การระบายความร้อนด้วยของเหลวเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับ-ตู้ชาร์จ DC กำลังสูง: คุณควรเลือกเทคโนโลยีใด

เนื่องจากระยะการขับขี่ของยานพาหนะพลังงานใหม่ (NEV) ยังคงเพิ่มขึ้น- และด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการเติมพลังงานอย่างรวดเร็วในพื้นที่บริการทางหลวง สวนโลจิสติกส์ อู่รถเมล์ และ-สถานีชาร์จขนาดใหญ่-กำลังไฟสูง- การชาร์จ DC กำลังกลายเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญสำหรับโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จ NEV

 

เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ชาร์จพลังงานต่ำ-มาตรฐาน ระบบชาร์จ DC กำลังสูง- จะต้องถ่ายโอนพลังงานมากขึ้นในเวลาที่น้อยลง ด้วยเหตุนี้ ส่วนประกอบต่างๆ เช่น โมดูลการชาร์จ อุปกรณ์จ่ายไฟ บัสบาร์ ขั้วต่อ และสายชาร์จ จึงต้องรับภาระความร้อนที่สูงขึ้น

เมื่อเทียบกับฉากหลังนี้ เทคโนโลยีการจัดการระบายความร้อนได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบตู้ชาร์จ DC กำลังสูง-

ในปัจจุบัน อุปกรณ์ชาร์จกำลังสูง-ใช้วิธีการจัดการระบายความร้อนสองวิธีเป็นหลัก:

 

· ระบายความร้อนด้วยอากาศ
· ระบายความร้อนด้วยของเหลว

 

แล้วอะไรคือความแตกต่างระหว่างการระบายความร้อนด้วยอากาศและการระบายความร้อนด้วยของเหลว? เหตุใดการระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงมีความสำคัญเพิ่มขึ้นในการชาร์จแบบเร็ว DC และเราควรเลือกซื้อตู้เหล่านี้อย่างไรให้ถูกต้อง?

 

 

หน้าที่หลักของตู้ชาร์จ DC กำลังสูง-คือการแปลงไฟ AC จากกริดเป็นไฟ DC ที่เหมาะสมสำหรับแบตเตอรี่แบบฉุดลากของยานพาหนะพลังงานใหม่

 

กระบวนการแปลงพลังงานขั้นพื้นฐานสามารถสรุปได้ดังนี้

 

กริด AC → โมดูลพลังงาน → เอาต์พุต DC → เครื่องจ่ายการชาร์จ → แบตเตอรี่ EV

 

ในระหว่างกระบวนการนี้ ส่วนประกอบภายในโมดูลพลังงาน-เช่น อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังอื่นๆ- จะสร้างความร้อน

 

แม้ว่าโมดูลการชาร์จสมัยใหม่จะมีประสิทธิภาพในการแปลงสูง แต่ในระบบการชาร์จที่ทำงานที่ระดับหลายร้อย-ของ-กิโลวัตต์ การสูญเสียประสิทธิภาพแม้เพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลให้เกิดภาระความร้อนสัมบูรณ์ที่มีนัยสำคัญ

 

ตัวอย่างเช่น เมื่อระบบชาร์จพลังงานสูง-ส่งพลังงานได้หลายร้อยกิโลวัตต์อย่างต่อเนื่อง ความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียภายในจะต้องกระจายไปอย่างต่อเนื่อง มิฉะนั้นอาจเกิดปัญหาดังต่อไปนี้:

 

· อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของส่วนประกอบกำลัง
· ประสิทธิภาพการชาร์จลดลง
· ข้อจำกัดด้านกำลังเอาท์พุต
· อายุการใช้งานของส่วนประกอบลดลง
· การเปิดใช้งานกลไกการป้องกันระบบ
· ลดความเสถียรระหว่างการทำงานเป็นเวลานาน

 

ดังนั้น สำหรับตู้ชาร์จ DC กำลังสูง- ระบบทำความเย็นไม่ได้เป็นเพียงส่วนประกอบเสริม แต่เป็นองค์ประกอบสำคัญที่กำหนดความสามารถในการส่งออกที่ยั่งยืนของอุปกรณ์

 

 

ตู้ชาร์จ DC แบบระบายความร้อนด้วยอากาศ-ใช้อากาศเป็นสื่อในการทำความเย็นเพื่อกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นภายในอุปกรณ์ออกสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบผ่านส่วนประกอบต่างๆ เช่น พัดลม ตัวระบายความร้อน และท่ออากาศ

 

ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ-โดยทั่วไปประกอบด้วย:

 

