01. Čo je to „super nabíjanie kvapalinovým chladením“?
princíp fungovania:
Kvapalinou chladené preplňovanie spočíva vo vytvorení špeciálneho kanála na cirkuláciu kvapaliny medzi káblom a nabíjacou pištoľou. Do kanála sa pridáva kvapalná chladiaca kvapalina na odvod tepla a chladiaca kvapalina cirkuluje cez výkonné čerpadlo, aby sa odviedlo teplo generované počas procesu nabíjania.
Napájacia časť systému využíva kvapalinové chladenie na odvod tepla a nedochádza k výmene vzduchu s vonkajším prostredím, takže dosahuje krytie IP65. Systém zároveň využíva ventilátor s veľkým objemom vzduchu na odvod tepla s nízkou hlučnosťou a vysokou ekologickosťou.
02. Aké sú výhody kvapalinového chladenia a preplňovania?
Výhody kvapalinového chladenia superpreplňovaním:
1. Väčší prúd a rýchlejšia rýchlosť nabíjania. Výstupný prúdnabíjacia hromadaje obmedzený vodičom nabíjacej pištole. Medený kábel vo vnútri vodiča nabíjacej pištole vedie elektrinu a teplo generované káblom je úmerné druhej mocnine prúdu. Čím väčší je nabíjací prúd, tým väčšie teplo generuje kábel. Musí sa znížiť. Aby sa predišlo prehriatiu, musí sa zväčšiť prierez vodiča a vodič pištole bude samozrejme ťažší. Súčasná národná štandardná nabíjačka 250A zvyčajne používa kábel s prierezom 80 mm2. Nabíjačka je ako celok veľmi ťažká a nie je ľahké ju ohnúť. Ak chcete dosiahnuť väčší nabíjací prúd, môžete použiť aj dvojité nabíjanie, ale to je len dočasné opatrenie v špecifických situáciách. Konečným riešením nabíjania vysokým prúdom môže byť iba nabíjanie kvapalinou chladenou nabíjačkou.
Vo vnútri kvapalinou chladenej nabíjacej pištole sa nachádzajú káble a vodovodné potrubia. Kábel kvapalinou chladenej pištole 500Anabíjacia pištoľje zvyčajne iba 35 mm2 a teplo je odvádzané prúdením chladiacej kvapaliny vo vodnom potrubí. Vďaka tenkému káblu je kvapalinou chladená nabíjacia pištoľ o 30 % až 40 % ľahšia ako konvenčná nabíjacia pištoľ. Kvapalinou chladená nabíjacia pištoľ musí byť tiež vybavená chladiacou jednotkou, ktorá pozostáva z vodnej nádrže, vodného čerpadla, chladiča a ventilátora. Vodné čerpadlo poháňa chladiacu kvapalinu, ktorá cirkuluje v potrubí pištole, privádza teplo do chladiča a potom ho odvádza ventilátorom, čím sa dosahuje väčšia nosnosť ako pri konvenčných prirodzene chladených nabíjacích pištoliach.
2. Kábel zbrane je ľahší a nabíjacie zariadenie je ľahké.
3. Menej tepla, rýchle odvádzanie tepla a vysoká bezpečnosť. Telesá konvenčných nabíjacích pilotov a polokvapalinou chladených nabíjacích pilotov sú chladené vzduchom, aby sa zabezpečilo odvádzanie tepla. Vzduch vstupuje do telesa pilota z jednej strany, odvádza teplo z elektrických komponentov a usmerňovacích modulov a na druhej strane sa odvádza z telesa pilota. Vzduch sa zmieša s prachom, soľnou hmlou a vodnou parou a adsorbuje sa na povrchu vnútorných zariadení, čo vedie k zlej izolácii systému, zlému odvádzaniu tepla, nízkej účinnosti nabíjania a skrátenej životnosti zariadenia. Pri konvenčných nabíjacích pilotoch alebo polokvapalinou chladených nabíjacích pilotoch sú odvádzanie tepla a ochrana dva protichodné koncepty. Ak je ochrana dobrá, bude ťažké odvod tepla navrhnúť, a ak je odvod tepla dobrý, bude ťažké riešiť ochranu.
