01. Kaj je "super polnjenje s tekočinskim hlajenjem"?
načelo delovanja:
Tekočinsko hlajeno polnjenje s kompresorjem pomeni vzpostavitev posebnega kanala za kroženje tekočine med kablom in polnilno pištolo. V kanal se doda hladilna tekočina za odvajanje toplote, ki nato kroži skozi črpalko, da se odvede toplota, ki nastane med polnjenjem.
Napajalni del sistema uporablja tekoče hlajenje za odvajanje toplote in ni izmenjave zraka z zunanjim okoljem, zato lahko doseže zasnovo IP65. Hkrati sistem uporablja ventilator z veliko prostornino zraka za odvajanje toplote z nizkim hrupom in visoko okolju prijaznostjo.
02. Kakšne so prednosti polnjenja s tekočim hlajenjem in kompresorjem?
Prednosti polnjenja s tekočim hlajenjem s kompresorjem:
1. Večji tok in hitra hitrost polnjenja. Izhodni tokpolnilni kupje omejena z žico polnilne pištole. Bakreni kabel znotraj žice polnilne pištole prevaja elektriko, toplota, ki jo ustvari kabel, pa je sorazmerna s kvadratom toka. Večji kot je polnilni tok, večja je toplota, ki jo ustvari kabel. To je treba zmanjšati. Da bi se izognili pregrevanju, je treba povečati prečni prerez žice, seveda pa bo žica pištole težja. Trenutna polnilna pištola nacionalnega standarda 250A običajno uporablja kabel 80 mm2. Polnilna pištola je kot celota zelo težka in je ni enostavno upogniti. Če želite doseči večji tok polnjenja, lahko uporabite tudi polnjenje z dvema pištolama, vendar je to le začasni ukrep v določenih situacijah. Končna rešitev za polnjenje z visokim tokom je lahko le polnjenje s tekočinsko hlajeno polnilno pištolo.
V notranjosti tekočinsko hlajene polnilne pištole so kabli in vodne cevi. Kabel 500A tekočinsko hlajene pištolepolnilna pištolaobičajno je le 35 mm2, toploto pa odvaja pretok hladilne tekočine v vodni cevi. Ker je kabel tanek, je tekočinsko hlajena polnilna pištola od 30 % do 40 % lažja od običajne polnilne pištole. Tekočinsko hlajena polnilna pištola mora biti opremljena tudi s hladilno enoto, ki je sestavljena iz rezervoarja za vodo, vodne črpalke, radiatorja in ventilatorja. Vodna črpalka poganja hladilno tekočino, ki kroži v cevi pištole, pri čemer dovaja toploto do radiatorja in jo nato odpihuje ventilator, s čimer doseže večjo nosilnost kot običajne naravno hlajene polnilne pištole.
2. Kabel pištole je lažji, oprema za polnjenje pa je lahka.
3. Manj toplote, hitro odvajanje toplote in visoka varnost. Ohišja pilotov običajnih polnilnih pilotov in poltekočinsko hlajenih polnilnih pilotov so za odvajanje toplote zračno hlajena. Zrak vstopa v telo pilota na eni strani, odpihuje toploto električnih komponent in usmerniških modulov ter se na drugi strani odvaja iz telesa pilota. Zrak se bo pomešan s prahom, slano meglico in vodno paro ter se adsorbira na površini notranjih naprav, kar bo povzročilo slabo izolacijo sistema, slabo odvajanje toplote, nizko učinkovitost polnjenja in skrajšalo življenjsko dobo opreme. Pri običajnih polnilnih pilotih ali poltekočinsko hlajenih polnilnih pilotih sta odvajanje toplote in zaščita dva nasprotujoča si koncepta. Če je zaščita dobra, bo odvajanje toplote težko načrtovati, če pa je odvajanje toplote dobro, bo zaščito težko obvladljivo.
Popolnoma tekočinsko hlajeni polnilni sklop uporablja tekočinsko hlajeni polnilni modul. Na sprednji in zadnji strani tekočinsko hlajenega modula ni zračnih kanalov. Modul se za izmenjavo toplote z zunanjim svetom zanaša na hladilno tekočino, ki kroži znotraj tekočinsko hlajene plošče. Zato je lahko napajalni del polnilnega sklopa popolnoma zaprt, da se zmanjša odvajanje toplote. Radiator je zunanji, toplota pa se do radiatorja dovaja skozi hladilno tekočino v notranjosti, zunanji zrak pa odvaja toploto na površini radiatorja. Tekočinsko hlajeni polnilni modul in električna oprema znotraj polnilnega sklopa nimajo stika z zunanjim okoljem, s čimer dosežejo zaščito IP65 in večjo zanesljivost.
