01. Co je to „supercharging kapalinovým chlazením“?
princip fungování:
Kapalinou chlazené přeplňování spočívá ve vytvoření speciálního kanálu pro cirkulaci kapaliny mezi kabelem a nabíjecí pistolí. Do kanálu se přidává kapalná chladicí kapalina pro odvod tepla a chladicí kapalina cirkuluje pomocí výkonného čerpadla, aby se odvedlo teplo generované během procesu nabíjení.
Napájecí část systému využívá kapalinové chlazení pro odvod tepla a nedochází k výměně vzduchu s vnějším prostředím, takže lze dosáhnout provedení IP65. Zároveň systém využívá ventilátor s velkým objemem vzduchu k odvodu tepla s nízkou hlučností a vysokou šetrností k životnímu prostředí.
02. Jaké jsou výhody přeplňování kapalinovým chlazením?
Výhody přeplňování kapalinovým chlazením:
1. Větší proud a vysoká rychlost nabíjení. Výstupní proudnabíjecí hromadaje omezena vodičem nabíjecí pistole. Měděný kabel uvnitř vodiče nabíjecí pistole vede elektřinu a teplo generované kabelem je úměrné druhé mocnině proudu. Čím větší je nabíjecí proud, tím větší je teplo generované kabelem. Je nutné ho snížit. Aby se zabránilo přehřátí, je nutné zvětšit průřez vodiče a vodič pistole bude samozřejmě těžší. Současná národní norma pro nabíjecí pistole 250A obvykle používá kabel o průřezu 80 mm2. Nabíjecí pistole je jako celek velmi těžká a není snadné ji ohnout. Pokud chcete dosáhnout většího nabíjecího proudu, můžete také použít nabíjení dvěma pistolemi, ale to je pouze dočasné opatření ve specifických situacích. Konečným řešením nabíjení vysokým proudem může být pouze nabíjení kapalinou chlazenou nabíjecí pistolí.
Uvnitř kapalinou chlazené nabíjecí pistole jsou kabely a vodovodní potrubí. Kabel kapalinou chlazené pistole 500Anabíjecí pistoleje obvykle pouze 35 mm2 a teplo je odváděno prouděním chladicí kapaliny ve vodním potrubí. Vzhledem k tenkosti kabelu je kapalinou chlazená nabíjecí pistole o 30 % až 40 % lehčí než konvenční nabíjecí pistole. Kapalinou chlazená nabíjecí pistole musí být také vybavena chladicí jednotkou, která se skládá z vodní nádrže, vodního čerpadla, chladiče a ventilátoru. Vodní čerpadlo pohání chladicí kapalinu, která cirkuluje v potrubí pistole, přivádí teplo k chladiči a poté ho ventilátorem odvádí, čímž se dosahuje větší nosnosti než u konvenčních přirozeně chlazených nabíjecích pistolí.
2. Šňůra zbraně je lehčí a nabíjecí zařízení je lehké.
3. Méně tepla, rychlý odvod tepla a vysoká bezpečnost. Tělesa pilot konvenčních nabíjecích pilot a polokapalinou chlazených nabíjecích pilot jsou pro odvod tepla chlazena vzduchem. Vzduch vstupuje do tělesa piloty z jedné strany, odvádí teplo z elektrických součástek a usměrňovacích modulů a na druhé straně se rozptyluje z tělesa piloty. Vzduch se mísí s prachem, solnou mlhou a vodní párou a adsorbuje se na povrchu vnitřních zařízení, což má za následek špatnou izolaci systému, špatný odvod tepla, nízkou účinnost nabíjení a zkrácenou životnost zařízení. U konvenčních nabíjecích pilot nebo nabíjecích pilot s polokapalinou chlazených nabíjecích pilot jsou odvod tepla a ochrana dva protichůdné pojmy. Pokud je ochrana dobrá, bude odvod tepla obtížné navrhnout, a pokud je odvod tepla dobrý, bude obtížné řešit ochranu.
