01. Cos'è la "sovralimentazione a raffreddamento liquido"?
principio di funzionamento:
La ricarica rapida a liquido prevede la creazione di uno speciale canale di circolazione del liquido tra il cavo e la pistola di ricarica. Il liquido refrigerante per la dissipazione del calore viene immesso nel canale e fatto circolare attraverso una pompa per rimuovere il calore generato durante il processo di ricarica.
La parte di alimentazione del sistema utilizza il raffreddamento a liquido per la dissipazione del calore e, non essendoci scambio d'aria con l'ambiente esterno, può raggiungere un 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 per l'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 ricaricaLa corrente di carica è limitata dal cavo della pistola di ricarica. Il cavo di rame all'interno della pistola di ricarica 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. Questo problema deve essere ridotto. Per evitare il surriscaldamento, è necessario aumentare la sezione del cavo e, naturalmente, il cavo della pistola risulterà più pesante. La pistola di ricarica standard nazionale da 250 A utilizza generalmente un cavo da 80 mm². La pistola di ricarica nel suo complesso è molto pesante e non si piega facilmente. Se si desidera ottenere una corrente di carica maggiore, è possibile utilizzare anche la ricarica a doppia pistola, ma questa è solo una soluzione temporanea in situazioni specifiche. La soluzione definitiva per la ricarica ad alta corrente è rappresentata dalla ricarica con una pistola di ricarica 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 caricamentoIl diametro del cavo è solitamente di soli 35 mm², e il calore viene dissipato dal flusso del liquido refrigerante nel tubo dell'acqua. Grazie alla sottigliezza del cavo, il caricatore a raffreddamento a liquido è dal 30% al 40% più leggero di un caricatore convenzionale. Il caricatore a raffreddamento a liquido deve inoltre essere dotato di un'unità di raffreddamento, composta da un serbatoio dell'acqua, una pompa dell'acqua, un radiatore e una ventola. La pompa dell'acqua fa circolare il liquido refrigerante nella linea del caricatore, trasferendo il calore al radiatore, che viene poi dissipato dalla ventola, consentendo così di ottenere una maggiore capacità di carico rispetto ai caricatori convenzionali a raffreddamento naturale.
2. Il cavo della pistola è più leggero e l'apparecchiatura di ricarica è leggera.
3. Minore calore, rapida dissipazione del calore e alta sicurezza. I corpi delle pile di ricarica convenzionali e di quelle a raffreddamento semiliquido sono raffreddati ad aria per dissipare il calore. L'aria entra nel corpo della pila da un lato, disperde il calore dei componenti elettrici e dei moduli raddrizzatori e fuoriesce dal corpo della pila dall'altro lato. L'aria si mescola con polvere, nebbia salina e vapore acqueo e si deposita sulla superficie dei dispositivi interni, con conseguente scarso isolamento del sistema, scarsa dissipazione del calore, bassa efficienza di ricarica e riduzione della durata delle apparecchiature. Per le pile di ricarica convenzionali o a raffreddamento semiliquido, dissipazione del calore e protezione sono due concetti contraddittori. Se la protezione è efficace, la progettazione della dissipazione del calore diventa complessa, e viceversa.
La colonnina di ricarica completamente raffreddata a liquido utilizza un modulo di ricarica raffreddato a liquido. Non sono presenti condotti d'aria sulla parte anteriore e posteriore del modulo di raffreddamento a liquido. Il modulo si basa sulla circolazione del liquido refrigerante all'interno della piastra di raffreddamento per lo scambio termico con l'ambiente esterno. Pertanto, la parte di alimentazione della colonnina di ricarica può essere completamente racchiusa per ridurre la dissipazione di calore. Il dissipatore di calore è esterno e il calore viene trasferito al dissipatore attraverso il liquido refrigerante interno, mentre l'aria esterna lo disperde sulla superficie del dissipatore. Il modulo di ricarica raffreddato a liquido e gli accessori elettrici all'interno della colonnina di ricarica non sono a contatto con l'ambiente esterno, garantendo così una protezione IP65 e una maggiore affidabilità.
4. Bassa rumorosità di ricarica e livello di protezione più elevato. Le colonnine di ricarica convenzionali e quelle a raffreddamento semi-liquido integrano moduli di ricarica raffreddati ad aria. Questi moduli sono dotati di numerose piccole ventole ad alta velocità e la rumorosità operativa supera i 65 dB. Sono presenti ventole di raffreddamento anche sul corpo della colonnina di ricarica. Attualmente, le colonnine di ricarica che utilizzano moduli raffreddati ad aria, quando funzionano a piena potenza, emettono un rumore superiore a 70 dB. Questo ha un impatto minimo durante il giorno, ma risulta molto fastidioso di notte. Pertanto, il rumore elevato nelle stazioni di ricarica è il problema più lamentato dagli operatori. In caso di reclami, questi sono costretti a risolvere il problema. Tuttavia, i costi di riparazione sono elevati e l'effetto è molto limitato. Di conseguenza, per ridurre il rumore, sono costretti a ridurre la potenza.
La pila di ricarica completamente raffreddata a liquido adotta un'architettura di dissipazione del calore a doppio ciclo. Il modulo di raffreddamento a liquido interno si basa su una pompa dell'acqua per azionare la circolazione del refrigerante e dissipare il calore, trasferendo il calore generato dal modulo al radiatore alettato. La dissipazione del calore esterna è ottenuta tramite ventole a bassa velocità e ad alto volume d'aria o condizionatori d'aria. Il calore viene dissipato dal dispositivo e la rumorosità della ventola a bassa velocità e ad alto volume d'aria è molto inferiore a quella di una ventola più piccola ad alta velocità. Le pile di ricarica completamente raffreddate a liquido possono anche adottare un design di dissipazione del calore a compartimenti separati. Similmente a un condizionatore d'aria split, l'unità di dissipazione del calore viene posizionata lontano dalla folla e può persino effettuare uno scambio termico con piscine e fontane per ottenere una migliore dissipazione del calore e costi inferiori in termini di rumorosità.
