01. O que é "supercarregamento por resfriamento líquido"?
Princípio de funcionamento:
O superaquecimento com refrigeração líquida consiste na criação de um canal especial de circulação de líquido entre o cabo e a pistola de carregamento. Um líquido refrigerante para dissipação de calor é adicionado ao canal e circula através de uma bomba hidráulica para remover o calor gerado durante o processo de carregamento.
A parte de alimentação do sistema utiliza refrigeração líquida para dissipação de calor e não há troca de ar com o ambiente externo, o que lhe confere classificação IP65. Ao mesmo tempo, o sistema utiliza um ventilador de grande volume para dissipar o calor com baixo ruído e alta eficiência energética.
02. Quais são as vantagens do superaquecimento por refrigeração líquida?
Vantagens do superaquecimento por refrigeração líquida:
1. Corrente maior e velocidade de carregamento rápida. A corrente de saída dopilha de carregamentoA capacidade de carga é limitada pelo cabo da pistola de carregamento. O cabo de cobre dentro da pistola conduz eletricidade, e o calor gerado por ele é proporcional ao quadrado da corrente. Quanto maior a corrente de carregamento, maior o calor gerado pelo cabo. Portanto, é necessário reduzir esse calor. Para evitar o superaquecimento, a área da seção transversal do cabo deve ser aumentada, o que, consequentemente, torna a pistola mais pesada. As pistolas de carregamento padrão de 250A geralmente utilizam cabos de 80mm². A pistola, como um todo, é muito pesada e difícil de dobrar. Se você deseja atingir uma corrente de carregamento maior, pode usar uma pistola dupla, mas essa é apenas uma solução paliativa para situações específicas. A solução definitiva para carregamento de alta corrente só pode ser obtida com uma pistola de carregamento com refrigeração líquida.
Existem cabos e tubos de água dentro da pistola de carregamento refrigerada a líquido. O cabo da pistola refrigerada a líquido de 500Aarma em carregamentoGeralmente, o tubo tem apenas 35 mm² e o calor é dissipado pelo fluxo de líquido refrigerante. Devido à espessura reduzida do tubo, a pistola de carregamento com refrigeração líquida é de 30% a 40% mais leve que uma pistola convencional. A pistola de carregamento com refrigeração líquida também precisa de um sistema de refrigeração, composto por um reservatório de água, bomba d'água, radiador e ventilador. A bomba d'água impulsiona a circulação do líquido refrigerante no tubo, levando o calor até o radiador, que então o dissipa com a ajuda do ventilador, resultando em uma capacidade de carga maior do que as pistolas de carregamento convencionais com refrigeração natural.
2. O cabo da pistola é mais leve e o equipamento de carregamento também é leve.
3. Menos calor, dissipação de calor rápida e alta segurança. Os corpos das pilhas de carregamento convencionais e das pilhas de carregamento com resfriamento semilíquido são resfriados a ar para dissipação de calor. O ar entra no corpo da pilha por um lado, remove o calor dos componentes elétricos e dos módulos retificadores e sai pelo outro lado. O ar se mistura com poeira, névoa salina e vapor de água, sendo adsorvido na superfície dos dispositivos internos, resultando em isolamento deficiente do sistema, dissipação de calor inadequada, baixa eficiência de carregamento e redução da vida útil do equipamento. Para pilhas de carregamento convencionais ou com resfriamento semilíquido, dissipação de calor e proteção são dois conceitos contraditórios. Se a proteção for boa, a dissipação de calor será difícil de projetar, e se a dissipação de calor for boa, a proteção será difícil de implementar.
A estação de carregamento totalmente refrigerada a líquido utiliza um módulo de carregamento refrigerado a líquido. Não há dutos de ar na parte frontal ou traseira do módulo. O módulo depende da circulação do líquido refrigerante dentro da placa refrigerada para trocar calor com o ambiente externo. Portanto, a parte de alimentação da estação de carregamento pode ser totalmente encapsulada para reduzir a dissipação de calor. O radiador é externo, e o calor é transportado para ele pelo líquido refrigerante em seu interior, enquanto o ar externo dissipa o calor na superfície do radiador. O módulo de carregamento refrigerado a líquido e os componentes elétricos internos da estação de carregamento não têm contato com o ambiente externo, garantindo assim proteção IP65 e maior confiabilidade.
