Течно хлађење наспрам ваздушног хлађења за високо{1}}ормане за пуњење једносмерном струјом: коју технологију треба да изаберете?

Како домет вожње нових енергетских возила (НЕВ) наставља да се повећава-и са растућом потражњом за брзом допуном енергије у сервисним подручјима аутопутева, логистичким парковима, аутобуским депоима и великим-станицама за пуњење-високе-једносмерном струјом, пуњење једносмерном струјом велике снаге се појављује као кључни правац развоја инфраструктуре пуњења за НЕВ.

 

У поређењу са стандардном{0}}опремом за пуњење мале снаге, системи за пуњење једносмерном струјом велике{1}}е снаге морају да пренесу више енергије за краће време; сходно томе, компоненте као што су модули за пуњење, уређаји за напајање, сабирнице, конектори и каблови за пуњење су изложени већим термичким оптерећењима.

У том контексту, технологија управљања топлотом је постала критичан фактор у дизајну{0}}ормана за пуњење једносмерном струјом велике снаге.

Тренутно,{0}}опрема за пуњење велике снаге првенствено користи две методе управљања топлотом:

 

· Ваздушно хлађење
· Течно хлађење

 

Дакле, које су тачно разлике између ваздушног и течног хлађења? Зашто течно хлађење добија све већи значај у ДЦ брзом пуњењу? И како направити прави избор приликом куповине ових ормара?

 

 

Основна функција ормарића за једносмерно пуњење велике{0}}е снаге је да конвертује наизменичну струју из мреже у једносмерну снагу погодну за вучне батерије нових енергетских возила.

 

Основни процес конверзије енергије може се сажети на следећи начин:

 

Мрежа наизменичне струје → Модул за напајање → ДЦ излаз → Диспензер за пуњење → ЕВ батерија

 

Током овог процеса, компоненте унутар енергетског модула-као што су полупроводнички уређаји, индуктори, кондензатори, трансформатори и друга енергетска електроника-генеришу топлоту.

 

Иако се модерни модули за пуњење могу похвалити високом ефикасношћу конверзије, у системима за пуњење који раде на нивоу од стотина--киловата, чак и мали проценат губитка ефикасности може довести до значајног апсолутног топлотног оптерећења.

 

На пример, када систем пуњења велике{0}}е снаге непрекидно испоручује стотине киловата енергије, топлота која се генерише унутрашњим губицима мора да се непрекидно расипа; у супротном, могу се појавити следећи проблеми:

 

· Растуће температуре енергетских компоненти
· Смањена ефикасност пуњења
· Ограничења излазне снаге
· Компромитован животни век компоненти
· Активирање механизама заштите система
· Смањена стабилност током дужег рада

 

Због тога, за орман за једносмерно пуњење велике{0}}е снаге, систем за хлађење није само помоћна компонента већ критични елемент који одређује трајну излазну способност опреме.

 

 

Ваздушно{0}}хлађени орман за једносмерно пуњење користи ваздух као медијум за хлађење да одведе топлоту која се ствара унутар опреме у околину преко компоненти као што су вентилатори, хладњаци и ваздушни канали.

 

Типичан систем{0}}са ваздушним хлађењем обично укључује:

 

·Вентилатор за хлађење
· Расхладни елемент
· Ваздушни канал
· Филтер за ваздух
· Сензор температуре
· Вентилационе конструкције

 

Његов основни принцип рада је:

 

Генерисање топлоте → Расхладни елемент → Принудни проток ваздуха → Расипање топлоте → Ваздух околине

 

Вентилатори покрећу ваздух преко енергетских модула и хладњака, преносећи топлоту из опреме.

Овај приступ има релативно зрео дизајн и остаје веома практичан за опрему за пуњење једносмерном струјом средње снаге-и апликације са одговарајућим условима окружења.

 

 

Течно{0}}хлађени орман за једносмерно пуњење користи расхладну течност као медијум за пренос топлоте.

 

У поређењу са ваздухом, течност која циркулише кроз посебно дизајнирану расхладну петљу може ефикасније да пренесе топлоту која се ствара унутар опреме у измењивач топлоте за накнадну дисипацију у околину.

 

Типичан систем са{0}}хлађењем течношћу може да обухвата:

 

· Пумпа расхладне течности
· Расхладна плоча
· Размењивач топлоте
· Радијатор
· Резервоар расхладне течности
· Сензор температуре
· Сензор протока
· Систем за праћење притиска

 

Основни оперативни процес се може сажети на следећи начин:

 

Модул за напајање → Расхладна плоча → Расхладна течност → Измењивач топлоте → Радијатор → Расипање топлоте

 

У системима за пуњење веће снаге{0}, технологија хлађења течном водом може да се примени не само на модуле за напајање унутар кућишта већ и на -каблове и конекторе за пуњење велике струје.

