Làm mát bằng chất lỏng giúp tăng tốc độ sạc là gì?

01. "Tăng áp bằng làm mát bằng chất lỏng" là gì?

Nguyên lý hoạt động:

Sạc siêu tốc làm mát bằng chất lỏng

Phương pháp tăng áp bằng làm mát bằng chất lỏng sử dụng một kênh tuần hoàn chất lỏng đặc biệt giữa dây cáp và súng sạc. Chất làm mát dạng lỏng để tản nhiệt được thêm vào kênh này, và chất làm mát được tuần hoàn qua một máy bơm công suất lớn để đưa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình sạc ra ngoài.

Phần nguồn của hệ thống sử dụng làm mát bằng chất lỏng để tản nhiệt, và không có sự trao đổi không khí với môi trường bên ngoài, do đó đạt được thiết kế IP65. Đồng thời, hệ thống sử dụng quạt lưu lượng lớn để tản nhiệt với độ ồn thấp và thân thiện với môi trường.

02. Những ưu điểm của hệ thống tăng áp bằng làm mát bằng chất lỏng là gì?

Ưu điểm của việc tăng áp bằng hệ thống làm mát bằng chất lỏng:

1. Dòng điện lớn hơn và tốc độ sạc nhanh hơn. Dòng điện đầu ra củacọc sạcHiệu suất sạc bị giới hạn bởi dây dẫn của súng sạc. Dây cáp đồng bên trong súng sạc dẫn điện, và nhiệt lượng sinh ra từ dây cáp tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện. Dòng điện sạc càng lớn, nhiệt lượng sinh ra từ dây cáp càng nhiều. Điều này cần phải được giảm thiểu. Để tránh quá nhiệt, diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn phải được tăng lên, và tất nhiên súng sạc sẽ nặng hơn. Súng sạc tiêu chuẩn quốc gia 250A hiện nay thường sử dụng dây dẫn 80mm2. Súng sạc rất nặng và khó uốn cong. Nếu muốn sạc với dòng điện lớn hơn, bạn cũng có thể sử dụng phương pháp sạc kép, nhưng đây chỉ là biện pháp tạm thời trong những trường hợp cụ thể. Giải pháp cuối cùng cho việc sạc dòng điện cao chỉ có thể là sử dụng súng sạc làm mát bằng chất lỏng.

Bên trong súng sạc làm mát bằng chất lỏng có các dây cáp và ống dẫn nước. Dây cáp của súng sạc làm mát bằng chất lỏng 500A.nạp đạn súngThông thường, đường ống dẫn chỉ có tiết diện 35mm2, và nhiệt được tản ra nhờ dòng chất làm mát trong ống dẫn nước. Do đường ống mỏng, súng nạp đạn làm mát bằng chất lỏng nhẹ hơn 30% đến 40% so với súng nạp đạn thông thường. Súng nạp đạn làm mát bằng chất lỏng cũng cần được trang bị bộ phận làm mát, bao gồm bình chứa nước, bơm nước, bộ tản nhiệt và quạt. Bơm nước đẩy chất làm mát tuần hoàn trong đường ống dẫn của súng, đưa nhiệt đến bộ tản nhiệt, sau đó được quạt thổi đi, nhờ đó đạt được khả năng tải lớn hơn so với súng nạp đạn làm mát tự nhiên thông thường.

2. Dây súng nhẹ hơn và thiết bị sạc cũng nhẹ hơn.

nạp đạn súng

3. Ít sinh nhiệt, tản nhiệt nhanh và an toàn cao. Thân cọc của các loại cọc sạc thông thường và cọc sạc làm mát bằng chất lỏng bán phần được làm mát bằng không khí để tản nhiệt. Không khí đi vào thân cọc từ một phía, thổi bay nhiệt lượng tỏa ra từ các linh kiện điện và mô-đun chỉnh lưu, và tản nhiệt ra khỏi thân cọc ở phía bên kia. Không khí sẽ lẫn với bụi, hơi muối và hơi nước, rồi hấp thụ vào bề mặt các thiết bị bên trong, dẫn đến khả năng cách điện của hệ thống kém, tản nhiệt kém, hiệu suất sạc thấp và tuổi thọ thiết bị giảm. Đối với cọc sạc thông thường hoặc cọc sạc làm mát bằng chất lỏng bán phần, tản nhiệt và bảo vệ là hai khái niệm trái ngược nhau. Nếu muốn bảo vệ tốt, việc thiết kế tản nhiệt sẽ khó khăn, và nếu tản nhiệt tốt, việc xử lý vấn đề bảo vệ sẽ khó khăn.

