01.Was ist „Flüssigkeitskühlungs-Super-Charging“?
Funktionsprinzip:
Beim flüssigkeitsgekühlten Super-Laden wird zwischen dem Kabel und der Ladepistole ein spezieller Flüssigkeitszirkulationskanal eingerichtet. In den Kanal wird flüssiges Kühlmittel zur Wärmeableitung eingefüllt und durch eine Kraftpumpe zirkuliert, um die beim Ladevorgang entstehende Wärme abzuleiten.
Der Leistungsteil des Systems nutzt Flüssigkeitskühlung zur Wärmeableitung. Da kein Luftaustausch mit der Außenumgebung stattfindet, kann ein IP65-Design erreicht werden. Gleichzeitig nutzt das System einen Lüfter mit großem Luftvolumen, um die Wärme geräuscharm und umweltfreundlich abzuleiten.
02.Welche Vorteile bietet die Superaufladung mit Flüssigkeitskühlung?
Vorteile der Flüssigkeitskühlung mit Super-Charging:
1. Größerer Strom und schnelle Ladegeschwindigkeit. Der Ausgangsstrom desLadestapelwird durch das Kabel der Ladepistole begrenzt. Das Kupferkabel im Inneren des Kabels leitet Strom, und die vom Kabel erzeugte Wärme ist proportional zum Quadrat des Stroms. Je höher der Ladestrom, desto größer die vom Kabel erzeugte Wärme. Sie muss reduziert werden. Um eine Überhitzung zu vermeiden, muss der Kabelquerschnitt vergrößert werden, wodurch das Pistolenkabel natürlich schwerer wird. Die aktuelle nationale Standard-Ladepistole mit 250 A verwendet in der Regel ein 80 mm² großes Kabel. Die Ladepistole ist insgesamt sehr schwer und lässt sich nicht leicht biegen. Wenn Sie mit höherem Ladestrom laden möchten, können Sie auch mit zwei Pistolen laden, aber dies ist nur in bestimmten Situationen eine Notlösung. Die endgültige Lösung für das Laden mit hohem Strom kann nur das Laden mit einer flüssigkeitsgekühlten Ladepistole sein.
In der flüssigkeitsgekühlten Ladepistole befinden sich Kabel und Wasserleitungen. Das Kabel der 500A flüssigkeitsgekühltenLadepistolebeträgt normalerweise nur 35 mm2, und die Wärme wird durch den Kühlmittelfluss in der Wasserleitung abgeführt. Da das Kabel dünn ist, ist die flüssigkeitsgekühlte Ladepistole 30 bis 40 % leichter als eine herkömmliche Ladepistole. Die flüssigkeitsgekühlte Ladepistole muss außerdem mit einer Kühleinheit ausgestattet sein, die aus einem Wassertank, einer Wasserpumpe, einem Kühler und einem Lüfter besteht. Die Wasserpumpe treibt das Kühlmittel in der Pistolenleitung an, bringt die Wärme zum Kühler und bläst sie dann durch den Lüfter weg, wodurch eine größere Tragfähigkeit als bei herkömmlichen, natürlich gekühlten Ladepistolen erreicht wird.
2. Das Pistolenkabel ist leichter und die Ladeausrüstung ist leicht.
3. Weniger Wärme, schnelle Wärmeableitung und hohe Sicherheit. Die Säulenkörper herkömmlicher und halbflüssig gekühlter Ladesäulen sind zur Wärmeableitung luftgekühlt. Die Luft tritt von einer Seite in die Säule ein, leitet die Wärme der elektrischen Komponenten und Gleichrichtermodule ab und leitet sie auf der anderen Seite wieder ab. Die Luft vermischt sich mit Staub, Salznebel und Wasserdampf und lagert sich an der Oberfläche der internen Geräte ab. Dies führt zu einer schlechten Systemisolierung, schlechter Wärmeableitung, geringer Ladeeffizienz und verkürzter Gerätelebensdauer. Bei herkömmlichen oder halbflüssig gekühlten Ladesäulen sind Wärmeableitung und Schutz zwei widersprüchliche Konzepte. Bei gutem Schutz ist die Wärmeableitung schwierig zu konstruieren, und bei guter Wärmeableitung ist der Schutz schwierig zu handhaben.