4. Nizek hrup pri polnjenju in višja raven zaščite. Konvencionalni polnilni piloti in poltekočinsko hlajeni polnilniki imajo vgrajene zračno hlajene polnilne module. Zračno hlajeni moduli so izdelani z več majhnimi ventilatorji z visoko hitrostjo, hrup med delovanjem pa doseže več kot 65 dB. Na telesu polnilnega pilota so tudi hladilni ventilatorji. Trenutno je hrup polnilnih pilotov z zračno hlajenimi moduli pri delovanju s polno močjo v osnovi nad 70 dB. Čez dan ima majhen vpliv, je ponoči zelo moteč. Zato je glasen hrup na polnilnih postajah najpogostejša težava za upravljavce. Če se pritožijo, morajo težavo odpraviti. Vendar so stroški odpravljanja visoki, učinek pa zelo omejen. Na koncu morajo zmanjšati moč, da zmanjšajo hrup.
Popolnoma tekočinsko hlajeni polnilni piloti uporabljajo arhitekturo z dvojnim ciklom odvajanja toplote. Notranji modul za tekočinsko hlajenje se zanaša na vodno črpalko, ki poganja kroženje hladilne tekočine za odvajanje toplote in prenaša toploto, ki jo ustvari modul, na rebrasti radiator. Zunanje odvajanje toplote se doseže z nizkohitrostnimi ventilatorji z veliko prostornino ali klimatskimi napravami. Toplota se odvaja iz naprave, hrup ventilatorja z nizko hitrostjo in veliko prostornino zraka pa je veliko nižji kot pri majhnem ventilatorju z višjo hitrostjo. Popolnoma tekočinsko hlajeni kompresorski piloti lahko uporabljajo tudi zasnovo z deljenim odvajanjem toplote. Podobno kot deljena klimatska naprava je enota za odvajanje toplote nameščena stran od množice in lahko celo izvaja izmenjavo toplote z bazeni in fontanami, da se doseže boljše odvajanje toplote in nižji stroški.
5. Nizki skupni stroški lastništva
Stroške polnilne opreme na polnilnih postajah je treba upoštevati glede na stroške celotnega življenjskega cikla (TCO) polnilnega pilota. Življenjska doba tradicionalnih polnilnih pilotov z zračno hlajenimi polnilnimi moduli običajno ne presega 5 let, vendar je trenutno obdobje najema za delovanje polnilnih postaj 8–10 let, kar pomeni, da je treba polnilno opremo zamenjati vsaj enkrat med obratovalnim ciklom postaje. Po drugi strani pa je življenjska doba popolnoma tekočinsko hlajenih polnilnih pilotov vsaj 10 let, kar lahko pokrije celoten življenjski cikel postaje. Hkrati je treba v primerjavi s polnilnimi piloti z zračno hlajenimi moduli, ki zahtevajo pogosto odpiranje ohišja, odstranjevanje prahu, vzdrževanje in druga dela, popolnoma tekočinsko hlajene polnilne pilote sprati le, ko se prah nabere v zunanjem radiatorju, kar olajša vzdrževanje.
Skupni stroški lastništva (TCO) popolnoma tekočinsko hlajenega polnilnega sistema so nižji od stroškov tradicionalnega polnilnega sistema z zračno hlajenimi polnilnimi moduli, z razširjeno množično uporabo popolnoma tekočinsko hlajenih sistemov pa bo njegova prednost glede stroškovne učinkovitosti postala še bolj očitna.
03. Stanje na trgu za tekočinsko hlajenje s kompresorskim polnjenjem
Po najnovejših podatkih Kitajskega zavezništva za polnjenje je bilo februarja 2023 31.000 javnih polnilnih stebrov več kot januarja 2023, kar je 54,1-odstotno povečanje v primerjavi z enakim obdobjem lani. Do februarja 2023 so članice zavezništva poročale o skupno 1,869 milijona javnih polnilnih stebrov, od tega 796.000.Polnilni piloti z enosmernim tokomin 1,072 milijonaPolnilni stebri za izmenični tok.
