Ako dodávateľ spoločnosti DC Fast Chargers som bol svedkom z prvej ruky rýchly rast trhu s elektrickým vozidlom (EV). Srdcom tejto revolúcie je DC Fast Chargers, čo majiteľom EV umožňuje rýchlo a pohodlne účtovať svoje vozidlá. Jednou z najdôležitejších výziev pri navrhovaní a prevádzke rýchlych nabíjačiek DC je však rozptyl tepla. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do toho, ako DC Fast Chargers spravujú rozptyl tepla, dôležitosť tohto procesu a technológie, ktoré používame na zabezpečenie optimálneho výkonu.
Dôležitosť rozptylu tepla v rýchlych nabíjačkách DC
DC Fast Chargers sú navrhnuté tak, aby poskytovali vysoké nabíjanie energie EV, často za sadzby 50 kW alebo viac. Náš180 kw ev nabíjačkaMôže poskytnúť mimoriadne rýchly náboj, čo EV umožňuje získať značné množstvo rozsahu v krátkom období. Ale táto vysoká prevádzka výkonu generuje značné množstvo tepla. Nadmerné teplo môže mať niekoľko negatívnych vplyvov na výkon a dlhovekosť nabíjačky.
Po prvé, teplo môže spôsobiť rýchlejšie zhoršenie elektrických komponentov. Vysoké teploty môžu urýchliť starnutie kondenzátorov, tranzistorov a iných elektronických častí, čo vedie k zníženej účinnosti a zvýšenému riziku zlyhania. Po druhé, teplo môže ovplyvniť presnosť systémov riadenia nabíjania. Zmeny teploty môžu spôsobiť zmeny elektrického odporu a iných parametrov, čo môže mať za následok nepresné nabíjacie prúdy a napätie. To môže potenciálne poškodiť batériu EV a znížiť jej celkovú životnosť.
Navyše z bezpečnostného hľadiska môže prehriatie predstavovať nebezpečenstvo požiaru. Ak teplo nie je správne riadené, môže to viesť k tepelnému úteku, kde teplota nekontrolovateľne stúpa, čím sa zvyšuje riziko požiaru alebo výbuchu. Preto je pre spoľahlivú, efektívnu a bezpečnú prevádzku rýchlych nabíjačiek jednosmerných nabíjačiek rozhodujúce efektívne rozptyl tepla.
Zdroje výroby tepla v rýchlych nabíjačkách DC
Predtým, ako diskutujeme o tom, ako riadime rozptyl tepla, je dôležité pochopiť, odkiaľ teplo pochádza v rýchlej nabíjačke DC. Primárnymi zdrojmi generovania tepla sú konverzia energie a straty elektrickej energie.
Konverzia výkonu je kľúčovou funkciou rýchlej nabíjačky DC. Nabíjačka berie striedavú energiu z mriežky a prevádza ju na DC napájanie vhodný na nabíjanie batérie EV. Tento proces konverzie zahŕňa viac štádií, ako je opravná konverzia, DC - DC a korekcia výkonového faktora. Každá fáza má svoje vlastné straty účinnosti a tieto straty sa rozptyľujú ako teplo. Napríklad v aRýchla nabíjačka úrovne 3, prevodník DC - DC je často najdôležitejším zdrojom tepla, pretože musí odstúpiť alebo zintenzívniť napätie, aby zodpovedal požiadavkám batérie.
Elektrické straty tiež prispievajú k tvorbe tepla. Odolnosť v elektrických vodičoch, ako sú medené drôty a prípojnice, spôsobuje, že sila sa rozptyľuje ako teplo podľa Jouleho zákona ((p = i^{2} r)). Dokonca aj malé odpory môžu mať za následok významnú výrobu tepla, keď cez vodiče tečú vysoké prúdy. Magnetické straty v transformátoroch a induktoroch, ako sú hysteréza a straty vírivých prúdov, tiež vytvárajú teplo.
Technológie rozptyľovania tepla
Na riadenie tepla generovaného v rýchlych nabíjačkách DC používame kombináciu rôznych technológií rozptyľovania tepla. Tieto technológie možno široko klasifikovať do pasívnych a aktívnych metód chladenia.
Pasívne chladenie
Pasívne chladenie sa spolieha na prirodzené mechanizmy prenosu tepla, ako je vodivosť, konvekcia a žiarenie, aby sa rozptýlilo teplo bez použitia vonkajších zariadení - konzumujúcich zariadení. Jednou z najbežnejších metód pasívneho chladenia je použitie chladičov. Chladne drezy sú vyrobené z materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou, ako je hliník alebo meď. Sú pripojené k tepelnému komponentu, ako sú výkonové tranzistory a diódy, aby sa zvýšila povrchová plocha dostupná na prenos tepla. Teplo sa vykonáva z komponentu do chladiča a potom sa rozptýli do okolitého vzduchu konvekciou.
Ďalšou pasívnou technikou chladenia je použitie tepelných potrubí. Tepelné potrubia sú utesnené trubice naplnené pracovnou tekutinou, ako je voda alebo chladivo. Jeden koniec tepelného potrubia je v kontakte so zdrojom tepla a druhý koniec je vystavený chladiacemu prostrediu. Pracovná kvapalina absorbuje teplo na horúcom konci, odparuje sa a potom cestuje na chladný koniec, kde kondenzuje a uvoľňuje teplo. Kondenzovaná tekutina sa potom vráti na horúci konc kapilárnym pôsobením alebo gravitáciou. Tepelné potrubia sú veľmi účinné pri prenose tepla na relatívne dlhé vzdialenosti s minimálnymi teplotnými rozdielmi.