·พัดลมระบายความร้อน
· แผ่นระบายความร้อน
· ท่ออากาศ
· ไส้กรองอากาศ
· เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ
· โครงสร้างการระบายอากาศ

 

หลักการทำงานพื้นฐานของมันคือ:

 

การสร้างความร้อน → แผ่นระบายความร้อน → การไหลเวียนของอากาศที่ถูกบังคับ → การกระจายความร้อน → อากาศโดยรอบ

 

พัดลมขับเคลื่อนอากาศผ่านโมดูลพลังงานและแผงระบายความร้อน เพื่อนำความร้อนออกจากอุปกรณ์

แนวทางนี้มีคุณลักษณะการออกแบบที่ค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่และยังคงใช้งานได้จริงอย่างมากสำหรับอุปกรณ์ชาร์จ DC กำลังปานกลาง- และการใช้งานที่มีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม

 

 

ตู้ชาร์จ DC แบบระบายความร้อนด้วยของเหลว-ใช้สารหล่อเย็นเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน

 

เมื่อเปรียบเทียบกับอากาศ ของเหลวที่ไหลเวียนผ่านวงจรทำความเย็นที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นภายในอุปกรณ์ไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อกระจายสู่สิ่งแวดล้อมในภายหลัง

 

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว-โดยทั่วไปอาจรวมถึง:

 

· ปั๊มน้ำหล่อเย็น
· แผ่นทำความเย็น
· เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
· หม้อน้ำ
· อ่างเก็บน้ำน้ำหล่อเย็น
· เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ
· เซ็นเซอร์วัดการไหล
· ระบบตรวจสอบความดัน

 

กระบวนการดำเนินงานพื้นฐานสามารถสรุปได้ดังนี้:

 

โมดูลพลังงาน → แผ่นทำความเย็น → สารหล่อเย็น → ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน → หม้อน้ำ → การกระจายความร้อน

 

ในระบบการชาร์จพลังงานที่สูงกว่า- เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถนำไปใช้ได้ไม่เพียงแต่กับโมดูลพลังงานภายในตู้เท่านั้น แต่ยังรวมถึง-สายชาร์จและขั้วต่อที่มีกระแสไฟสูงด้วย

 

ตัวอย่างเช่น ข้อมูลอุตสาหกรรมที่เปิดเผยต่อสาธารณะแสดงให้เห็นระบบการชาร์จแบบกระจาย-ซึ่งมีตู้จ่ายไฟขนาด 600 kW จับคู่กับ-สายชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวขนาด 500 A- ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับการชาร์จพร้อมกันสำหรับยานพาหนะหลายคันในขณะเดียวกันก็จัดสรรพลังงานแบบไดนามิกตามความต้องการของยานพาหนะแบบเรียลไทม์-

 

 

1. เหมาะกว่าสำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง

เนื่องจากกำลังชาร์จ DC ยังคงเพิ่มขึ้น ตู้ชาร์จจึงจำเป็นต้องติดตั้งโมดูลอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้าที่มีความจุมากกว่าหรือสูงกว่า-

หากเพียงเพิ่มพัดลมและเพิ่มการไหลเวียนของอากาศ ปัญหาต่างๆ เช่น การออกแบบเส้นทางการไหลเวียนของอากาศภายใน ขนาดแผงระบายความร้อน ระดับเสียง และข้อจำกัดของพื้นที่ตู้ จะกลายเป็นความท้าทายที่สำคัญ

 

ในทางตรงกันข้าม ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวใช้แผ่นทำความเย็นและวงจรหมุนเวียนเพื่อดึงความร้อนโดยตรงจากบริเวณใกล้กับส่วนประกอบที่สร้างความร้อน- ดังนั้นจึงให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่มากขึ้นสำหรับอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง

 

2. อำนวยความสะดวกในการชาร์จกระแสสูง-

กำลังการชาร์จสามารถแสดงได้ง่ายๆ ดังนี้:

 

P = U × I

 

กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด กำลังการชาร์จที่เพิ่มขึ้นต้องใช้กระแสไฟที่สูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น การสร้างความร้อนในตัวนำ สายเคเบิล และขั้วต่อจะเด่นชัดมากขึ้น

 

 

โซลูชันการทำความเย็นด้วยของเหลวควรได้รับการจัดลำดับความสำคัญสำหรับโครงการที่มีลักษณะดังต่อไปนี้:

 

1. สถานีชาร์จด่วนพิเศษบนทางหลวง-

โดยทั่วไปพื้นที่ให้บริการทางหลวงต้องใช้เวลาพักรถสั้น ทำให้เกิดความต้องการความสามารถในการเติมพลังงานอย่างรวดเร็ว

