01.Cosa si intende per "sovralimentazione tramite raffreddamento a liquido"?
principio di funzionamento:
La sovralimentazione raffreddata a liquido prevede la creazione di uno speciale canale di circolazione del liquido tra il cavo e la pistola di carica. Il liquido refrigerante per la dissipazione del calore viene immesso nel canale e fatto circolare attraverso una pompa di potenza per dissipare il calore generato durante il processo di carica.
La parte di potenza del sistema utilizza il raffreddamento a liquido per la dissipazione del calore e non vi è alcuno scambio d'aria con l'ambiente esterno, garantendo così un design con grado di protezione IP65. Allo stesso tempo, il sistema utilizza una ventola ad alto volume d'aria per dissipare il calore con bassa rumorosità e un elevato rispetto dell'ambiente.
02.Quali sono i vantaggi della sovralimentazione con raffreddamento a liquido?
Vantaggi della sovralimentazione con raffreddamento a liquido:
1. Corrente maggiore e velocità di ricarica rapida. La corrente di uscita delpila di ricaricaè limitato dal filo della pistola di carica. Il cavo di rame all'interno del filo della pistola di carica conduce elettricità e il calore generato dal cavo è proporzionale al quadrato della corrente. Maggiore è la corrente di carica, maggiore è il calore generato dal cavo. Deve essere ridotto. Per evitare il surriscaldamento, la sezione trasversale del filo deve essere aumentata e, naturalmente, il filo della pistola sarà più pesante. L'attuale pistola di carica standard nazionale da 250 A utilizza generalmente un cavo da 80 mm². La pistola di carica è molto pesante nel suo complesso e non è facile da piegare. Se si desidera ottenere una corrente di carica maggiore, è anche possibile utilizzare la ricarica a doppia pistola, ma questa è solo una soluzione temporanea in situazioni specifiche. La soluzione definitiva alla ricarica ad alta corrente può essere solo la ricarica con una pistola di carica raffreddata a liquido.
All'interno della pistola di ricarica raffreddata a liquido sono presenti cavi e tubi dell'acqua. Il cavo della pistola di ricarica raffreddata a liquido da 500 Apistola di ricaricaè solitamente di soli 35 mm² e il calore viene dissipato dal flusso di refrigerante nel tubo dell'acqua. Grazie al sottile cavo, la pistola di carica raffreddata a liquido è dal 30% al 40% più leggera di una pistola di carica convenzionale. La pistola di carica raffreddata a liquido deve inoltre essere dotata di un'unità di raffreddamento, composta da un serbatoio dell'acqua, una pompa dell'acqua, un radiatore e una ventola. La pompa dell'acqua aziona il refrigerante in circolazione nel tubo della pistola, trasferendo il calore al radiatore e dissipandolo tramite la ventola, ottenendo così una capacità di carico maggiore rispetto alle pistole di carica convenzionali a raffreddamento naturale.
2. Il cavo della pistola è più leggero e l'attrezzatura di ricarica è leggera.
3. Minore calore, rapida dissipazione del calore ed elevata sicurezza. I corpi delle pile di ricarica convenzionali e delle pile di ricarica con raffreddamento semi-liquido sono raffreddati ad aria per la dissipazione del calore. L'aria entra nel corpo della pila da un lato, soffia via il calore dei componenti elettrici e dei moduli raddrizzatori e si dissipa dal corpo della pila dall'altro lato. L'aria si mescola con polvere, nebbia salina e vapore acqueo e viene adsorbita sulla superficie dei dispositivi interni, con conseguente scarso isolamento del sistema, scarsa dissipazione del calore, bassa efficienza di carica e riduzione della durata delle apparecchiature. Per le pile di ricarica convenzionali o per le pile di ricarica con raffreddamento semi-liquido, dissipazione del calore e protezione sono due concetti contraddittori. Se la protezione è buona, la dissipazione del calore sarà difficile da progettare e, se la dissipazione del calore è buona, la protezione sarà difficile da gestire.
La batteria di ricarica completamente raffreddata a liquido utilizza un modulo di ricarica raffreddato a liquido. Non sono presenti condotti dell'aria sulla parte anteriore e posteriore del modulo raffreddato a liquido. Il modulo sfrutta il refrigerante che circola all'interno della piastra raffreddata a liquido per scambiare calore con l'esterno. Pertanto, la parte di potenza della batteria di ricarica può essere completamente chiusa per ridurre la dissipazione del calore. Il radiatore è esterno e il calore viene trasportato al radiatore attraverso il refrigerante interno, mentre l'aria esterna dissipa il calore sulla superficie del radiatore. Il modulo di ricarica raffreddato a liquido e gli accessori elettrici all'interno della batteria di ricarica non hanno alcun contatto con l'ambiente esterno, ottenendo così la protezione IP65 e una maggiore affidabilità.
