Didelės galios nuolatinės srovės įkrovimo spintelių aušinimas skysčiu ir oru: kokią technologiją turėtumėte pasirinkti?

Kadangi naujų energetinių transporto priemonių (NEV) važiavimo diapazonas ir toliau didėja-ir didėjant greitkelių aptarnavimo zonose spartaus energijos papildymo poreikiui, logistikos parkuose, autobusų depuose ir didelės-įkrovimo stotyse-didelės galios-nuolatinės srovės įkrovimas tampa pagrindine NEV įkrovimo infrastruktūros kūrimo kryptimi.

 

Palyginti su standartine mažos{0}}galios įkrovimo įranga, didelės-galios nuolatinės srovės įkrovimo sistemos turi perduoti daugiau energijos per trumpesnį laiką; todėl tokie komponentai kaip įkrovimo moduliai, maitinimo įrenginiai, šynos, jungtys ir įkrovimo kabeliai yra veikiami didesnės šiluminės apkrovos.

Atsižvelgiant į tai, šilumos valdymo technologija tapo svarbiu veiksniu kuriant didelės-galios nuolatinės srovės įkrovimo spintas.

Šiuo metu didelės galios{0}}įkrovimo įrangoje daugiausia naudojami du šilumos valdymo metodai:

 

· Oro vėsinimas
· Aušinimas skysčiu

 

Taigi, kuo tiksliai skiriasi aušinimas oru ir aušinimas skysčiu? Kodėl aušinimas skysčiu įgyja vis svarbesnį greitąjį nuolatinį įkrovimą? O kaip teisingai pasirinkti perkant šias spinteles?

 

 

Pagrindinė didelės-galios nuolatinės srovės įkrovimo spintos funkcija yra paversti kintamosios srovės energiją iš tinklo į nuolatinės srovės energiją, tinkamą naujų energiją naudojančių transporto priemonių traukos akumuliatoriams.

 

Pagrindinis energijos konvertavimo procesas gali būti apibendrintas taip:

 

Kintamosios srovės tinklas → Maitinimo modulis → Nuolatinės srovės išvestis → Įkrovimo skirstytuvas → EV baterija

 

Šio proceso metu maitinimo modulyje esantys komponentai,{0}}pvz., puslaidininkiniai įtaisai, induktoriai, kondensatoriai, transformatoriai ir kita galios elektronika{1}}generuoja šilumą.

 

Nors šiuolaikiniai įkrovimo moduliai pasižymi dideliu konversijos efektyvumu, įkrovimo sistemose, veikiančiose šimtų{0}}-kilovatų lygiu, net ir nedidelis efektyvumo sumažėjimo procentas gali sukelti didelę absoliučią šiluminę apkrovą.

 

Pavyzdžiui, kai didelės{0}}galios įkrovimo sistema nuolat tiekia šimtus kilovatų galios, dėl vidinių nuostolių sukurta šiluma turi būti nuolat išsklaidyta; kitu atveju gali kilti šios problemos:

 

· Kylančios galios komponentų temperatūros
· Sumažėjęs įkrovimo efektyvumas
· Išėjimo galios apribojimai
· Sumažėjęs komponentų tarnavimo laikas
· Sistemos apsaugos mechanizmų aktyvavimas
· Sumažėjęs stabilumas ilgo veikimo metu

 

Todėl didelės-galios nuolatinės srovės įkrovimo spintelėje aušinimo sistema yra ne tik pagalbinis komponentas, bet ir esminis elementas, lemiantis nuolatinį įrangos išėjimo pajėgumą.

 

 

Oru-aušinama nuolatinės srovės įkrovimo spintelė naudoja orą kaip aušinimo terpę, kad išsklaidytų įrangos viduje susidariusią šilumą į supančią aplinką per tokius komponentus kaip ventiliatoriai, šilumos kriauklės ir oro kanalai.

 

Įprasta oru{0}}aušinama sistema paprastai apima:

 

·Aušinimo ventiliatorius
· Šilumos kriauklė
· Ortakis
· Oro filtras
· Temperatūros jutiklis
· Vėdinimo konstrukcija

 

Jo pagrindinis veikimo principas yra toks:

 

Šilumos generavimas → Šilumnešis → Priverstinis oro srautas → Šilumos išsklaidymas → Aplinkos oras

 

Ventiliatoriai varo orą per maitinimo modulius ir šilumos kriaukles, išnešdami šilumą iš įrangos.

Šis metodas pasižymi gana brandžiu dizainu ir išlieka labai praktiškas vidutinės{0}}galios nuolatinės srovės įkrovimo įrangai ir programoms esant tinkamoms aplinkos sąlygoms.

 

 

Skysčiu -aušinama nuolatinės srovės įkrovimo spintelėje kaip šilumos perdavimo terpė naudojamas aušinimo skystis.

 

Lyginant su oru, skystis, cirkuliuojantis per specialiai sukurtą aušinimo kilpą, gali efektyviau perduoti įrangos viduje susidariusią šilumą į šilumokaitį, kad vėliau išsisklaidytų į aplinką.

 

Įprasta skysčiu{0}}aušinama sistema gali būti:

 

· Aušinimo skysčio siurblys
· Aušinimo plokštė
· Šilumokaitis
· Radiatorius
· Aušinimo skysčio rezervuaras
· Temperatūros jutiklis
· Srauto jutiklis
· Slėgio stebėjimo sistema

 

Pagrindinį veikimo procesą galima apibendrinti taip:

 

Maitinimo modulis → Aušinimo plokštė → Aušinimo skystis → Šilumokaitis → Radiatorius → Šilumos išsklaidymas

 

Didesnės{0}}galios įkrovimo sistemose aušinimo skysčiu technologija gali būti taikoma ne tik korpuso viduje esantiems maitinimo moduliams, bet ir didelės-srovės įkrovimo laidams bei jungtims.