Plne kvapalinou chladený nabíjací modul využíva kvapalinou chladený nabíjací modul. Na prednej a zadnej strane kvapalinou chladeného modulu nie sú žiadne vzduchové kanály. Modul sa spolieha na chladiacu kvapalinu cirkulujúcu vo vnútri kvapalinou chladenej dosky na výmenu tepla s vonkajším svetom. Preto môže byť výkonová časť nabíjacieho modulu úplne uzavretá, aby sa znížilo rozptyl tepla. Chladič je externý a teplo je privádzané do chladiča cez chladiacu kvapalinu vo vnútri a vonkajší vzduch odvádza teplo z povrchu chladiča. Kvapalinou chladený nabíjací modul a elektrické príslušenstvo vo vnútri nabíjacieho modulu nemajú žiadny kontakt s vonkajším prostredím, čím sa dosahuje krytie IP65 a vyššia spoľahlivosť.
4. Nízky hluk pri nabíjaní a vyššia úroveň ochrany. Konvenčné nabíjacie stanice a polokvapalinou chladené nabíjacie stanice majú zabudované vzduchom chladené nabíjacie moduly. Vzduchom chladené moduly sú vybavené niekoľkými malými vysokorýchlostnými ventilátormi a prevádzkový hluk dosahuje viac ako 65 dB. Na tele nabíjacej stanice sú tiež chladiace ventilátory. V súčasnosti je pri nabíjacích staniciach s modulmi chladenými vzduchom pri prevádzke na plný výkon hluk v podstate nad 70 dB. Cez deň má malý vplyv, ale v noci je veľmi rušivý. Preto je hlasný hluk na nabíjacích staniciach najčastejším problémom, na ktorý sa prevádzkovatelia sťažujú. Ak sa naň sťažujú, musia problém odstrániť. Náklady na odstránenie sú však vysoké a účinok je veľmi obmedzený. Nakoniec musia znížiť výkon, aby znížili hluk.
Plne kvapalinou chladený preplňovaný chladič využíva architektúru s dvojitým cyklom odvádzania tepla. Vnútorný modul kvapalinového chladenia sa spolieha na vodné čerpadlo, ktoré poháňa cirkuláciu chladiacej kvapaliny a odvádza teplo a prenáša teplo generované modulom do rebrového chladiča. Externý odvod tepla sa dosahuje nízkorýchlostnými vysokoobjemovými ventilátormi alebo klimatizáciami. Teplo sa odvádza zo zariadenia a hluk ventilátora s nízkou rýchlosťou a veľkým objemom vzduchu je oveľa nižší ako hluk malého ventilátora s vyššou rýchlosťou. Plne kvapalinou chladené preplňované chladiče môžu tiež využívať konštrukciu s deleným odvodom tepla. Podobne ako delená klimatizácia je jednotka odvodu tepla umiestnená mimo davu a môže dokonca vykonávať výmenu tepla s bazénmi a fontánami, aby sa dosiahol lepší odvod tepla a nižšie náklady.
5. Nízke celkové náklady na vlastníctvo
Náklady na nabíjacie zariadenie na nabíjacích staniciach sa musia zohľadniť v celkových nákladoch na životný cyklus (TCO) nabíjacieho zariadenia. Životnosť tradičných nabíjacích zariadení s použitím vzduchom chladených nabíjacích modulov zvyčajne nepresahuje 5 rokov, ale súčasná doba prenájmu nabíjacích staníc je 8 – 10 rokov, čo znamená, že nabíjacie zariadenie je potrebné vymeniť aspoň raz počas prevádzkového cyklu stanice. Na druhej strane, životnosť plne kvapalinou chladených nabíjacích zariadení je najmenej 10 rokov, čo môže pokryť celý životný cyklus stanice. Zároveň v porovnaní s nabíjacími zariadeniami s použitím vzduchom chladených modulov, ktoré vyžadujú časté otváranie skrinky, odstraňovanie prachu, údržbu a ďalšie operácie, plne kvapalinou chladené nabíjacie zariadenia je potrebné prepláchnuť iba po nahromadení prachu vo vonkajšom chladiči, čo zjednodušuje údržbu.
Celkové náklady na vlastníctvo plne kvapalinou chladeného nabíjacieho systému sú nižšie ako u tradičného nabíjacieho systému s použitím vzduchom chladených nabíjacích modulov a s rozsiahlym masovým používaním plne kvapalinou chladených systémov sa jeho výhoda v oblasti nákladovej efektívnosti stane zrejmejšou.
03. Stav trhu s kvapalinovým chladením, kompresorom
Podľa najnovších údajov Čínskej aliancie pre nabíjanie bolo vo februári 2023 o 31 000 verejných nabíjacích staníc viac ako v januári 2023, čo predstavuje medziročný nárast o 54,1 % vo februári. Do februára 2023 členské jednotky aliancie nahlásili celkovo 1,869 milióna verejných nabíjacích staníc, z toho 796 000Nabíjacie stĺpy jednosmerného prúdua 1,072 miliónaNabíjacie stĺpy AC.