Plně kapalinou chlazený nabíjecí modul využívá kapalinou chlazený nabíjecí modul. Na přední a zadní straně kapalinou chlazeného modulu nejsou žádné vzduchové kanály. Modul se spoléhá na chladivo cirkulující uvnitř kapalinou chlazené desky pro výměnu tepla s okolním světem. Proto může být výkonová část nabíjecího modulu zcela uzavřena, aby se snížil odvod tepla. Chladič je vnější a teplo je k chladiči přiváděno přes chladivo uvnitř a vnější vzduch odvádí teplo z povrchu chladiče. Kapalinou chlazený nabíjecí modul a elektrické příslušenství uvnitř nabíjecího modulu nemají žádný kontakt s vnějším prostředím, čímž je dosaženo krytí IP65 a vyšší spolehlivosti.
4. Nízký hluk při nabíjení a vyšší úroveň ochrany. Konvenční nabíjecí stanice a polokapalinou chlazené nabíjecí stanice mají vestavěné vzduchem chlazené nabíjecí moduly. Vzduchem chlazené moduly jsou vybaveny několika malými vysokorychlostními ventilátory a provozní hluk dosahuje více než 65 dB. Na těle nabíjecí stanice jsou také chladicí ventilátory. V současné době je u nabíjecích stanic s moduly chlazenými vzduchem při provozu na plný výkon hluk v podstatě nad 70 dB. Během dne má malý dopad, ale v noci je velmi rušivý. Proto je hlasitý hluk u nabíjecích stanic nejčastějším problémem, na který si provozovatelé stěžují. Pokud si na něj stěžují, musí problém odstranit. Náklady na nápravu jsou však vysoké a účinek je velmi omezený. Nakonec musí snížit výkon, aby se snížil hluk.
Plně kapalinou chlazený chladicí systém využívá architekturu s dvojitým cyklem odvodu tepla. Vnitřní modul kapalinového chlazení využívá vodní čerpadlo, které pohání cirkulaci chladicí kapaliny a odvádí teplo, které modul generuje, do žebrového chladiče. Externí odvod tepla je zajištěn nízkorychlostními ventilátory s vysokým objemem nebo klimatizacemi. Teplo je odváděno ze zařízení a hluk ventilátoru s nízkou rychlostí a velkým objemem vzduchu je mnohem nižší než u malého ventilátoru s vyšší rychlostí. Plně kapalinou chlazené kompresorové chladicí systémy mohou také využívat dělený odvod tepla. Podobně jako u dělené klimatizace je jednotka odvodu tepla umístěna mimo davu a může dokonce provádět výměnu tepla s bazény a fontánami, čímž se dosáhne lepšího odvodu tepla a nižších nákladů.
5. Nízké celkové náklady na vlastnictví
Náklady na nabíjecí zařízení v nabíjecích stanicích je nutné zohlednit v celkových nákladech na životní cyklus (TCO) nabíjecího sloupu. Životnost tradičních nabíjecích sloupů s použitím vzduchem chlazených nabíjecích modulů obecně nepřesahuje 5 let, ale současná doba pronájmu nabíjecích stanic je 8–10 let, což znamená, že nabíjecí zařízení je nutné vyměnit alespoň jednou během provozního cyklu stanice. Na druhou stranu, životnost plně kapalinou chlazených nabíjecích sloupů je nejméně 10 let, což může pokrýt celý životní cyklus stanice. Zároveň ve srovnání s nabíjecími sloupy s použitím vzduchem chlazených modulů, které vyžadují časté otevírání skříně, odstraňování prachu, údržbu a další úkony, je nutné plně kapalinou chlazené nabíjecí sloupy proplachovat pouze po nahromadění prachu ve vnějším chladiči, což usnadňuje údržbu.
Celkové náklady na vlastnictví (TCO) plně kapalinou chlazeného nabíjecího systému jsou nižší než u tradičního nabíjecího systému využívajícího vzduchem chlazené nabíjecí moduly a s rozšířeným masovým používáním plně kapalinou chlazených systémů se jeho výhoda v oblasti nákladové efektivity stane zřetelnější.
03. Stav trhu s kapalinovým chlazením a přeplňováním
Podle nejnovějších údajů Čínské nabíjecí aliance bylo v únoru 2023 o 31 000 veřejných nabíjecích stanic více než v lednu 2023, což představuje meziroční nárůst o 54,1 % v únoru. K únoru 2023 členské jednotky aliance nahlásily celkem 1,869 milionu veřejných nabíjecích stanic, z toho 796 000Nabíjecí piloty stejnosměrného proudua 1,072 milionuNabíjecí stohy střídavého proudu.
