Hlađenje tekućinom naspram zračnog hlađenja za ormare za punjenje DC-visoke snage: koju tehnologiju odabrati?

Kako se domet vožnje novih energetskih vozila (NEV) nastavlja povećavati-i sa rastućom potražnjom za brzom dopunom energije u servisnim područjima autoputa, logističkim parkovima, autobuskim depoima i velikim-punjačima-visoke-jednosmjerne struje punjenje se pojavljuje kao ključni smjer razvoja infrastrukture za punjenje NEV.

 

U poređenju sa standardnom niskom{0}}opremom za punjenje, visoko{1}}sistemi DC punjenja moraju prenositi više energije za kraće vrijeme; shodno tome, komponente kao što su moduli za punjenje, uređaji za napajanje, sabirnice, konektori i kablovi za punjenje su izloženi većim termičkim opterećenjima.

U tom kontekstu, tehnologija upravljanja termičkom energijom postala je kritičan faktor u dizajnu ormarića za punjenje DC velike snage.

Trenutno,{0}}oprema za punjenje velike snage prvenstveno koristi dvije metode upravljanja toplinom:

 

· Vazdušno hlađenje
· Tečno hlađenje

 

Dakle, koje su tačno razlike između vazdušnog i tečnog hlađenja? Zašto tečno hlađenje dobija sve veći značaj u DC brzom punjenju? I kako napraviti pravi izbor prilikom kupovine ovih ormara?

 

 

Osnovna funkcija ormarića za punjenje DC-om velike{0}}e snage je pretvaranje izmjenične struje iz mreže u istosmjernu snagu pogodnu za vučne baterije novih energetskih vozila.

 

Osnovni proces konverzije energije može se sažeti na sljedeći način:

 

Mreža naizmjenične struje → Modul napajanja → DC izlaz → Dispenzer za punjenje → EV baterija

 

Tokom ovog procesa, komponente unutar energetskog modula-kao što su poluvodički uređaji, induktori, kondenzatori, transformatori i druga energetska elektronika-generiraju toplinu.

 

Iako se moderni moduli za punjenje mogu pohvaliti visokom efikasnošću konverzije, u sistemima za punjenje koji rade na nivou od stotina--kilovata, čak i mali procenat gubitka efikasnosti može rezultirati značajnim apsolutnim termičkim opterećenjem.

 

Na primjer, kada sistem punjenja velike{0}}e snage kontinuirano isporučuje stotine kilovata energije, toplina generirana unutrašnjim gubicima mora se kontinuirano odvoditi; u suprotnom, mogu se pojaviti sljedeći problemi:

 

· Rastuće temperature energetskih komponenti
· Smanjena efikasnost punjenja
· Ograničenja izlazne snage
· Kompromitovan životni vek komponenti
· Aktiviranje mehanizama zaštite sistema
· Smanjena stabilnost tokom dužeg rada

 

Stoga, za ormar za punjenje DC-om velike snage, sistem hlađenja nije samo pomoćna komponenta već kritični element koji određuje održivu izlaznu sposobnost opreme.

 

 

Vazdušno hlađeni DC ormarić za punjenje koristi zrak kao rashladni medij za raspršivanje topline koja se stvara unutar opreme u okolinu preko komponenti kao što su ventilatori, hladnjaci i zračni kanali.

 

Uobičajeni sistem{0}}hlađeni zrakom obično uključuje:

 

·Ventilator za hlađenje
· Rashladni element
· Vazdušni kanal
· Filter za vazduh
· Senzor temperature
· Struktura ventilacije

 

Njegov osnovni princip rada je:

 

Generacija toplote → Rashladni element → Prisilni protok vazduha → Rasipanje toplote → Vazduh okoline

 

Ventilatori pokreću zrak preko energetskih modula i hladnjaka, prenoseći toplinu iz opreme.

Ovaj pristup ima relativno zreo dizajn i ostaje vrlo praktičan za opremu za punjenje srednje{0}}jednosmjerne struje i aplikacije sa odgovarajućim uvjetima okoline.

 

 

Tečno{0}}hlađeni ormarić za jednosmjerno punjenje koristi rashladno sredstvo kao medij za prijenos topline.

 

U poređenju sa vazduhom, tečnost koja cirkuliše kroz posebno dizajniranu rashladnu petlju može efikasnije preneti toplotu generisanu unutar opreme u izmenjivač toplote za naknadnu disipaciju u okolinu.

 

Tipičan sistem{0}}hlađen tekućinom može uključivati:

 

· Pumpa rashladne tečnosti
· Rashladna ploča
· Izmjenjivač topline
· Radijator
· Rezervoar rashladne tečnosti
· Senzor temperature
· Senzor protoka
· Sistem za praćenje pritiska

 

Osnovni operativni proces se može sažeti na sljedeći način:

 

Modul napajanja → Rashladna ploča → Rashladna tekućina → Izmjenjivač topline → Radijator → Rasipanje topline

 

U sistemima punjenja veće{0}}snage, tehnologija hlađenja tekućinom se može primijeniti ne samo na module napajanja unutar ormarića već i na -kablove i konektore za punjenje velike struje.