V skutočnosti, keďže miera penetrácie vozidiel s novými zdrojmi energie neustále rastie a podporné zariadenia, ako sú nabíjacie stĺpy, sa rýchlo rozvíjajú, nová technológia kvapalinou chladeného preplňovania sa stala stredobodom konkurencie v tomto odvetví. Mnoho spoločností zaoberajúcich sa vozidlami s novými zdrojmi energie a spoločnosťami zaoberajúcimi sa nabíjacími stĺpmi tiež začalo vykonávať technologický výskum a vývoj a plánovanie preplňovania.
Tesla je prvou automobilkou v tomto odvetví, ktorá hromadne nasadzuje kvapalinou chladené preplňovacie stanice. V súčasnosti v Číne nasadila viac ako 1 500 preplňovacích staníc s celkovým počtom 10 000 preplňovacích staníc. Preplňovacia stanica Tesla V3 využíva plne kvapalinou chladenú konštrukciu, kvapalinou chladený nabíjací modul a kvapalinou chladenú nabíjaciu pištoľ. Jedna pištoľ dokáže nabíjať až 250 kW/600 A, čo dokáže predĺžiť dojazd o 250 kilometrov za 15 minút. Model V4 sa čoskoro začne hromadne nasadzovať. Nabíjacia stanica tiež zvyšuje nabíjací výkon na 350 kW na pištoľ.
Následne Porsche Taycan po prvýkrát na svete uviedlo na trh vysokonapäťovú elektrickú architektúru s výkonom 800 V a podporou vysokovýkonného rýchleho nabíjania s výkonom 350 kW; globálna limitovaná edícia Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 má prúd až 600 A, napätie až 800 V a špičkový nabíjací výkon 480 kW; GAC AION V so špičkovým napätím až 1 000 V, prúdom až 600 A a špičkovým nabíjacím výkonom 480 kW; Xiaopeng G9, sériovo vyrábané auto s platformou s napätím 800 V z karbidu kremíka, vhodné pre ultrarýchle nabíjanie s výkonom 480 kW;
04. Aký je budúci trend kvapalinového chladenia pri preplňovaní?
Oblasť kvapalinového chladenia a prebíjania je ešte len v plienkach s veľkým potenciálom a širokými perspektívami rozvoja. Kvapalinové chladenie je vynikajúcim riešením pre vysokovýkonné nabíjanie. Pri návrhu a výrobe vysokovýkonných nabíjacích zdrojov nie sú žiadne technické problémy doma ani v zahraničí. Je potrebné vyriešiť káblové pripojenie od vysokovýkonného nabíjacieho zdroja k nabíjacej pištoli.
Miera penetrácie vysokovýkonných kvapalinou chladených preplňovaných batérií v mojej krajine je však stále nízka. Je to preto, že kvapalinou chladené nabíjacie pištole predstavujú relatívne vysoké náklady a rýchlonabíjacie batérie v roku 2025 predstavia trh v hodnote stoviek miliárd. Podľa verejne dostupných informácií je priemerná cena nabíjacích batérií približne 0,4 juanu/W. Odhaduje sa, že cena rýchlonabíjacej batérie s výkonom 240 kW je približne 96 000 juanov. Podľa ceny kábla kvapalinou chladenej nabíjacej pištole na tlačovej konferencii CHINAEVSE, ktorá je 20 000 juanov/sada, sa odhadujú náklady na kvapalinou chladenú nabíjaciu pištoľ. Keďže predstavuje približne 21 % nákladov na nabíjacie batérie, stáva sa najdrahším komponentom po nabíjacích moduloch. Očakáva sa, že s rastúcim počtom nových modelov rýchlonabíjacích batérií sa trhový priestor pre vysokovýkonné batérie zväčší.rýchlonabíjacie pilotyv mojej krajine bude v roku 2025 približne 133,4 miliardy juanov.
V budúcnosti bude technológia kvapalinového chladenia supernabíjaním naďalej urýchľovať penetráciu.
Vývoj a návrh vysokovýkonnej kvapalinou chladenej technológie prebíjania má pred sebou ešte dlhú cestu. Vyžaduje si to spoluprácu automobilových spoločností, výrobcov batérií, spoločností vyrábajúcich pilotné batérie a ďalších strán. Len tak môžeme lepšie podporiť rozvoj čínskeho priemyslu elektromobilov, ďalej presadzovať riadené nabíjanie a V2G, pomôcť s úsporou energie a znižovaním emisií, nízkouhlíkovým a zeleným rozvojom a urýchliť realizáciu strategického cieľa „dvojitého uhlíka“.
Čas uverejnenia: 4. marca 2024