 

На пример, јавно доступни индустријски подаци показују дистрибуиране системе за пуњење-са енергетским ормаром од 600 кВ упарен са 500 А-кабловима за пуњење хлађеним течношћу-који су дизајнирани да подрже истовремено пуњење за више возила уз динамичку алокацију снаге на основу возила у реалном времену{5}.

 

 

1. Погоднији за дизајне велике густине снаге

Како снага пуњења једносмерном струјом наставља да расте, ормарићи за пуњење захтевају уградњу више или већег{0}}модула енергетске електронике капацитета.

Ако би се једноставно додало више вентилатора и повећао проток ваздуха, питања као што су дизајн унутрашњег протока ваздуха, димензије хладњака, нивои буке и ограничења простора у ормару постали би значајни изазови.

 

Насупрот томе, системи за течно хлађење користе плоче за хлађење и циркулационе петље како би извукли топлоту директно из близине компоненти које{0}}генеришу топлоту, нудећи на тај начин већу флексибилност дизајна за опрему велике густине снаге.

 

2. Олакшава високо{1}}пуњење

Снага пуњења може се једноставно изразити као:

 

P = U × I

 

Другим речима, за дати напон, повећање снаге пуњења захтева већу струју.

Међутим, како се струја повећава, стварање топлоте у проводницима, кабловима и конекторима постаје све израженије.

 

 

Решења за течно хлађење треба да имају приоритет за пројекте са следећим карактеристикама:

 

1. Ултра-станице за ултрабрзо пуњење на аутопуту

Услужне области на аутопуту обично захтевају кратко време задржавања возила, стварајући велику потражњу за могућностима брзог допуњавања енергије.

Када се више возила пуни истовремено, опрема за пуњење може радити под великим оптерећењем током дужих периода, постављајући веће захтеве за системе управљања топлотом.

 

2. Возни парк комерцијалних возила и логистике

Логистичка возила обично раде по дефинисаном распореду са посебним прозорима за пуњење.

За возне паркове којима је потребна брза времена рада, високо{0}}пуњење једносмерном струјом може помоћи да се минимизира време које возила проводе на станицама за пуњење.

Министарство енергетике САД је такође приметило да је брзо пуњење једносмерном струјом погодно за одређене апликације у возном парку где возила треба да се пуне током кратких заустављања.

 

3. Аутобуси и-тешка електрична возила

Аутобуси, камиони, лучка возила и друга комерцијална електрична возила обично имају велике капацитете батерија; сходно томе, инфраструктура за пуњење може захтевати већу излазну снагу и могућност непрекидног рада у дужем временском периоду.

Са развојем-стандарда и система пуњења велике снаге-као што је МЦС-важност технологије хлађења течном водом у апликацијама пуњења велике струје постаје све значајнија.

 

4. Станице за пуњење-високе искоришћености

Ако је станица за пуњење потребна да опслужује велики број возила непрекидно током дана, стварно радно оптерећење опреме може бити далеко веће од оног у типичном канцеларијском или стамбеном окружењу.

 

 

Како потражња за пуњењем нових енергетских возила наставља да расте, системи за пуњење велике{0}}е снаге се развијају у неколико кључних праваца.

 

1. Виша сила

Системи пуњења се померају са традиционалних, нижих нивоа снаге ка капацитетима од стотина киловата или чак опсега мегавата (МВ).

 

2. Већа густина снаге

Конфигурисање више енергетских модула у оквиру истог отиска кабинета поставља веће захтеве за управљање топлотом и конструкцијски дизајн.

 

3. Модуларност

Модуларни енергетски ормари омогућавају конфигурацију различитог броја енергетских модула на основу захтева пројекта, истовремено олакшавајући одржавање и скалабилност снаге.

 

4. Интелигентна алокација снаге

Будуће станице за пуњење неће нужно испоручивати фиксну снагу сваком возилу; уместо тога, снага ће бити динамички додељена на основу фактора као што су стање напуњености возила (СОЦ), захтеви за пуњење{0}}у реалном времену и оптерећење на другим терминалима за пуњење.

 

Тренутно, дистрибуирани системи за пуњење класе 600 кВ- већ користе динамичку алокацију енергије, омогућавајући више возила да деле централизовани енергетски ормар.

 

5. Проширена примена технологије течног хлађења

Вођена потребом за већом снагом и струјом, технологија течног хлађења прошириће се изван енергетских ормара и све више се примењује на компоненте као што су пушке за пуњење, каблови и конектори.