5. Basso costo totale di proprietà (TCO)
Il costo delle apparecchiature di ricarica presso le stazioni di ricarica deve essere considerato nell'ambito del costo totale di proprietà (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 leasing per le stazioni di ricarica è di 8-10 anni, il che significa che le apparecchiature di ricarica devono essere sostituite almeno una volta durante il ciclo operativo della stazione. D'altra parte, la durata di servizio 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 quadro elettrico, rimozione della polvere, manutenzione e altre operazioni, le colonnine di ricarica completamente raffreddate a liquido necessitano solo di un lavaggio quando la polvere si accumula nel radiatore esterno, semplificando la manutenzione.
Il costo totale di proprietà (TCO) di un sistema di ricarica completamente raffreddato a liquido è inferiore a quello di un sistema di ricarica tradizionale che utilizza moduli di ricarica raffreddati ad aria e, con la diffusione su larga scala dei sistemi completamente raffreddati a liquido, il suo vantaggio in termini di rapporto costo-efficacia diventerà ancora più evidente.
03. Stato del 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 796.000Pali di ricarica CCe 1,072 milioniPali di ricarica CA.
Infatti, con l'aumento della diffusione dei veicoli a energia alternativa e il rapido sviluppo delle infrastrutture di supporto, come le colonnine di ricarica, la nuova tecnologia di sovralimentazione a liquido è diventata un tema centrale della competizione nel settore. Molte aziende produttrici di veicoli a energia alternativa e di colonnine di ricarica hanno avviato attività di ricerca e sviluppo tecnologico e la progettazione di infrastrutture di sovralimentazione.
Tesla è la prima casa automobilistica del settore ad aver implementato su larga scala colonnine di ricarica rapida raffreddate a liquido. Attualmente, ha installato oltre 1.500 stazioni di ricarica rapida in Cina, per un totale di 10.000 colonnine. Il Supercharger Tesla V3 adotta un design completamente raffreddato a liquido, con un modulo di ricarica e una pistola di ricarica anch'essi raffreddati a liquido. Una singola pistola può erogare fino a 250 kW/600 A, aumentando l'autonomia di 250 chilometri in 15 minuti. Il modello V4, in fase di implementazione, prevede l'installazione di colonnine di ricarica con una potenza di 350 kW per colonnina.
Successivamente, la 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; la Great Wall Salon Mecha Dragon 2022, edizione limitata globale, ha una corrente fino a 600 A, una tensione fino a 800 V e una potenza di carica di picco di 480 kW; la 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; la Xiaopeng G9, un'auto prodotta in serie con una piattaforma di tensione al carburo di silicio da 800 V, adatta alla ricarica ultraveloce da 480 kW;
04. Qual è la tendenza futura della sovralimentazione a raffreddamento liquido?
Il settore della ricarica rapida a liquido è ancora agli albori, ma presenta un grande potenziale e ampie prospettive di sviluppo. Il raffreddamento a liquido rappresenta un'ottima soluzione per la ricarica ad alta potenza. Non vi sono problemi tecnici nella progettazione e produzione di alimentatori per colonnine di ricarica ad alta potenza, sia a livello nazionale che internazionale. È necessario risolvere il problema del collegamento via cavo tra l'alimentatore della colonnina di ricarica e la pistola di ricarica.
Tuttavia, il tasso di penetrazione delle colonnine di ricarica rapida 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 colonnine di ricarica rapida introdurranno un mercato del valore di centinaia di miliardi nel 2025. Secondo le informazioni pubbliche, il prezzo medio delle colonnine di ricarica è di circa 0,4 yuan/W. Si stima che il prezzo di una colonnina di ricarica rapida da 240 kW sia di circa 96.000 yuan. Secondo il prezzo del cavo della pistola di ricarica raffreddata a liquido nella conferenza stampa di CHINAEVSE, che è di 20.000 yuan/set, si stima il costo della pistola di ricarica raffreddata a liquido. Rappresentando circa il 21% del costo delle colonnine di ricarica, diventa il componente più costoso dopo i moduli di ricarica. Si prevede che con l'aumento del numero di modelli di ricarica rapida a nuova energia, lo spazio di mercato per le colonnine ad alta potenzapali a ricarica rapidanel mio paese sarà di circa 133,4 miliardi di yuan nel 2025.
In futuro, la tecnologia di sovralimentazione a raffreddamento liquido continuerà a diffondersi sempre più rapidamente.
Lo sviluppo e la diffusione della tecnologia di ricarica rapida ad alta potenza con raffreddamento a liquido sono ancora in una fase iniziale. Ciò richiede la collaborazione di case automobilistiche, produttori di batterie, aziende produttrici di pali e altre parti interessate. Solo in questo modo potremo supportare al meglio lo sviluppo dell'industria cinese dei veicoli elettrici, promuovere ulteriormente una ricarica ordinata e la tecnologia V2G, contribuire al risparmio energetico e alla riduzione delle emissioni, a uno sviluppo verde e a basse emissioni di carbonio e ad accelerare il raggiungimento dell'obiettivo strategico del "doppio carbonio".
Data di pubblicazione: 4 marzo 2024