4. Bassa rumorosità di ricarica e livello di protezione più elevato. Le stazioni di ricarica convenzionali e quelle raffreddate a semi-liquido sono dotate di moduli di ricarica raffreddati ad aria integrati. I moduli raffreddati ad aria sono dotati di più ventole di piccole dimensioni ad alta velocità e il rumore di funzionamento supera i 65 dB. Sono inoltre presenti ventole di raffreddamento sul corpo della stazione di ricarica. Attualmente, le stazioni di ricarica che utilizzano moduli raffreddati ad aria a piena potenza generano un rumore sostanzialmente superiore a 70 dB. Ha un impatto minimo durante il giorno, ma è molto fastidioso di notte. Pertanto, il forte rumore nelle stazioni di ricarica è il problema più frequentemente segnalato dagli operatori. In caso di reclamo, gli operatori devono intervenire per risolvere il problema. Tuttavia, i costi di intervento sono elevati e l'effetto è molto limitato. Alla fine, per ridurre il rumore, è necessario ridurre la potenza.
La pila di carica completamente raffreddata a liquido adotta un'architettura di dissipazione del calore a doppio ciclo. Il modulo di raffreddamento a liquido interno si avvale di una pompa dell'acqua per azionare la circolazione del refrigerante e dissipare il calore, trasferendo il calore generato dal modulo al radiatore ad alette. La dissipazione del calore esterna è ottenuta tramite ventole o condizionatori d'aria a bassa velocità e volume elevato. Il calore viene dissipato dal dispositivo e il rumore della ventola a bassa velocità e grande volume d'aria è molto inferiore a quello della ventola piccola a velocità più elevata. Le pile sovralimentate completamente raffreddate a liquido possono anche adottare un design di dissipazione del calore suddiviso. Simile a un condizionatore d'aria split, l'unità di dissipazione del calore è posizionata lontano dalla folla e può persino scambiare calore con piscine e fontane per ottenere una migliore dissipazione del calore e ridurre i costi.
5. Basso costo totale di proprietà (TCO)
Il costo delle apparecchiature di ricarica presso le stazioni di ricarica deve essere considerato nel costo del ciclo di vita completo (TCO) della colonnina di ricarica. La durata delle colonnine di ricarica tradizionali che utilizzano moduli di ricarica raffreddati ad aria generalmente non supera i 5 anni, ma l'attuale periodo di noleggio per l'esercizio delle stazioni di ricarica è di 8-10 anni, il che significa che l'apparecchiatura di ricarica deve essere sostituita almeno una volta durante il ciclo operativo della stazione. D'altra parte, la durata utile delle colonnine di ricarica completamente raffreddate a liquido è di almeno 10 anni, il che può coprire l'intero ciclo di vita della stazione. Allo stesso tempo, rispetto alle colonnine di ricarica che utilizzano moduli raffreddati ad aria che richiedono frequenti aperture del cabinet, rimozione della polvere, manutenzione e altre operazioni, le colonnine di ricarica completamente raffreddate a liquido devono essere lavate solo dopo l'accumulo di polvere nel radiatore esterno, semplificando la manutenzione.
Il costo totale di proprietà di un sistema di carica completamente raffreddato a liquido è inferiore a quello di un sistema di carica tradizionale che utilizza moduli di carica raffreddati ad aria e, con la diffusa applicazione di massa dei sistemi completamente raffreddati a liquido, il suo vantaggio in termini di rapporto costi-benefici diventerà più evidente.
03. Stato di mercato della sovralimentazione a raffreddamento liquido
Secondo gli ultimi dati della China Charging Alliance, a febbraio 2023 c'erano 31.000 colonnine di ricarica pubbliche in più rispetto a gennaio 2023, con un aumento del 54,1% su base annua a febbraio. A febbraio 2023, le unità membri dell'alleanza hanno segnalato un totale di 1,869 milioni di colonnine di ricarica pubbliche, di cui 796.000.Colonnine di ricarica DCe 1,072 milioniColonnine di ricarica CA.