Aktívne chladenie
Metódy aktívneho chladenia zahŕňajú použitie zariadení na vonkajšiu energiu na zvýšenie prenosu tepla. Najbežnejšou metódou aktívneho chladenia je nútené chladenie vzduchu, ktoré používa ventilátory na vyfúknutie vzduchu na teplo - vytvárajú komponenty alebo chladiče. Fanúšikovia môžu výrazne zvýšiť koeficient konvekčného prenosu tepla, čo umožňuje efektívnejšie rozptyl tepla. V našom60 kW DC nabíjačka, používame vysoko - výkonné ventilátory, aby sme zaistili, že teplo generované počas nabíjania sa rýchlo odstráni z krytu nabíjačky.
Chladenie tekutiny je ďalšou silnou technikou aktívneho chladenia. V systémoch chladených tekutinách sa chladivo, ako je voda alebo zmes vody - glykol, šíria sieťou potrubí alebo kanálov v kontakte s komponentmi, ktoré vytvárajú komponenty. Chladivo absorbuje teplo a prenáša ju do chladiča, kde sa rozptýli do okolitého vzduchu. Kvapalné chladenie je efektívnejšie ako nútené chladenie vzduchu, pretože kvapaliny majú vyššie tepelné kapacity a tepelné vodivosti ako vzduch. Umožňuje tiež presnejšie reguláciu teploty, pretože prietok a teplota chladiva je možné upraviť.
Systémy tepelného riadenia
Okrem technológií rozptyľovania tepla implementujeme aj komplexné systémy tepelného riadenia v našich rýchlych nabíjačkách DC. Tieto systémy monitorujú teplotu kritických komponentov a podľa toho upravujú mechanizmy chladenia.
Teplotné senzory sú inštalované na kľúčových miestach v nabíjačke, napríklad v blízkosti výkonových modulov a chladičov. Tieto senzory nepretržite merajú teplotu a odosielajú údaje do riadiacej jednotky. Riadiaca jednotka analyzuje údaje o teplote a určuje, či je potrebné upraviť chladiaci systém. Napríklad, ak teplota výkonového tranzistora presahuje určitý prah, riadiaca jednotka môže zvýšiť rýchlosť chladiaceho ventilátora alebo prietok chladiacej kvapaliny v kvapalinovom systéme.
Systémy tepelného riadenia zahŕňajú aj funkcie ochrany na zabránenie prehriatiu. Ak teplota dosiahne nebezpečnú úroveň, systém môže automaticky znížiť nabíjací výkon alebo vypnúť nabíjačku, aby sa predišlo poškodeniu komponentov. To zaisťuje bezpečnosť a spoľahlivosť nabíjačky za všetkých prevádzkových podmienok.
Budúce trendy v rozptyle tepla pre DC Fast Chargers
Keďže výkon DC Fast Chargers sa naďalej zvyšuje, výzvy rozptylu tepla sa stanú ešte významnejšími. Budúce trendy v technológii rozptyľovania tepla pre rýchle nabíjačky DC sa zameriavajú na zlepšenie efektívnosti, zníženie veľkosti a zvýšenie spoľahlivosti.
Jedným z vznikajúcich trendov je použitie pokročilých materiálov s ešte vyššou tepelnou vodivosťou. Napríklad materiály na báze uhlíka, ako sú grafénové a uhlíkové nanotrubice, majú extrémne vysokú tepelnú vodivosť a skúmajú sa na použitie v chladičoch a tepelných potrubiach. Tieto materiály by mohli potenciálne umožniť kompaktnejšie a efektívnejšie roztoky rozptyľovania tepla.
Ďalším trendom je integrácia chladiacich systémov s celkovým návrhom nabíjačky. Namiesto toho, aby sa chladiaci systém považoval za samostatný komponent, môžu byť budúce nabíjačky navrhnuté od základov, aby sa optimalizoval prenos tepla. To by mohlo zahŕňať použitie inovatívnych techník balenia a dynamických vzorov na zlepšenie toku vzduchu alebo chladiacej kvapaliny okolo tepla - generujúce komponenty.
Záver
Rozptyľovanie tepla je kritickým aspektom návrhu a prevádzky rýchlych nabíjačiek DC. Ako dodávateľ sa neustále snažíme vyvíjať a implementovať najnovšie technológie rozptyľovania tepla a systémy tepelného riadenia, aby sme zaistili spoľahlivosť, efektívnosť a bezpečnosť našich nabíjačiek. Náš180 kw ev nabíjačka,Rýchla nabíjačka úrovne 3a60 kW DC nabíjačkasú všetky navrhnuté so štátom - z - umeleckých riešení rozptyľovania tepla, ktoré spĺňajú náročné požiadavky trhu EV.
Ak máte záujem o nákup našich rýchlych nabíjačiek DC alebo máte nejaké otázky týkajúce sa našich produktov, neváhajte a kontaktujte nás kvôli obstarávaniu a ďalším diskusiám. Zaviazali sme sa poskytovať vysoko kvalitné riešenia nabíjania, ktoré vyhovujú vašim špecifickým potrebám.
Odkazy
- KJ Lyons, „Termálna správa elektroniky elektroniky na nabíjacích staniciach elektrických vozidiel“, IEEE Transakcie na Power Electronics, roč. 34, nie. 10, str. 9671 - 9682, október 2019.
- J. Wang, „Prehľad technológií tepelného riadenia pre nabíjačky elektrických vozidiel“, Journal of Power Sources, roč. 436, 2019, s. 226924.
- M. Ehsani, Y. Gao a A. Emadi, „Modern Electric, Hybrid Electric a Fuel Cell Vozidlá: Základy, teória a dizajn,“ CRC Press, 2018.