Sạc siêu tốc làm mát bằng chất lỏng

Bộ sạc làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng sử dụng mô-đun sạc làm mát bằng chất lỏng. Không có ống dẫn khí ở phía trước và phía sau của mô-đun làm mát bằng chất lỏng. Mô-đun dựa vào chất làm mát tuần hoàn bên trong tấm làm mát bằng chất lỏng để trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. Do đó, phần nguồn của bộ sạc có thể được bao kín hoàn toàn để giảm sự tản nhiệt. Bộ tản nhiệt nằm bên ngoài, nhiệt được dẫn đến bộ tản nhiệt thông qua chất làm mát bên trong, và không khí bên ngoài thổi bay nhiệt trên bề mặt bộ tản nhiệt. Mô-đun sạc làm mát bằng chất lỏng và các phụ kiện điện bên trong bộ sạc không tiếp xúc với môi trường bên ngoài, do đó đạt được khả năng bảo vệ IP65 và độ tin cậy cao hơn.

4. Độ ồn khi sạc thấp và mức độ bảo vệ cao hơn. Các trụ sạc thông thường và trụ sạc bán làm mát bằng chất lỏng đều có các mô-đun sạc làm mát bằng không khí tích hợp. Các mô-đun làm mát bằng không khí được chế tạo với nhiều quạt nhỏ tốc độ cao, và độ ồn khi hoạt động có thể lên tới hơn 65dB. Ngoài ra còn có quạt làm mát trên thân trụ sạc. Hiện nay, các trụ sạc sử dụng mô-đun làm mát bằng không khí khi hoạt động ở công suất tối đa, độ ồn về cơ bản là trên 70dB. Điều này ít ảnh hưởng vào ban ngày nhưng rất gây khó chịu vào ban đêm. Do đó, tiếng ồn lớn tại các trạm sạc là vấn đề được các nhà khai thác phàn nàn nhiều nhất. Nếu nhận được khiếu nại, họ phải khắc phục vấn đề. Tuy nhiên, chi phí khắc phục cao và hiệu quả rất hạn chế. Cuối cùng, họ phải giảm công suất để giảm tiếng ồn.

Bộ sạc làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng sử dụng kiến ​​trúc tản nhiệt chu trình kép. Mô-đun làm mát bằng chất lỏng bên trong dựa vào bơm nước để dẫn động sự tuần hoàn chất làm mát nhằm tản nhiệt, và truyền nhiệt sinh ra từ mô-đun đến bộ tản nhiệt dạng cánh. Việc tản nhiệt bên ngoài được thực hiện bằng quạt tốc độ thấp, lưu lượng gió lớn hoặc máy điều hòa không khí. Nhiệt được tản ra từ thiết bị, và tiếng ồn của quạt tốc độ thấp, lưu lượng gió lớn thấp hơn nhiều so với quạt nhỏ tốc độ cao. Các bộ sạc siêu tăng áp làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng cũng có thể áp dụng thiết kế tản nhiệt tách rời. Tương tự như máy điều hòa không khí tách rời, bộ phận tản nhiệt được đặt cách xa đám đông, và thậm chí có thể thực hiện trao đổi nhiệt với bể bơi và đài phun nước để đạt được hiệu quả tản nhiệt tốt hơn và giảm chi phí cũng như tiếng ồn.

5. Tổng chi phí sở hữu thấp

Chi phí thiết bị sạc tại các trạm sạc phải được xem xét từ tổng chi phí vòng đời (TCO) của trụ sạc. Tuổi thọ của các trụ sạc truyền thống sử dụng mô-đun sạc làm mát bằng không khí thường không quá 5 năm, nhưng thời gian thuê vận hành trạm sạc hiện nay là 8-10 năm, điều đó có nghĩa là thiết bị sạc cần được thay thế ít nhất một lần trong suốt chu kỳ hoạt động của trạm. Mặt khác, tuổi thọ của các trụ sạc làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng ít nhất là 10 năm, có thể bao phủ toàn bộ vòng đời của trạm. Đồng thời, so với các trụ sạc sử dụng mô-đun làm mát bằng không khí yêu cầu phải thường xuyên mở tủ, làm sạch bụi, bảo trì và các thao tác khác, các trụ sạc làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng chỉ cần được súc rửa sau khi bụi tích tụ trong bộ tản nhiệt bên ngoài, giúp việc bảo trì đơn giản hơn.

Tổng chi phí sở hữu (TCO) của hệ thống sạc làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng thấp hơn so với hệ thống sạc truyền thống sử dụng mô-đun sạc làm mát bằng không khí, và với việc ứng dụng rộng rãi các hệ thống làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng, lợi thế về hiệu quả chi phí của nó sẽ ngày càng trở nên rõ ràng hơn.

03. Tình hình thị trường của công nghệ siêu tăng áp làm mát bằng chất lỏng

Theo số liệu mới nhất từ ​​Liên minh Sạc điện Trung Quốc, tháng 2 năm 2023 có thêm 31.000 điểm sạc công cộng so với tháng 1 năm 2023, tăng 54,1% so với cùng kỳ năm trước. Tính đến tháng 2 năm 2023, các đơn vị thành viên trong liên minh đã báo cáo tổng cộng 1,869 triệu điểm sạc công cộng, bao gồm 796.000 điểm sạc tại các trạm sạc công cộng.Các trụ sạc DCvà 1,072 triệuCác trạm sạc AC.

