Зарядка электромобиля с жидкостным охлаждением: выбор между водой и маслом

Почему жидкостное охлаждение на столе
Сильный ток создаёт тепло в проводниках и контактных поверхностях. Если это тепло не отводить, температура повышается, сопротивление контакта увеличивается, а кабели становятся тяжёлыми и жёсткими при попытке решить эту проблему с помощью увеличения содержания меди. Замкнутый жидкостный контур отводит тепло от разъёма/кабеля к радиатору, благодаря чему мощность остаётся высокой, а эксплуатационные характеристики — удобными.

Два маршрута в одном представлении

На водной основе (водно-гликолевый)
Высокая удельная теплоёмкость и повышенная теплопроводность. Отлично подходит для объёмного переноса тепла. Поскольку водно-гликолевая смесь проводит электричество, она остаётся за изолированной границей; тепло проникает через границу раздела в охлаждающую жидкость. Поведение потока в холодную погоду, как правило, предсказуемо при правильном подборе смеси и материалов.

Разлагаемое синтетическое масло
Обладает собственной теплоизоляцией, поэтому некоторые конструкции позволяют приблизить его к горячим точкам. Удельная теплоёмкость и теплопроводность ниже, чем у водно-гликолевых систем, поэтому система компенсирует это за счёт площади поверхности, управления расходом или управления рабочим циклом. Многие масла загустевают сильнее при низких температурах; разработаны для пуска и эксплуатации в зимнее время.

Что внутри цикла
Насосная установка с насосом, радиатором/вентилятором и резервуаром → гибкие шланги, проложенные через кабель и рукоятку → датчики уровня жидкости, температуры и давления → программное обеспечение станции, отслеживающее тенденции и подающее сигналы тревоги. Различная длина кабелей влияет на гидравлическое сопротивление; более длинные линии требуют большего напора насоса и тщательной прокладки.

Снимок недвижимости

Как выбрать: простой путь

Начните с нагрузки, а не с заголовков
Определите текущий диапазон, который вы будете видеть большую часть дня (не в пик маркетинговой активности), типичную продолжительность сеанса и то, следуют ли сеансы один за другим. Это определит количество тепла, которое необходимо отводить каждую минуту, и «время восстановления» между сеансами.

Карта климата и ограждений
В регионах с очень холодным климатом необходимо учитывать вязкость при запуске, прокладку трубопроводов и характеристики прогрева. Горячий, пыльный или солёный воздух требует беспрепятственного воздушного потока и соблюдения правил фильтрации в радиаторе.

Решите, насколько близко может пройти охлаждающая жидкость
Если вам необходимо, чтобы охлаждающая жидкость находилась в непосредственной близости от точек нагрева, изоляционные масла упрощают электрическую часть; если же вы предпочитаете прочную изолированную границу и максимальный перенос тепла на литр, то водно-гликолевая смесь станет для вас идеальным решением.

Проверьте напор насоса и потери в линии.
Длина кабелей и шлангов, изгибы и быстроразъёмные соединения создают сопротивление. Убедитесь, что насос может поддерживать заданный расход при таком сопротивлении. Как правило, конструкция сильноточных кабелей рассчитана на давление в несколько бар от доступного напора насоса; многие системы для кабелей быстрой зарядки работают в диапазоне нескольких бар, что позволяет комфортно работать в длинных каналах и каналах малого диаметра.

Выбирайте радиатор по мощности рекуперации, а не только по пиковой мощности.
Вы проектируете с учётом повторяемости: стабильной температуры в течение последовательных сеансов. Выбирайте мощность охлаждения так, чтобы система возвращалась к стабильному базовому уровню достаточно быстро, учитывая трафик вашего объекта.

Сценарий → фокус → инженерный ход

Рабочий пример

На объекте проводится множество сеансов с высоким уровнем тока. Резистивные потери в кабелях и контактных интерфейсах приводят к выделению тепла. Q которые должны быть удалены петлей.

Контур отводит тепло, повышая температуру охлаждающей жидкости по всему сегменту кабеля и отводя ее в радиатор.

Если среднее количество отводимого тепла составляет от сотен ватт до нескольких киловатт (типично для мощных проводов при постоянной нагрузке), то при повышении температуры охлаждающей жидкости на 5–10 °C вы переходите на уровень порядка 0,02–0,2 кг/с Водно-гликолевой смеси. Для масла ожидается более высокий массовый расход (или более высокая ΔT, или большая площадь поверхности) для перемещения того же количества тепла из-за более низкой удельной теплоёмкости и проводимости.

Более длинные шланги и более узкие проходы требуют большего напора насоса для поддержания необходимого расхода. Рассчитывайте напор насоса с запасом, чтобы расход не падал из-за нагрузки на фильтры или износа трубопроводов.

Мониторинг, который фактически предотвращает простои

Тенденция температурыНе гонитесь за порогом. Медленный рост при той же нагрузке говорит о «загрязнении» контура (небольшие утечки, воздух, засорение фильтра, износ вентилятора).

Следите за уровнем и давлением одновременно.. Стабильный уровень, но падающее давление указывают на ограничения; падающий уровень с шумным давлением указывает на подсасывание воздуха или просачивание.

Состояние инструмента Важно. Уставший вентилятор или насос всё ещё «работает», но температурная кривая покажет, что он затухает.

Закрытие сигнализации Сигнал должен быть видимым. Это не сигнал тревоги, пока кто-то его не получит и не отреагирует.

Соблюдение требований как три линии защиты
Материалы и геометрия, которые удерживают охлаждающую жидкость и проводники на своих дорожках → датчики в реальном времени с резервированием для температуры/уровня/давления → сигналы тревоги станции, которые доходят до ответственных групп с четкой передачей для решения проблемы.

Ввод в эксплуатацию и текущий уход
Правильно заполняйте и провентилируйте контур; убедитесь, что температура, уровень и давление корректно отображаются в программном обеспечении станции; проверьте шланги на наличие точек трения; следите за чистотой контактов; регистрируйте результаты быстрых проверок. Небольшие процедуры предотвращают серьёзные проблемы.

Вода против масла

Выбирать водно-гликолевый когда основным приоритетом является передача большого количества тепла и предсказуемый поток в холодную погоду, а изолированная граница теплообмена соответствует философии вашего проекта.

Выбирать синтетическое масло когда электрическая изоляция охлаждающей жидкости стратегически полезна, можно спроектировать ее с учетом вязкости при холодном пуске и желательно ближе к горячим точкам без дополнительной изолированной стенки.

Ключевые выводы
Проектируйте с учётом тока, который вы фактически получаете, климата, в котором вы живёте, и частоты вашего движения. Выберите охлаждающую жидкость, соответствующую этим реалиям, задайте разумные запасы для насоса и радиатора и следите за тенденциями. Делайте это правильно, и быстрая зарядка будет быстрой, стабильной и простой в использовании — от сеанса к сеансу.