Pravzaprav se stopnja prodora vozil na nova energetska goriva še naprej povečuje in se podporne naprave, kot so polnilni piloti, hitro razvijajo, zato je nova tehnologija tekočinsko hlajenega tlačno polnjenja postala središče konkurence v panogi. Številna podjetja za vozila na nova energetska goriva in podjetja za pilote so začela izvajati tudi tehnološke raziskave in razvoj ter načrtovanje prekomernega polnjenja.
Tesla je prvo avtomobilsko podjetje v industriji, ki je serijsko namestilo tekočinsko hlajene polnilne stebre. Trenutno je na Kitajskem namestilo več kot 1500 polnilnih postaj s skupno 10.000 polnilnimi stebri. Teslin polnilnik V3 ima v celoti tekočinsko hlajeno zasnovo, tekočinsko hlajen polnilni modul in tekočinsko hlajeno polnilno pištolo. Ena pištola lahko napolni do 250 kW/600 A, kar lahko poveča doseg potovanja za 250 kilometrov v 15 minutah. Model V4 bo kmalu nameščen serijsko. Polnilna pipa poveča tudi polnilno moč na 350 kW na pištolo.
Nato je Porsche Taycan prvič na svetu predstavil 800-voltno visokonapetostno električno arhitekturo, ki podpira hitro polnjenje z močjo 350 kW; Great Wall Salon Mecha Dragon 2022, globalna omejena izdaja, ima tok do 600 A, napetost do 800 V in največjo polnilno moč 480 kW; GAC AION V z največjo napetostjo do 1000 V, tokom do 600 A in največjo polnilno močjo 480 kW; Xiaopeng G9, serijsko proizveden avtomobil z 800-voltno silicijev-karbidno napetostno platformo, primerno za ultra hitro polnjenje z močjo 480 kW;
04. Kakšen je prihodnji trend polnjenja s tekočim hlajenjem in kompresorjem?
Področje prenapolnjenja s tekočinskim hlajenjem je še v povojih, z velikim potencialom in širokimi razvojnimi možnostmi. Tekoče hlajenje je odlična rešitev za polnjenje z veliko močjo. Pri načrtovanju in proizvodnji napajalnikov za polnilni pilot z veliko močjo doma in v tujini ni tehničnih težav. Potrebno je rešiti kabelsko povezavo od napajalnika za polnilni pilot z veliko močjo do polnilnega pištole.
Vendar je stopnja penetracije visokozmogljivih tekočinsko hlajenih kompresorskih pilotov v moji državi še vedno nizka. To je zato, ker tekočinsko hlajeni polnilniki predstavljajo relativno visoke stroške, hitri polnilniki pa bodo leta 2025 odprli trg, vreden več sto milijard. Po javnih informacijah je povprečna cena polnilnih pilotov približno 0,4 juana/W. Ocenjuje se, da je cena 240 kW hitrega polnilnika približno 96.000 juanov. Glede na ceno kabla tekočinsko hlajenega polnilnika na tiskovni konferenci CHINAEVSE, ki znaša 20.000 juanov/komplet, je bila ocenjena cena tekočinsko hlajenega polnilnika. Predstavlja približno 21 % stroškov polnilnih pilotov in postane najdražja komponenta po polnilnih modulih. Pričakuje se, da se bo s povečanjem števila novih modelov hitrega polnjenja z energijo trg povečal za visokozmogljive.hitro polnilne pilotev moji državi bo leta 2025 znašal približno 133,4 milijarde juanov.
V prihodnosti bo tehnologija tekočinskega hlajenja s superpolnjenjem še naprej pospeševala prodiranje.
Razvoj in zasnova visokozmogljive tehnologije tekočinsko hlajenega polnjenja ima še dolgo pot pred seboj. To zahteva sodelovanje avtomobilskih podjetij, proizvajalcev baterij, proizvajalcev pilotnih pilotov in drugih strani. Le tako lahko bolje podpremo razvoj kitajske industrije električnih vozil, še naprej spodbujamo urejeno polnjenje in V2G, pomagamo pri varčevanju z energijo in zmanjševanju emisij, nizkoogljičnem in zelenem razvoju ter pospešimo uresničitev strateškega cilja "dvojnega ogljika".
Čas objave: 4. marec 2024