Ve skutečnosti, s tím, jak se míra penetrace vozidel s novými zdroji energie neustále zvyšuje a podpůrná zařízení, jako jsou nabíjecí piloty, se nová technologie kapalinou chlazeného přeplňování stala středem konkurence v tomto odvětví. Mnoho společností zabývajících se vozidly s novými zdroji energie a piloty také začalo provádět technologický výzkum a vývoj a plánování přeplňování.
Tesla je první automobilkou v oboru, která hromadně nasazuje kapalinou chlazené přeplňovací stanice. V současné době v Číně nasadila více než 1 500 přeplňovacích stanic s celkem 10 000 přeplňovacími stanicemi. Kompresor Tesla V3 využívá plně kapalinou chlazenou konstrukci, kapalinou chlazený nabíjecí modul a kapalinou chlazenou nabíjecí pistoli. Jedna pistole dokáže nabít výkon až 250 kW/600 A, což může zvýšit dojezd o 250 kilometrů za 15 minut. Model V4 se brzy začne hromadně nasazovat. Nabíjecí stanice také zvyšuje nabíjecí výkon na 350 kW na pistoli.
Následně Porsche Taycan poprvé na světě uvedlo na trh vysokonapěťovou elektrickou architekturu 800 V s podporou rychlonabíjení s vysokým výkonem 350 kW; globální limitovaná edice Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 má proud až 600 A, napětí až 800 V a špičkový nabíjecí výkon 480 kW; GAC AION V se špičkovým napětím až 1000 V, proudem až 600 A a špičkovým nabíjecím výkonem 480 kW; Xiaopeng G9, sériově vyráběný vůz s platformou s napětím 800 V z karbidu křemíku, vhodný pro ultrarychlé nabíjení s výkonem 480 kW;
04. Jaký je budoucí trend kapalinového chlazení přeplňováním?
Oblast přeplňování kapalinovým chlazením je v plenkách s velkým potenciálem a širokými možnostmi rozvoje. Kapalinové chlazení je vynikajícím řešením pro vysoce výkonné nabíjení. S návrhem a výrobou vysoce výkonných napájecích zdrojů pro nabíjecí stohy neexistují žádné technické problémy doma ani v zahraničí. Je nutné vyřešit kabelové připojení od vysoce výkonného napájecího zdroje pro nabíjecí stohy k nabíjecí pistoli.
Míra penetrace vysoce výkonných kapalinou chlazených přeplňovaných nabíjecích stanic je však v mé zemi stále nízká. Je to proto, že kapalinou chlazené nabíjecí stanice představují relativně vysoké náklady a rychlonabíjecí stanice v roce 2025 otevřou trh v hodnotě stovek miliard. Podle veřejně dostupných informací je průměrná cena nabíjecích stanic přibližně 0,4 juanu/W. Odhaduje se, že cena rychlonabíjecí stanice o výkonu 240 kW je přibližně 96 000 juanů. Podle ceny kabelu kapalinou chlazené nabíjecí stanice na tiskové konferenci CHINAEVSE, která činí 20 000 juanů/sada, se odhaduje cena kapalinou chlazené nabíjecí stanice. S přibližně 21 % nákladů na nabíjecí stanice se stává nejdražší součástí po nabíjecích modulech. Očekává se, že s rostoucím počtem nových modelů rychlonabíjecích stanic se tržní prostor pro vysoce výkonné nabíjecí stanice zvětší.rychle nabíjecí pilotyv mé zemi bude v roce 2025 činit přibližně 133,4 miliardy juanů.
V budoucnu bude technologie kapalinového chlazení supernabíjením i nadále urychlovat penetraci.
Vývoj a zavedení vysoce výkonné technologie přebíjení kapalinou má před sebou ještě dlouhou cestu. To vyžaduje spolupráci automobilek, bateriových společností, společností vyrábějících piloty a dalších stran. Pouze tímto způsobem můžeme lépe podpořit rozvoj čínského průmyslu elektromobilů, dále prosazovat systematické nabíjení a V2G, napomoci úsporám energie a snižování emisí, nízkouhlíkovému a zelenému rozvoji a urychlit realizaci strategického cíle „dvojitého uhlíku“.
Čas zveřejnění: 4. března 2024