4. Baixo ruído de carregamento e maior nível de proteção. Os carregadores convencionais e os carregadores semirrefrigerados a líquido possuem módulos de resfriamento a ar integrados. Esses módulos são construídos com múltiplos ventiladores pequenos de alta velocidade, e o ruído de operação atinge mais de 65 dB. Há também ventiladores de resfriamento no corpo do carregador. Atualmente, os carregadores que utilizam módulos de resfriamento a ar, quando operando em potência máxima, geralmente apresentam ruído acima de 70 dB. O impacto é pequeno durante o dia, mas muito incômodo à noite. Portanto, o ruído alto nas estações de carregamento é o problema mais relatado pelos operadores. Quando recebem reclamações, eles precisam corrigir o problema. No entanto, os custos de correção são altos e o efeito é muito limitado. No fim, acabam tendo que reduzir a potência para diminuir o ruído.
A pilha de carregamento totalmente refrigerada a líquido adota uma arquitetura de dissipação de calor de ciclo duplo. O módulo interno de refrigeração líquida utiliza uma bomba de água para impulsionar a circulação do líquido refrigerante e dissipar o calor, transferindo-o para o radiador de aletas. A dissipação de calor externa é realizada por ventiladores de baixa velocidade e alto volume ou por condicionadores de ar. O calor é dissipado do dispositivo, e o ruído do ventilador de baixa velocidade e grande volume de ar é muito menor do que o de um ventilador pequeno de alta velocidade. Pilhas de carregamento totalmente refrigeradas a líquido também podem adotar um design de dissipação de calor dividido. Semelhante a um ar-condicionado split, a unidade de dissipação de calor é colocada longe da multidão, podendo até mesmo realizar troca de calor com piscinas e fontes para obter melhor dissipação de calor e menor ruído.
5. Baixo Custo Total de Propriedade (TCO)
O custo dos equipamentos de carregamento em estações de recarga deve ser considerado a partir do custo total de propriedade (TCO) do ciclo de vida completo da estação. A vida útil das estações de recarga tradicionais, que utilizam módulos de recarga refrigerados a ar, geralmente não ultrapassa 5 anos, mas o período de locação atual para operação de estações de recarga é de 8 a 10 anos, o que significa que o equipamento de recarga precisa ser substituído pelo menos uma vez durante o ciclo de operação da estação. Por outro lado, a vida útil das estações de recarga totalmente refrigeradas a líquido é de pelo menos 10 anos, o que pode cobrir todo o ciclo de vida da estação. Além disso, em comparação com as estações de recarga que utilizam módulos refrigerados a ar, que exigem abertura frequente do gabinete, remoção de poeira, manutenção e outras operações, as estações de recarga totalmente refrigeradas a líquido precisam apenas ser lavadas após o acúmulo de poeira no radiador externo, simplificando a manutenção.
O custo total de propriedade (TCO) de um sistema de carregamento totalmente refrigerado a líquido é menor do que o de um sistema de carregamento tradicional que utiliza módulos de carregamento refrigerados a ar, e com a ampla aplicação em massa de sistemas totalmente refrigerados a líquido, sua vantagem em termos de custo-benefício se tornará mais evidente.
03. Situação do mercado de superalimentação por refrigeração líquida
De acordo com os dados mais recentes da Aliança de Carregamento da China, havia 31.000 pontos de recarga públicos a mais em fevereiro de 2023 do que em janeiro de 2023, um aumento anual de 54,1% em fevereiro. Até fevereiro de 2023, as unidades membros da aliança relataram um total de 1,869 milhão de pontos de recarga públicos, incluindo 796.000 pontos de recarga em redes de distribuição.Pilhas de carregamento CCe 1,072 milhãopontos de carregamento CA.