 

Na primjer, javno dostupni industrijski podaci pokazuju distribuirane sisteme punjenja-sa ormarom snage 600 kW uparen sa 500 A tekućinom-kablovima za punjenje-koji su dizajnirani da podrže istovremeno punjenje za više vozila uz dinamičku dodjelu energije na osnovu potražnje vozila u stvarnom vremenu{5}.

 

 

1. Pogodniji za dizajne velike gustine snage

Kako snaga punjenja DC nastavlja da raste, ormarići za punjenje zahtijevaju instalaciju modula energetske elektronike većeg ili većeg{0}}kapaciteta.

Ako bi se jednostavno dodalo više ventilatora i povećao protok vazduha, pitanja poput dizajna unutrašnjeg protoka vazduha, dimenzija hladnjaka, nivoa buke i ograničenja prostora u ormaru postali bi značajni izazovi.

 

Suprotno tome, sistemi za tečno hlađenje koriste ploče za hlađenje i cirkulacijske petlje kako bi izvukli toplinu direktno iz blizine komponenti koje generiraju -toplotu, nudeći na taj način veću fleksibilnost dizajna za opremu velike gustine snage.

 

2. Olakšava visoko{1}}punjenje

Snaga punjenja može se jednostavno izraziti kao:

 

P = U × I

 

Drugim riječima, za dati napon, povećanje snage punjenja zahtijeva veću struju.

Međutim, kako se struja povećava, stvaranje topline u provodnicima, kablovima i konektorima postaje sve izraženije.

 

 

Rješenja za hlađenje tekućinom trebaju imati prioritet za projekte sa sljedećim karakteristikama:

 

1. Ultra-stanice za ultrabrzo punjenje na autoputu

Uslužna područja na autoputu obično zahtijevaju kratko vrijeme zadržavanja vozila, stvarajući veliku potražnju za mogućnostima brzog dopunjavanja energije.

Kada se više vozila puni istovremeno, oprema za punjenje može raditi pod velikim opterećenjem tokom dužih perioda, postavljajući veće zahtjeve za sisteme upravljanja toplinom.

 

2. Vozni park komercijalnih vozila i logistike

Logistička vozila obično rade po definisanom rasporedu sa posebnim prozorima za punjenje.

Za vozne parkove koji zahtijevaju brzo vrijeme isporuke, visoko{0}}punjenje DC može pomoći da se minimizira vrijeme koje vozila provode na stanicama za punjenje.

Američko ministarstvo energetike je također napomenulo da je brzo punjenje jednosmjernom strujom pogodno za određene aplikacije u voznom parku gdje vozila treba da se pune tokom kratkih zaustavljanja.

 

3. Autobusi i-teška električna vozila

Autobusi, kamioni, lučka vozila i druga komercijalna električna vozila obično imaju velike kapacitete baterija; shodno tome, infrastruktura za punjenje može zahtijevati veću izlaznu snagu i mogućnost kontinuiranog rada tokom dužeg trajanja.

Sa razvojem-standarda i sistema punjenja velike snage-kao što je MCS-važnost tehnologije hlađenja tekućinom u aplikacijama punjenja jakih{3}}postaje sve značajnija.

 

4. Stanice za punjenje-visoke iskorištenosti

Ako je stanica za punjenje potrebna da opslužuje veliki broj vozila neprekidno tokom dana, stvarno radno opterećenje opreme može biti daleko veće od onog u tipičnom uredskom ili stambenom okruženju.

 

 

Kako potražnja za punjenjem novih energetskih vozila i dalje raste, sistemi punjenja velike{0}}snage se razvijaju u nekoliko ključnih pravaca.

 

1. Viša snaga

Sistemi punjenja prelaze sa tradicionalnih, nižih nivoa snage na kapacitete od stotina kilovata ili čak megavata (MW).

 

2. Veća gustoća snage

Konfigurisanje više energetskih modula unutar istog otiska ormara postavlja veće zahtjeve za upravljanje toplinom i konstrukcijski dizajn.

 

3. Modularnost

Modularni energetski ormari omogućavaju konfiguraciju različitog broja energetskih modula na osnovu zahtjeva projekta, istovremeno olakšavajući održavanje i skalabilnost snage.

 

4. Inteligentna alokacija snage

Buduće stanice za punjenje neće nužno isporučivati ​​fiksnu snagu svakom vozilu; umjesto toga, snaga će biti dinamički dodijeljena na osnovu faktora kao što su stanje napunjenosti vozila (SOC), zahtjevi za punjenje-u realnom vremenu i opterećenje na drugim terminalima za punjenje.

 

Trenutno, distribuirani sistemi za punjenje klase 600 kW- već koriste dinamičku alokaciju energije, omogućavajući više vozila da dijele centralizirani ormar za napajanje.

 

5. Proširena primjena tehnologije hlađenja tekućinom

Vođena potrebom za većom snagom i strujom, tehnologija tekućeg hlađenja proširit će se izvan energetskih ormara kako bi se sve više primjenjivala na komponente kao što su puške za punjenje, kablovi i konektori.