เมื่อรถยนต์หลายคันชาร์จพร้อมกัน อุปกรณ์ชาร์จอาจทำงานภายใต้ภาระหนักสูงเป็นระยะเวลานาน ทำให้มีความต้องการระบบการจัดการระบายความร้อนมากขึ้น

 

2. กลุ่มยานยนต์เพื่อการพาณิชย์และโลจิสติกส์

ยานพาหนะลอจิสติกส์มักจะทำงานตามตารางเวลาที่กำหนดโดยมีหน้าต่างเฉพาะสำหรับการชาร์จใหม่

สำหรับกลุ่มยานยนต์ที่ต้องการเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว การชาร์จ DC กำลังสูง-สามารถช่วยลดเวลาที่ยานพาหนะใช้ในสถานีชาร์จได้

กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกายังตั้งข้อสังเกตอีกว่าการชาร์จแบบเร็ว DC เหมาะสำหรับการใช้งานในยานพาหนะบางประเภทที่ยานพาหนะจำเป็นต้องชาร์จใหม่ระหว่างการจอดระยะสั้น

 

3. รถประจำทางและยานพาหนะไฟฟ้าสำหรับงานหนัก-

รถบัส รถบรรทุก ยานพาหนะท่าเรือ และยานพาหนะไฟฟ้าเชิงพาณิชย์อื่นๆ มักมีความจุแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ ดังนั้นโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จอาจต้องใช้กำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้นและความสามารถในการทำงานอย่างต่อเนื่องในระยะเวลานานขึ้น

ด้วยการพัฒนา-มาตรฐานและระบบการชาร์จพลังงานสูง-เช่น MCS- ความสำคัญของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวในแอปพลิเคชันการชาร์จกระแสสูง-จึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ

 

4.-สถานีชาร์จที่มีการใช้งานสูง

หากจำเป็นต้องมีสถานีชาร์จเพื่อให้บริการยานพาหนะจำนวนมากอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวัน ปริมาณการใช้งานจริงของอุปกรณ์อาจสูงกว่าที่พบในสำนักงานหรือที่อยู่อาศัยทั่วไปมาก

 

 

เนื่องจากความต้องการในการชาร์จยานพาหนะพลังงานใหม่ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ระบบการชาร์จพลังงานสูง-จึงมีการพัฒนาไปในทิศทางสำคัญหลายประการ

 

1. พลังงานที่สูงขึ้น

ระบบการชาร์จกำลังเปลี่ยนจากระดับพลังงานแบบดั้งเดิมที่ต่ำกว่าไปสู่ความจุหลายร้อยกิโลวัตต์หรือแม้แต่ช่วงเมกะวัตต์ (MW)

 

2. ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น

การกำหนดค่าโมดูลพลังงานเพิ่มเติมภายในพื้นที่ตู้เดียวกันทำให้มีความต้องการการจัดการระบายความร้อนและการออกแบบโครงสร้างมากขึ้น

 

3. ความเป็นโมดูล

ตู้จ่ายไฟแบบโมดูลาร์ช่วยให้สามารถกำหนดค่าโมดูลจ่ายไฟในจำนวนที่แตกต่างกันได้ตามความต้องการของโครงการ ในขณะเดียวกันก็อำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและความสามารถในการขยายขนาดกำลังไฟ

 

4. การจัดสรรพลังงานอัจฉริยะ

สถานีชาร์จในอนาคตไม่จำเป็นต้องจ่ายพลังงานคงที่ให้กับรถยนต์ทุกคัน แต่จะมีการจัดสรรพลังงานแบบไดนามิกโดยอิงตามปัจจัยต่างๆ เช่น สถานะการชาร์จ (SOC) ของยานพาหนะ ความต้องการในการชาร์จแบบเรียลไทม์- และภาระบนเทอร์มินัลการชาร์จอื่นๆ

 

ปัจจุบัน ระบบการชาร์จแบบกระจายระดับ 600 กิโลวัตต์-กำลังใช้การจัดสรรพลังงานแบบไดนามิกอยู่แล้ว ซึ่งช่วยให้ยานพาหนะหลายคันสามารถแบ่งปันตู้จ่ายไฟแบบรวมศูนย์ได้

 

5. ขยายการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลว

ขับเคลื่อนโดยความต้องการพลังงานและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวจะขยายไปไกลกว่าตู้จ่ายไฟเพื่อนำไปใช้กับส่วนประกอบต่างๆ มากขึ้น เช่น ปืนชาร์จ สายไฟ และขั้วต่อ