Infatti, con il continuo aumento del tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia e il rapido sviluppo di infrastrutture di supporto come le stazioni di ricarica, la nuova tecnologia di sovralimentazione a liquido è diventata il fulcro della concorrenza nel settore. Molte aziende produttrici di veicoli a nuova energia e di stazioni di ricarica hanno inoltre avviato attività di ricerca e sviluppo tecnologico e di progettazione di sistemi di sovralimentazione.
Tesla è la prima casa automobilistica del settore a implementare in serie stazioni di sovralimentazione raffreddate a liquido. Attualmente, ha installato oltre 1.500 stazioni di sovralimentazione in Cina, per un totale di 10.000 stazioni di sovralimentazione. Il sovralimentatore Tesla V3 adotta un design completamente raffreddato a liquido, un modulo di ricarica raffreddato a liquido e una pistola di ricarica raffreddata a liquido. Una singola pistola può caricare fino a 250 kW/600 A, aumentando l'autonomia di 250 chilometri in 15 minuti. Il modello V4 sta per essere implementato in serie. La colonna di ricarica aumenta anche la potenza di ricarica a 350 kW per pistola.
Successivamente, Porsche Taycan ha lanciato per la prima volta al mondo l'architettura elettrica ad alta tensione da 800 V e supporta la ricarica rapida ad alta potenza da 350 kW; l'edizione limitata globale Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 ha una corrente fino a 600 A, una tensione fino a 800 V e una potenza di carica di picco di 480 kW; GAC AION V, con una tensione di picco fino a 1000 V, una corrente fino a 600 A e una potenza di carica di picco di 480 kW; Xiaopeng G9, un'auto prodotta in serie con una piattaforma di tensione al carburo di silicio da 800 V, adatta per la ricarica ultraveloce da 480 kW;
04. Quale sarà la futura tendenza della sovralimentazione con raffreddamento a liquido?
Il campo della ricarica tramite raffreddamento a liquido è ancora agli inizi, con un grande potenziale e ampie prospettive di sviluppo. Il raffreddamento a liquido rappresenta un'eccellente soluzione per la ricarica ad alta potenza. Non vi sono problemi tecnici nella progettazione e produzione di alimentatori per postazioni di ricarica ad alta potenza, sia in patria che all'estero. È necessario risolvere il problema del collegamento via cavo tra l'alimentatore della postazione di ricarica ad alta potenza e la pistola di ricarica.
Tuttavia, il tasso di penetrazione delle pile di ricarica ad alta potenza raffreddate a liquido nel mio Paese è ancora basso. Questo perché le pistole di ricarica raffreddate a liquido hanno un costo relativamente elevato e le pile di ricarica rapida inaugureranno un mercato del valore di centinaia di miliardi nel 2025. Secondo informazioni pubbliche, il prezzo medio delle pile di ricarica è di circa 0,4 yuan/W. Si stima che il prezzo di una pila di ricarica rapida da 240 kW sia di circa 96.000 yuan. In base al prezzo del cavo della pistola di ricarica raffreddata a liquido, indicato nella conferenza stampa di CHINAEVSE, pari a 20.000 yuan/set, si stima il costo della pistola di ricarica raffreddata a liquido. Rappresentando circa il 21% del costo delle pile di ricarica, diventa il componente più costoso dopo i moduli di ricarica. Si prevede che, con l'aumento del numero di nuovi modelli di ricarica rapida, lo spazio di mercato per le pile di ricarica ad alta potenza...pali di ricarica rapidanel mio Paese ammonterà a circa 133,4 miliardi di yuan nel 2025.
In futuro, la tecnologia di sovralimentazione con raffreddamento a liquido continuerà ad accelerare la sua diffusione.
Lo sviluppo e la progettazione di una tecnologia di ricarica ad alta potenza con raffreddamento a liquido hanno ancora molta strada da fare. Ciò richiede la collaborazione di case automobilistiche, aziende produttrici di batterie, aziende produttrici di pile e altri attori. Solo in questo modo potremo supportare al meglio lo sviluppo dell'industria cinese dei veicoli elettrici, promuovere ulteriormente la ricarica ordinata e il V2G, contribuire al risparmio energetico e alla riduzione delle emissioni, allo sviluppo a basse emissioni di carbonio e all'ecosostenibilità, e accelerare il raggiungimento dell'obiettivo strategico del "doppio carbonio".
Data di pubblicazione: 04-03-2024