peamiselt kahte soojusjuhtimise meetodit.

 

· Õhkjahutus
· Vedelikjahutus

 

Niisiis, mis täpselt on erinevused õhkjahutuse ja vedelikjahutuse vahel? Miks muutub vedelikjahutus alalisvoolu kiirlaadimisel üha olulisemaks? Ja kuidas peaks neid kappe ostes tegema õige valiku?

 

 

Suure võimsusega-alalisvoolu laadimiskapi põhifunktsioon on muundada võrgust saadav vahelduvvool alalisvooluks, mis sobib uute energiasõidukite veoakudele.

 

Põhilise energia muundamise protsessi võib kokku võtta järgmiselt:

 

Vahelduvvooluvõrk → Toitemoodul → Alalisvoolu väljund → Laadimisjaotur → EV aku

 

Selle protsessi käigus toodavad toitemooduli komponendid{0}}nagu pooljuhtseadmed, induktiivpoolid, kondensaatorid, trafod ja muu jõuelektroonika{1}}soojust.

 

Kuigi tänapäevastel laadimismoodulitel on kõrge konversioonitõhusus, võib sadade{0}}kilovatite-kilovattide tasemel töötavates laadimissüsteemides isegi väike protsent efektiivsuse kadu põhjustada märkimisväärse absoluutse soojuskoormuse.

 

Näiteks kui suure võimsusega{0}}laadimissüsteem annab pidevalt sadu kilovatte võimsust, tuleb sisekadudest tekkinud soojust pidevalt hajutada; vastasel juhul võivad tekkida järgmised probleemid:

 

· Toitekomponentide temperatuuri tõus
· Vähendatud laadimise efektiivsus
· Väljundvõimsuse piirangud
· Kompromiteeritud komponentide eluiga
· Süsteemi kaitsemehhanismide aktiveerimine
· Vähendatud stabiilsus pikaajalisel tööl

 

Seetõttu ei ole suure võimsusega{0}}alalisvoolu laadimiskapi jahutussüsteem pelgalt abikomponent, vaid oluline element, mis määrab seadme püsiva väljundvõimsuse.

 

 

Õhkjahutusega alalisvoolu laadimiskapp kasutab jahutuskeskkonnana õhku, et hajutada seadme sees tekkiv soojus ümbritsevasse keskkonda komponentide, nagu ventilaatorid, jahutusradiaatorid ja õhukanalid, kaudu.

 

Tüüpiline õhkjahutusega{0}}süsteem sisaldab tavaliselt järgmist:

 

·Jahutusventilaator
· Jahutusradiaator
· Õhukanal
· Õhufilter
· Temperatuuriandur
· Ventilatsiooni struktuur

 

Selle tööpõhimõte on järgmine:

 

Soojuse genereerimine → Jahutusradiaator → Sundõhuvool → Soojuse hajumine → Välisõhk

 

Ventilaatorid juhivad õhku läbi toitemoodulite ja jahutusradiaatorite, viies soojuse seadmest välja.

Sellel lähenemisviisil on suhteliselt küps disain ja see on väga praktiline keskmise võimsusega{0}}alalisvoolu laadimisseadmete ja sobivate keskkonnatingimustega rakenduste jaoks.

 

 

Vedelik{0}}jahutusega alalisvoolu laadimiskapp kasutab soojuskandjana jahutusvedelikku.

 

Võrreldes õhuga suudab spetsiaalselt loodud jahutuskontuuri kaudu ringlev vedelik tõhusamalt seadme sees tekkivat soojust soojusvahetisse üle kanda, et see seejärel keskkonda hajutada.

 

Tüüpiline vedelik{0}}jahutusega süsteem võib sisaldada järgmist:

 

· Jahutusvedeliku pump
· Jahutusplaat
· Soojusvaheti
· Radiaator
· Jahutusvedeliku reservuaar
· Temperatuuriandur
· Vooluandur
· Rõhu jälgimise süsteem

 

Põhilise tööprotsessi võib kokku võtta järgmiselt:

 

Toitemoodul → Jahutusplaat → Jahutusvedelik → Soojusvaheti → Radiaator → Soojuse hajumine

 

Suurema-võimsusega laadimissüsteemides saab vedelikjahutustehnoloogiat rakendada mitte ainult kapis olevatele toitemoodulitele, vaid ka suure vooluga -laadimiskaablitele ja pistikutele.

 

Näiteks avalikult kättesaadavad tööstuse andmed näitavad hajutatud laadimissüsteeme,{0}}mis sisaldab 600 kW võimsusega kappi, mis on ühendatud 500 A vedelikjahutusega -laadimiskaablitega-, mis on loodud toetama mitme sõiduki samaaegset laadimist, jaotades samal ajal võimsust dünaamiliselt vastavalt sõiduki reaalajas{5}}nõudlusele.