Die vollständig flüssigkeitsgekühlte Ladesäule verwendet ein flüssigkeitsgekühltes Lademodul. An der Vorder- und Rückseite des flüssigkeitsgekühlten Moduls befinden sich keine Luftkanäle. Das Modul nutzt das in der flüssigkeitsgekühlten Platte zirkulierende Kühlmittel, um Wärme mit der Außenwelt auszutauschen. Daher kann der Leistungsteil der Ladesäule vollständig umschlossen werden, um die Wärmeableitung zu reduzieren. Der Kühler befindet sich außen, und die Wärme wird durch das Kühlmittel im Inneren zum Kühler geleitet, während die Außenluft die Wärme an der Kühleroberfläche ableitet. Das flüssigkeitsgekühlte Lademodul und das elektrische Zubehör in der Ladesäule haben keinen Kontakt mit der Außenumgebung, wodurch Schutzart IP65 und höhere Zuverlässigkeit erreicht werden.
4. Leiser Ladebetrieb und höheres Schutzniveau. Herkömmliche und halbflüssig gekühlte Ladesäulen verfügen über integrierte luftgekühlte Lademodule. Die luftgekühlten Module sind mit mehreren kleinen Hochgeschwindigkeitslüftern ausgestattet, und der Betriebsgeräuschpegel erreicht mehr als 65 dB. Der Ladesäulenkörper ist zusätzlich mit Kühllüftern ausgestattet. Derzeit liegt der Geräuschpegel von Ladesäulen mit luftgekühlten Modulen bei voller Leistung grundsätzlich über 70 dB. Tagsüber hat dies kaum Auswirkungen, ist aber nachts sehr störend. Daher ist der hohe Lärmpegel an Ladestationen das am häufigsten bemängelte Problem der Betreiber. Im Falle einer Beschwerde müssen sie das Problem beheben. Die Behebungskosten sind jedoch hoch und die Wirkung sehr begrenzt. Letztendlich müssen sie die Leistung drosseln, um den Lärm zu verringern.
Die vollständig flüssigkeitsgekühlte Ladesäule verfügt über eine Zweikreis-Wärmeableitungsarchitektur. Das interne Flüssigkeitskühlmodul nutzt eine Wasserpumpe, um den Kühlmittelkreislauf zur Wärmeableitung anzutreiben und die vom Modul erzeugte Wärme an den Lamellenkühler zu übertragen. Die externe Wärmeableitung erfolgt über langsam laufende, volumenstarke Lüfter oder Klimaanlagen. Die Wärme wird vom Gerät abgeleitet, und die Geräuschentwicklung eines langsam laufenden Lüfters mit großem Luftvolumen ist deutlich geringer als die eines kleinen Lüfters mit höherer Geschwindigkeit. Vollständig flüssigkeitsgekühlte Supercharger-Säulen können auch mit einem geteilten Wärmeableitungsdesign ausgestattet werden. Ähnlich wie bei einer Split-Klimaanlage wird die Wärmeableitungseinheit abseits der Masse platziert und kann sogar mit Pools und Springbrunnen Wärme austauschen, um eine bessere Wärmeableitung und geringere Kosten zu erreichen.
5. Niedrige Gesamtbetriebskosten
Die Kosten für Ladegeräte an Ladestationen müssen in die Gesamtbetriebskosten (TCO) der Ladesäule einfließen. Die Lebensdauer herkömmlicher Ladesäulen mit luftgekühlten Lademodulen beträgt in der Regel nicht mehr als fünf Jahre. Die aktuelle Mietdauer für Ladestationen beträgt jedoch acht bis zehn Jahre. Das bedeutet, dass die Ladegeräte während des Betriebszyklus der Station mindestens einmal ausgetauscht werden müssen. Vollständig flüssigkeitsgekühlte Ladesäulen hingegen haben eine Lebensdauer von mindestens zehn Jahren und decken damit die gesamte Lebensdauer der Station ab. Im Vergleich zu Ladesäulen mit luftgekühlten Modulen, die häufig geöffnet, entstaubt und gewartet werden müssen, müssen vollständig flüssigkeitsgekühlte Ladesäulen lediglich gespült werden, wenn sich Staub im externen Kühler angesammelt hat. Das vereinfacht die Wartung.
Die Gesamtbetriebskosten eines vollständig flüssigkeitsgekühlten Ladesystems sind niedriger als die eines herkömmlichen Ladesystems mit luftgekühlten Lademodulen, und mit der zunehmenden Verbreitung vollständig flüssigkeitsgekühlter Systeme wird der Kostenvorteil noch deutlicher.
03. Marktstatus der Flüssigkeitskühlungs-Superaufladung
Nach den neuesten Daten der China Charging Alliance gab es im Februar 2023 31.000 mehr öffentliche Ladestationen als im Januar 2023, was einem Anstieg von 54,1 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Bis Februar 2023 meldeten die Mitgliedsorganisationen der Allianz insgesamt 1,869 Millionen öffentliche Ladestationen, darunter 796.000DC-Ladesäulenund 1,072 MillionenAC-Ladesäulen.