De fato, com o aumento contínuo da penetração de veículos de novas energias e o rápido desenvolvimento de infraestrutura de suporte, como estações de carregamento, a nova tecnologia de superalimentação com refrigeração líquida tornou-se o foco da competição no setor. Muitas empresas de veículos de novas energias e fabricantes de estações de carregamento também começaram a investir em pesquisa e desenvolvimento tecnológico e a implementar sistemas de superalimentação.
A Tesla é a primeira montadora do setor a implantar em larga escala estações de supercarregamento com refrigeração líquida. Atualmente, a empresa possui mais de 1.500 estações de supercarregamento na China, totalizando 10.000 pontos de recarga. O Supercharger V3 da Tesla adota um design totalmente refrigerado a líquido, com um módulo de carregamento e um conector de carregamento também refrigerados a líquido. Um único conector pode carregar até 250 kW/600 A, o que aumenta a autonomia em 250 quilômetros em 15 minutos. O modelo V4 está prestes a ser implantado em série. Cada conector de carregamento também aumenta a potência para 350 kW.
Posteriormente, o Porsche Taycan lançou, pela primeira vez no mundo, a arquitetura elétrica de alta tensão de 800V e suporta carregamento rápido de alta potência de 350kW; o Great Wall Salon Mecha Dragon 2022, edição limitada global, possui corrente de até 600A, tensão de até 800V e potência máxima de carregamento de 480kW; o GAC AION V, com tensão máxima de até 1000V, corrente de até 600A e potência máxima de carregamento de 480kW; o Xiaopeng G9, um carro produzido em massa com plataforma de tensão de carboneto de silício de 800V, é adequado para carregamento ultrarrápido de 480kW;
04. Qual é a tendência futura do superaquecimento por refrigeração líquida?
O campo da recarga com resfriamento líquido está em seus primórdios, com grande potencial e amplas perspectivas de desenvolvimento. O resfriamento líquido é uma excelente solução para recarga de alta potência. Não existem problemas técnicos no projeto e produção de fontes de alimentação para recarga de alta potência, tanto no mercado nacional quanto internacional. É necessário solucionar a conexão dos cabos entre a fonte de alimentação e a pistola de recarga.
No entanto, a taxa de penetração de carregadores superpotentes refrigerados a líquido de alta potência no meu país ainda é baixa. Isso ocorre porque os carregadores refrigerados a líquido têm um custo relativamente alto, e os carregadores rápidos devem atingir um mercado de centenas de bilhões em 2025. De acordo com informações públicas, o preço médio dos carregadores é de cerca de 0,4 yuan/W. Estima-se que o preço de um carregador rápido de 240 kW seja de cerca de 96.000 yuans. De acordo com o preço do cabo do carregador refrigerado a líquido mencionado na conferência de imprensa da CHINAEVSE, que é de 20.000 yuans/conjunto, estima-se que o custo do carregador refrigerado a líquido represente aproximadamente 21% do custo dos carregadores, tornando-se o componente mais caro depois dos módulos de carregamento. Espera-se que, com o aumento do número de modelos de carregamento rápido de novas energias, o mercado de carregadores de alta potência cresça ainda mais.pilhas de carregamento rápidoEm meu país, esse valor será de aproximadamente 133,4 bilhões de yuans em 2025.
No futuro, a tecnologia de superalimentação por refrigeração líquida continuará a ganhar cada vez mais espaço no mercado.
O desenvolvimento e a implementação da tecnologia de recarga de alta potência com refrigeração líquida ainda têm um longo caminho a percorrer. Isso exige a cooperação de montadoras, fabricantes de baterias, fabricantes de pilhas e outras partes. Somente assim poderemos apoiar melhor o desenvolvimento da indústria de veículos elétricos da China, promover ainda mais o carregamento ordenado e o V2G (Vehicle-to-Grid), contribuir para a conservação de energia e a redução de emissões, o desenvolvimento sustentável e de baixo carbono e acelerar a concretização da meta estratégica de "dupla emissão de carbono".
Data da publicação: 04/03/2024