Gestione termica per una ricarica rapida sicura ed efficiente delle batterie dei veicoli elettrici su strada

L'interesse per i veicoli elettrici a batteria è in costante aumento (BEV). Tuttavia, una sfida continua è la disponibilità di stazioni di ricarica rapida mentre si è in viaggio ma, per ridurre il tempo di ricarica la potenza di alilmentazione deve aumentare. Questo comporterà un significativo aumento termico delle componenti con conseguente perdita di efficienza. Per dissipare in modo efficace il calore e consentire una ricarica rapida è necessaria una gestione termica controllata con raffreddamento a liquido.

La maggior parte delle volte l'acqua e l'elettronica non vanno d’accordo ma l'aumento della potenza in uscita e della densità dei circuiti nei sistemi elettronici ha richiesto metodi più moderni ed efficaci per dissipare il calore.

Oggi ci sono principalmente due sfide da affrontare quando si parla di capacità di ricarica rapida dei veicoli elettrici (EV). Innanzitutto, la disponibilità di stazioni di ricarica su strada. I veicoli elettrici vengono principalmente ricaricati a casa o al lavoro ma, al di fuori di queste aree è molto più difficile trovare una stazione di ricarica rapida. La seconda sfida è la velocità di ricarica.

Una tipica colonnina di ricarica CA da 22 kW fornisce una carica sufficiente in 120 minuti per garantire altri 200 km di autonomia del veicolo (come da articolo in Automotive Power). AA parità di autonomia di 200 km, per poter ridurre il tempo di ricarica a soli 16 minuti è necessaria una stazione di ricarica CC da 150 kW. Con questa potenza e per evitare il surriscaldamento è necessaria una gestione termica efficace e migliorata poiché, secondo un rapporto del U.S. Department of Energy (Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti), la temperatura può aumentare fino a oltre 270°C durante una carica rapida di 10 minuti.

Il raffreddamento a liquido riduce il tempo di ricarica

Il tradizionale metodo di raffreddamento ad aria è la soluzione più comune ma, con lo sviluppo dell’elettronica in rapida evoluzione, il raffreddamento a liquido si è dimostrato il più efficace poiché i sistemi di raffreddamento ad aria dissipano più lentamente il calore. La capacità termica dell'acqua è anche 3.500 volte più efficiente dello stesso volume d'aria e fino a 10 volte più efficace nel dissipare il calore dalla fonte. Il raffreddamento a liquido, inoltre, consente di lavorare con sistemi pre-riempiti che facilitano le procedure di autorizzazione di installazione, le operazioni di manutenzione e di aggiornamento dell'impianto.

Il raffreddamento a liquido è adottato in molte aree di applicazione, incluse il pacco batteria termico, l'inverter del veicolo, il cavo di ricarica del motore elettrico del veicolo e l'elettronica di potenza della stazione di ricarica.

Connessioni rapide, un componente chiave nei sistemi di raffreddamento a liquido

In un settore in cui l'affidabilità e la durata nel tempo sono le chiavi del successo, l'utilizzo di componenti di alta qualità è estremamente importante. In un sistema elettronico, così come il surriscaldamento anche le perdite costituiscono una preoccupazione comune in caso di incidente. L'uso di connessioni rapide, parte fondamentale in un sistema di raffreddamento a liquido, riducono al minimo questi rischi poichè sono progettate per garantire l’affidabilità a lungo termine grazie al flusso elevato ed una bassa caduta di pressione.

CEJN ultraFLOW, una serie di connessioni rapide con design faccia piana, garantisce assenza di fuoriuscite, flusso elevato e bassa caduta di pressione. L'utilizzo di connessioni senza perdite come ultraFLOW, progettati per una connessione e disconnessione pulita, prolungherà la durata dell'hardware e manterrà bassi i costi di esercizio.

 

Redatto da:

Mats Ahnheim
Product Manager Fluids

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