Da die Verbreitung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben weiter zunimmt und unterstützende Einrichtungen wie Ladesäulen sich rasch weiterentwickeln, ist die neue Technologie der flüssigkeitsgekühlten Aufladung in den Mittelpunkt des Wettbewerbs in der Branche gerückt. Viele Unternehmen, die Fahrzeuge mit alternativen Antrieben und Ladesäulen herstellen, haben zudem mit der Erforschung und Entwicklung von Technologien und der Auslegung von Aufladungen begonnen.
Tesla ist der erste Automobilhersteller der Branche, der flüssigkeitsgekühlte Ladesäulen in großen Stückzahlen einsetzt. In China gibt es derzeit über 1.500 Ladestationen mit insgesamt 10.000 Ladesäulen. Der Tesla V3-Kompressor ist vollständig flüssigkeitsgekühlt und verfügt über ein flüssigkeitsgekühltes Lademodul und eine flüssigkeitsgekühlte Ladepistole. Eine einzelne Pistole kann bis zu 250 kW/600 A laden, wodurch sich die Reichweite in 15 Minuten um 250 Kilometer erhöht. Das V4-Modell wird in Kürze serienmäßig eingesetzt. Die Ladesäule erhöht die Ladeleistung ebenfalls auf 350 kW pro Pistole.
Anschließend führte der Porsche Taycan als weltweit erster die 800-V-Hochspannungs-Elektroarchitektur ein und unterstützt 350-kW-Hochleistungs-Schnellladen; die globale limitierte Edition des Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 hat einen Strom von bis zu 600 A, eine Spannung von bis zu 800 V und eine Spitzenladeleistung von 480 kW; GAC AION V mit einer Spitzenspannung von bis zu 1000 V, einem Strom von bis zu 600 A und einer Spitzenladeleistung von 480 kW; Xiaopeng G9, ein in Serie produziertes Auto mit einer 800-V-Siliziumkarbid-Spannungsplattform, geeignet für 480-kW-Ultra-Schnellladen;
04. Was ist der zukünftige Trend bei der Flüssigkeitskühlung mit Super-Charging?
Das Gebiet der Flüssigkeitskühlung für Überladung steckt noch in den Kinderschuhen und bietet großes Potenzial und breite Entwicklungsperspektiven. Flüssigkeitskühlung ist eine hervorragende Lösung für das Laden mit hoher Leistung. Bei der Entwicklung und Produktion von Hochleistungs-Ladesäulen-Netzteilen im In- und Ausland gibt es keine technischen Probleme. Es ist notwendig, die Kabelverbindung vom Hochleistungs-Ladesäulen-Netzteil zur Ladepistole zu lösen.
Allerdings ist die Marktdurchdringung von flüssigkeitsgekühlten Hochleistungs-Ladesäulen in China noch gering. Das liegt daran, dass flüssigkeitsgekühlte Ladesäulen relativ teuer sind und Schnellladesäulen bis 2025 einen Markt von mehreren Hundert Milliarden eröffnen werden. Öffentlichen Informationen zufolge liegt der Durchschnittspreis einer Ladesäule bei etwa 0,4 Yuan/W. Eine 240-kW-Schnellladesäule kostet schätzungsweise 96.000 Yuan. Der Preis für das Kabel der flüssigkeitsgekühlten Ladesäule auf der CHINAEVSE-Pressekonferenz, der 20.000 Yuan/Set beträgt, wird auf die Kosten der flüssigkeitsgekühlten Ladesäule geschätzt. Mit etwa 21 % der Kosten einer Ladesäule ist sie nach den Lademodulen die teuerste Komponente. Es wird erwartet, dass mit der zunehmenden Anzahl neuer Energie-Schnelllademodelle der Markt für Hochleistungs-Schnellladesäulenin meinem Land werden es im Jahr 2025 etwa 133,4 Milliarden Yuan sein.
In Zukunft wird sich die Super-Charging-Technologie mit Flüssigkeitskühlung weiter durchsetzen.
Die Entwicklung und Auslegung der leistungsstarken, flüssigkeitsgekühlten Überladetechnologie ist noch weit entfernt. Dies erfordert die Zusammenarbeit von Automobilherstellern, Batterieherstellern, Ladesäulenherstellern und anderen Akteuren. Nur so können wir die Entwicklung der chinesischen Elektrofahrzeugindustrie besser unterstützen, geordnetes Laden und V2G weiter fördern, Energieeinsparungen und Emissionsreduzierung fördern, eine kohlenstoffarme und umweltfreundliche Entwicklung vorantreiben und die Verwirklichung des strategischen Ziels „Double Carbon“ beschleunigen.
Beitragszeit: 04.03.2024