 

Pavyzdžiui, viešai prieinami pramonės duomenys rodo paskirstytas įkrovimo sistemas,{0}}turinčias 600 kW galios spintą, suporuotą su 500 A skysčiu{3}}aušinamais įkrovimo laidais-, skirtomis palaikyti vienu metu kelių transporto priemonių įkrovimą ir dinamiškai paskirstyti galią pagal transporto priemonės poreikį realiuoju laiku.

 

 

1. Labiau tinka didelio galingumo tankio projektams

Kadangi nuolatinės srovės įkrovimo galia ir toliau didėja, įkrovimo spintelėse reikia įdiegti daugiau ar didesnės{0}}galios galios elektronikos modulius.

Jei būtų paprasčiausiai pridėti daugiau ventiliatorių ir padidinti oro srautą, tokios problemos kaip vidinio oro srauto trajektorijos dizainas, radiatorių matmenys, triukšmo lygis ir spintelės erdvės apribojimai taptų dideliais iššūkiais.

 

Priešingai, skysčių aušinimo sistemose naudojamos aušinimo plokštės ir cirkuliacinės kilpos, kad šiluma būtų išgaunama tiesiai iš šilumą-generuojančių komponentų, todėl didelio galios tankio įrangai suteikiama daugiau dizaino lankstumo.

 

2. Palengvina didelio-srovės įkrovimą

Įkrovimo galią galima paprasčiausiai išreikšti taip:

 

P = U × I

 

Kitaip tariant, esant tam tikrai įtampai, norint padidinti įkrovimo galią, reikia didesnės srovės.

Tačiau didėjant srovei, šilumos generavimas laiduose, kabeliuose ir jungtyse tampa ryškesnis.

 

 

Skysčio aušinimo sprendimams pirmenybė turėtų būti teikiama projektams, turintiems šias charakteristikas:

 

1. Highway ultra-greito įkrovimo stotelės

Greitkelių aptarnavimo sritys paprastai reikalauja trumpo transporto priemonės buvimo laiko, todėl atsiranda didelis greito energijos papildymo pajėgumų poreikis.

Kai vienu metu įkraunamos kelios transporto priemonės, įkrovimo įranga gali veikti esant didelėms apkrovoms ilgą laiką, todėl šilumos valdymo sistemoms keliami didesni reikalavimai.

 

2. Komercinių transporto priemonių ir logistikos parkai

Logistinės transporto priemonės paprastai dirba pagal nustatytus grafikus su konkrečiais įkrovimo langeliais.

Automobilių parkams, kuriems reikalingas greitas apyvartos laikas, didelės-galios nuolatinės srovės įkrovimas gali padėti sumažinti laiką, kurį transporto priemonės praleidžia įkrovimo stotyse.

JAV Energetikos departamentas taip pat pažymėjo, kad nuolatinės srovės greitasis įkrovimas tinka tam tikroms transporto priemonių parko programoms, kai transporto priemones reikia įkrauti trumpų sustojimų metu.

 

3. Autobusai ir-sunkios elektrinės transporto priemonės

Autobusai, sunkvežimiai, uosto transporto priemonės ir kitos komercinės elektrinės transporto priemonės paprastai turi didelę baterijų talpą; todėl įkrovimo infrastruktūrai gali prireikti didesnės galios ir galimybės nepertraukiamai veikti ilgesnį laiką.

Tobulėjant didelio-galios įkrovimo standartams ir sistemoms-, pvz., MCS-, aušinimo skysčiu technologijos svarba didelės- srovės įkrovimo programose tampa vis svarbesnė.

 

4. Didelio{1}}naudojimo įkrovimo stotys

Jei reikia, kad įkrovimo stotis visą dieną nepertraukiamai aptarnautų daug transporto priemonių, tikroji įrangos eksploatacinė apkrova gali būti daug didesnė nei įprastose biuro ar gyvenamosiose patalpose.

 

 

Kadangi naujų energiją naudojančių transporto priemonių įkrovimo poreikis ir toliau auga, didelio{0}}galio įkrovimo sistemos tobulėja keliomis pagrindinėmis kryptimis.

 

1. Aukštesnė galia

Įkrovimo sistemos pereina nuo tradicinių mažesnių galios lygių prie šimtų kilovatų ar net megavatų (MW) diapazono.

 

2. Didesnis galios tankis

Konfigūruojant daugiau galios modulių toje pačioje spintoje, keliami didesni šilumos valdymo ir konstrukcijos projektavimo reikalavimai.

 

3. Moduliškumas

Modulinės maitinimo spintos leidžia konfigūruoti įvairų skaičių galios modulių pagal projekto reikalavimus, taip pat palengvina priežiūrą ir galios mastelį.

 

4. Pažangus energijos paskirstymas

Būsimos įkrovimo stotelės nebūtinai tieks fiksuotą energiją kiekvienai transporto priemonei; Vietoj to, galia bus dinamiškai paskirstoma atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip transporto priemonės įkrovimo būsena (SOC), įkrovimo poreikiai realiuoju laiku{0}} ir kitų įkrovimo terminalų apkrova.

 

Šiuo metu 600 kW{1}}klasės paskirstytose įkrovimo sistemose jau naudojamas dinaminis galios paskirstymas, todėl kelios transporto priemonės gali dalytis centralizuota maitinimo spinta.

 

5. Išplėstas aušinimo skysčiu technologijos taikymas

Dėl didesnės galios ir srovės poreikio aušinimo skysčiais technologija apims ne tik maitinimo spinteles, bet ir vis dažniau bus taikoma komponentams, tokiems kaip įkrovimo pistoletai, kabeliai ir jungtys.