 

 

1. Sobib paremini suure võimsustihedusega disainilahenduste jaoks

Kuna alalisvoolu laadimisvõimsus kasvab jätkuvalt, tuleb laadimiskappidesse paigaldada suurema või suurema{0}}võimsusega toiteelektroonika moodulid.

Kui lihtsalt lisada rohkem ventilaatoreid ja suurendada õhuvoolu, muutuksid sellised probleemid nagu sisemise õhuvoolu tee kujundus, jahutusradiaatori mõõtmed, müratase ja kapi ruumipiirangud oluliseks väljakutseks.

 

Seevastu vedelikjahutussüsteemid kasutavad jahutusplaate ja tsirkulatsioonisilmuseid, et eraldada soojust otse soojust tootvate komponentide lähedusest, pakkudes seeläbi suuremat paindlikkust suure võimsustihedusega seadmetele.

 

2. Hõlbustab kõrget-voolu laadimist

Laadimisvõimsust saab lihtsalt väljendada järgmiselt:

 

P = U × I

 

Teisisõnu, antud pinge korral nõuab laadimisvõimsuse suurendamine suuremat voolu.

Kuid voolu suurenedes muutub soojuse teke juhtides, kaablites ja pistikutes tugevamaks.

 

 

Vedeljahutuslahendused tuleks eelistada järgmiste omadustega projektidele:

 

1. Highway üli-kiirlaadimisjaamad

Kiirteede teeninduspiirkonnad nõuavad tavaliselt lühikest sõiduki ooteaega, mis tekitab suure nõudluse kiire energiavarude järele.

Kui laadivad korraga mitu sõidukit, võivad laadimisseadmed pikka aega töötada suure koormuse all, mis seab soojusjuhtimissüsteemidele suuremad nõudmised.

 

2. Tarbe- ja logistikapargid

Logistikasõidukid töötavad tavaliselt kindlaksmääratud ajakavade järgi, millel on laadimiseks spetsiaalsed aknad.

Kiireid töötlemisaegu nõudvate sõidukite puhul võib suure võimsusega{0}}alalisvoolulaadimine aidata minimeerida sõidukite laadimisjaamades veedetud aega.

USA energeetikaministeerium on samuti märkinud, et alalisvoolu kiirlaadimine sobib teatud sõidukipargi rakenduste jaoks, kus sõidukid vajavad laadimist lühikeste peatuste ajal.

 

3. Bussid ja rasked{1}}elektrisõidukid

Bussid, veoautod, sadamasõidukid ja muud tarbesõidukid on tavaliselt suure aku mahutavusega; järelikult võib laadimisinfrastruktuur nõuda suuremat väljundvõimsust ja võimet töötada pidevalt pikema aja jooksul.

Suure -võimsusega laadimisstandardite ja -süsteemide,-nagu MCS-arenguga on vedelikjahutustehnoloogia tähtsus suure vooluga-laadimisrakendustes muutunud järjest olulisemaks.

 

4. Suure-kasutusega laadimisjaamad

Kui laadimisjaam on vajalik suure hulga sõidukite pidevaks teenindamiseks kogu päeva jooksul, võib seadme tegelik töökoormus olla palju suurem kui tavalistes kontori- või eluruumides.

 

 

Kuna nõudlus uute energiasõidukite laadimise järele kasvab, arenevad suure võimsusega{0}}laadimissüsteemid mitmes võtmesuunas.

 

1. Kõrgem jõud

Laadimissüsteemid nihkuvad traditsioonilistelt madalamatelt võimsustasemetelt sadade kilovattide või isegi megavati (MW) võimsuse suunas.

 

2. Suurem võimsustihedus

Rohkemate toitemoodulite konfigureerimine sama kapi ruumijälje piires seab suuremad nõudmised soojusjuhtimisele ja konstruktsioonikujundusele.

 

3. Modulaarsus

Modulaarsed toitekapid võimaldavad konfigureerida erineva arvu toitemooduleid vastavalt projekti nõuetele, hõlbustades samal ajal ka hooldust ja võimsuse skaleeritavust.

 

4. Intelligentne võimsuse jaotamine

Tulevased laadimisjaamad ei pruugi anda igale sõidukile püsivõimsust; selle asemel jaotatakse võimsus dünaamiliselt selliste tegurite alusel nagu sõiduki laadimisseisund (SOC), reaalajas{0}}laadimisvajadused ja muude laadimisklemmide koormus.

 

Praegu kasutavad 600 kW{1}}klassi hajutatud laadimissüsteemid juba dünaamilist võimsuse jaotust, mis võimaldab mitmel sõidukil jagada tsentraliseeritud toitekappi.

 

5. Vedelikjahutustehnoloogia laiendatud rakendamine

Suurema võimsuse ja vooluvajaduse tõttu ulatub vedelikjahutustehnoloogia kaugemale toitekappidest, mida kasutatakse üha enam komponentides, nagu laadimispüstolid, kaablid ja pistikud.