Trên thực tế, khi tỷ lệ sử dụng xe năng lượng mới tiếp tục tăng và các cơ sở hỗ trợ như trạm sạc phát triển nhanh chóng, công nghệ sạc siêu tốc làm mát bằng chất lỏng đã trở thành tâm điểm cạnh tranh trong ngành. Nhiều công ty sản xuất xe năng lượng mới và công ty sản xuất trạm sạc cũng đã bắt đầu tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ cũng như thiết kế hệ thống sạc quá tải.

Các trụ sạc DC

Tesla là công ty sản xuất ô tô đầu tiên trong ngành triển khai hàng loạt các trạm sạc siêu tốc làm mát bằng chất lỏng. Hiện tại, hãng đã triển khai hơn 1.500 trạm sạc siêu tốc tại Trung Quốc với tổng cộng 10.000 trụ sạc. Trạm sạc siêu tốc Tesla V3 sử dụng thiết kế làm mát hoàn toàn bằng chất lỏng, mô-đun sạc làm mát bằng chất lỏng và súng sạc làm mát bằng chất lỏng. Mỗi súng sạc có thể sạc tới 250kW/600A, giúp tăng phạm vi hoạt động thêm 250 km trong 15 phút. Mẫu V4 sắp được triển khai hàng loạt. Trụ sạc cũng tăng công suất sạc lên 350kW mỗi súng sạc.

Tiếp theo đó, Porsche Taycan lần đầu tiên trên thế giới ra mắt kiến ​​trúc điện cao áp 800V và hỗ trợ sạc nhanh công suất cao 350kW; phiên bản giới hạn toàn cầu Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 có dòng điện lên đến 600A, điện áp lên đến 800V và công suất sạc tối đa 480kW; GAC AION V, với điện áp tối đa lên đến 1000V, dòng điện lên đến 600A và công suất sạc tối đa 480kW; Xiaopeng G9, một mẫu xe sản xuất hàng loạt với nền tảng điện áp silicon carbide 800V, phù hợp với sạc siêu nhanh 480kW;

04. Xu hướng tương lai của công nghệ tăng áp bằng làm mát bằng chất lỏng là gì?

Lĩnh vực sạc quá tải bằng chất lỏng vẫn còn non trẻ, với tiềm năng to lớn và triển vọng phát triển rộng mở. Làm mát bằng chất lỏng là một giải pháp tuyệt vời cho việc sạc công suất cao. Hiện nay, việc thiết kế và sản xuất nguồn cấp điện cho trạm sạc công suất cao trong và ngoài nước không gặp vấn đề kỹ thuật nào. Vấn đề cần giải quyết là kết nối dây cáp từ nguồn cấp điện cho trạm sạc công suất cao đến súng sạc.

Tuy nhiên, tỷ lệ thâm nhập của các trạm sạc siêu tốc làm mát bằng chất lỏng công suất cao ở nước ta vẫn còn thấp. Điều này là do súng sạc làm mát bằng chất lỏng có chi phí tương đối cao, trong khi các trạm sạc nhanh dự kiến ​​sẽ mở ra một thị trường trị giá hàng trăm tỷ nhân dân tệ vào năm 2025. Theo thông tin công khai, giá trung bình của các trạm sạc là khoảng 0,4 nhân dân tệ/W. Ước tính giá của một trạm sạc nhanh 240kW vào khoảng 96.000 nhân dân tệ. Theo giá của cáp súng sạc làm mát bằng chất lỏng được công bố tại buổi họp báo của CHINAEVSE là 20.000 nhân dân tệ/bộ, chi phí của súng sạc làm mát bằng chất lỏng ước tính chiếm khoảng 21% tổng chi phí của trạm sạc, trở thành linh kiện đắt nhất sau mô-đun sạc. Dự kiến ​​khi số lượng các mẫu xe năng lượng mới sạc nhanh tăng lên, thị trường dành cho các trạm sạc công suất cao sẽ mở rộng.các cọc sạc nhanhTại nước tôi, con số này sẽ vào khoảng 133,4 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025.

Trong tương lai, công nghệ tăng áp bằng chất lỏng sẽ tiếp tục được ứng dụng rộng rãi hơn.

Việc phát triển và bố trí công nghệ sạc quá tải làm mát bằng chất lỏng công suất cao vẫn còn một chặng đường dài phía trước. Điều này đòi hỏi sự hợp tác của các công ty sản xuất ô tô, công ty sản xuất pin, công ty sản xuất cọc và các bên khác. Chỉ bằng cách này, chúng ta mới có thể hỗ trợ tốt hơn cho sự phát triển của ngành công nghiệp xe điện Trung Quốc, thúc đẩy hơn nữa việc sạc có trật tự và V2G, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, phát triển xanh và ít carbon, đồng thời đẩy nhanh việc thực hiện mục tiêu chiến lược "giảm phát thải carbon kép".


Thời gian đăng bài: 04/03/2024