Zarządzanie termiczne dla bezpiecznego i wydajnego szybkiego ładowania akumulatorów e-car

Zainteresowanie pojazdami elektrycznymi (EV) rośnie. Stałym wyzwaniem jest jednak nadal dostępność szybkich stacji ładowania do użytku na drogach. Aby skrócić czas ładowania, należy zwiększyć wydajność ładowania. W wyniku tego obciążenie termiczne elementów elektrycznych w szybkich stacjach ładowania znacznie wzrasta. Aby efektywnie odprowadzać ciepło i umożliwić szybkie ładowanie, konieczne jest kontrolowane zarządzanie termiczne z chłodzeniem cieczą.

Zazwyczaj elektronika i ciecze nie stykają się ze sobą, ale rosnąca moc wyjściowa i gęstość obwodów w układach elektronicznych sprawiła, że konieczne są bardziej nowoczesne i skuteczne metody odprowadzania ciepła.

Obecnie istnieją dwa główne wyzwania, jeśli chodzi o wydajność akumulatorowych pojazdów elektrycznych. Po pierwsze, dostępność stacji ładowania na drodze. W większości przypadków pojazdy elektryczne są ładowane w domu lub w pracy, ale raz poza tymi obszarami, znacznie trudniej jest znaleźć szybką stację ładowania.

Drugim wyzwaniem jest szybkość ładowania: typowa stacja ładująca 22 kW AC dostarcza w ciągu 120 minut wystarczającą ilość ładunku, aby osiągnąć dodatkowy zasięg 200 km (zgodnie z artykułem Automotive Power). Aby skrócić czas ładowania do zaledwie 16 minut przy zasięgu 200 km, potrzebna jest stacja ładująca o mocy 150 kW DC. Przy takim poziomie mocy i w celu uniknięcia przegrzania, wymagane jest skuteczne i lepsze zarządzanie ciepłem, ponieważ temperatura może wzrosnąć powyżej 270°C podczas 10-minutowego szybkiego ładowania, zgodnie z raportem Departamentu Energii USA.

Chłodzenie cieczą skraca czas ładowania

Pierwotnie preferowanym rozwiązaniem było chłodzenie powietrzem, ale ze względu na szybki rozwój okazało się ono mniej efektywne, ponieważ systemy ładowania chłodzone powietrzem ładują się wolniej. Pojemność cieplna wody jest również 3500 razy większa niż ta sama ilość powietrza i do 10 razy bardziej efektywna przy odprowadzaniu ciepła. Dodatkowo, chłodzenie cieczą pozwala na zastosowanie systemów wstępnie napełnionych, co ułatwia konserwację, ułatwia niezbędne wymiany, pozwala na szybką instalację wstępną i przyspiesza modernizację. Upřednostňovaným řešením bylo původně chlazení vzduchem, ale s rychlým vývojem se ukázalo jako nejúčinnější kapalinové chlazení, protože vzduchem chlazené nabíjecí systémy se nabíjí pomaleji. Tepelná kapacita vody je také 3 500krát účinnější než stejné množství vzduchu a až 10krát účinnější při odvádění tepla. Kapalinové chlazení navíc umožňuje použití předplněných systémů, což zjednodušuje údržbu, usnadňuje nutné výměny, umožňuje rychlou počáteční instalaci a urychluje upgrade. Chłodzenie cieczą jest stosowane w wielu aplikacjach. Należą do nich akumulatory z regulowaną temperaturą, falowniki, kable do ładowania silników elektrycznych oraz elektronika siłowa stacji ładowania.

Szybkozłącza jako istotne elementy w systemach chłodzenia cieczą

W obszarze, w którym kluczem do sukcesu jest czas sprawności i niezawodność, zastosowanie wysokiej jakości komponentów ma ogromne znaczenie. Podobnie jak w przypadku przegrzania, wyciek w systemie elektronicznym jest powszechnym problemem w razie wypadku. Zastosowanie szybkich rozłączników, które są kluczowym elementem systemu chłodzenia cieczą zaprojektowanego z myślą o długotrwałej niezawodności przy dużym przepływie i niskim spadku ciśnienia, minimalizuje te zagrożenia.

CEJN ultraFLOW, seria złączy hydraulicznych o płaskiej powierzchni, gwarantuje szczelność, wysoki przepływ i niski spadek ciśnienia. Zastosowanie niekapiącego złącza, takiego jak ultraFLOW, przeznaczonego do czystego podłączania i odłączania, wydłuża żywotność sprzętu i utrzymuje koszty eksploatacji na niskim poziomie.

 

Autor:

Mats Ahnheim
Product Manager Fluids
________________________________________

---