קירור נוזלי טעינת יתר, שקע חדש לטכנולוגיית טעינה

"קילומטר לשנייה וטווח נסיעה של 200 ק"מ לאחר 5 דקות של טעינה." ב-27 בפברואר, בכנס Huawei China Digital Energy Partner Conference 2024, Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (המכונה להלן "Huawei Digital Energy"), פרסמה תוכנית מקוררת נוזל מלאה של תחנת הטעינה העל טוענת "להפוך חווית טעינת תדלוק מציאותית". על פי התוכנית, Huawei Digital Energy תבנה בשנת 2024 יותר מ-100,000 ערימות הטענת-על מקורר נוזלי של Huawei ביותר מ-340 ערים וכבישים מהירים ברחבי המדינה כדי ליצור "רשת אחת לערים", "רשת אחת למהירויות גבוהות" ו "רשת חשמל אחת". רשת טעינה "ידידותית". למעשה, Huawei הוציאה מוצר מגדש על מקורר נוזלי כבר באוקטובר בשנה שעברה, והשלימה את הפריסה של מספר אתרי הדגמה עד כה.

במקרה, NIO הודיעה רשמית בסוף השנה שעברה כי היא הוציאה ערימת טעינה חדשה בנפח 640kW מקורר נוזלי לחלוטין. ערימת הטעינה המהירה במיוחד מצוידת באקדח הטענה מקורר נוזל השוקל 2.4 קילוגרם בלבד ויושק רשמית כבר באפריל השנה. עד כה, אנשים רבים קראו לשנת 2024 שנת הפיצוץ של מגדשי-על מקוררים בנוזל מלא. לגבי הדבר החדש הזה, אני חושב שלכולם יש עדיין שאלות רבות: מהי בעצם טעינת יתר מקורר נוזל? מה היתרונות הייחודיים שלו? האם קירור נוזלי יהפוך לכיוון הפיתוח המיינסטרימי של טעינת-על בעתיד?

01

טעינה יעילה ומהירה יותר

"עד כה, אין הגדרה סטנדרטית אחידה למה שנקרא מגדש-על מקורר נוזלי לחלוטין." ווי דונג, מהנדס במעבדה לטכנולוגיה של מיקרואלקטרוניקה של אוניברסיטת שיאן לטכנולוגיה, סיפר לכתב מ-China Automotive News. במונחים של הדיוט, טעינת ערימה של מגדש-על מקורר נוזלים היא טכנולוגיה המשתמשת במחזור נוזלים כדי להסיר במהירות את החום שנוצר במהלך תהליך הטעינה על ידי רכיבים מרכזיים כגון מודולי טעינה, כבלים וראשי אקדח טעינה. הוא משתמש במשאבת כוח ייעודית כדי להניע את זרימת נוזל הקירור, ובכך לפזר חום ולאפשר לציוד הטעינה לשמור על פעולה יעילה. נוזל הקירור בערימות מוגדשות מקוררות נוזל לחלוטין אינו מים רגילים, אלא מכיל בעיקר אתילן גליקול, מים, תוספים וחומרים אחרים. לגבי הפרופורציה, זה הסוד הטכני של כל חברה. נוזל קירור יכול לא רק לשפר את היציבות ואת אפקט הקירור של הנוזל, אלא גם להפחית קורוזיה ונזקים לציוד. עליכם לדעת ששיטת פיזור החום משפיעה רבות על ביצועי ציוד הטעינה. על פי חישובים תיאורטיים, אובדן החום הנוכחי של ערימות טעינה מהירה DC ​​בעלות הספק גבוה הוא כ-5%. ללא פיזור חום טוב, זה לא רק יאיץ את הזדקנות הציוד, אלא גם יוביל לשיעור כשל גבוה של ציוד טעינה.

בדיוק עם תמיכה של טכנולוגיית פיזור חום מלא בקירור נוזלי, הכוח של ערימות טעינה סופר-טעינה עם קירור נוזלים גבוה בהרבה מזה של ערימות טעינה מהירה קונבנציונליות. לדוגמה, ערימת הטעינה-על מקוררת הנוזל של Huawei היא בעלת הספק מרבי של 600 קילוואט, מה שמאפשר למשתמשים ליהנות מחוויית טעינה מהירה במיוחד של "כוס קפה וטעינה מלאה". "למרות שהזרם והעוצמה של מגדשי-על מקוררים לחלוטין בנוזלים שונים כיום, כולם חזקים יותר ממטענים מהירים ומגדשי-על רגילים." זנג שין, פרופסור באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה בבייג'ינג, אמר לכתב מ-China Automotive News, נכון לעכשיו, ההספק של ערימות טעינה מהירה רגילות הוא בדרך כלל סביב 120kW, וערימות טעינה רגילות הן בסביבות 300kW. העוצמה של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מבית Huawei ו-NIO יכולה להגיע עד ל-600kW. בנוסף, לערימת הטעינת העל מקוררת הנוזל של Huawei יש גם פונקציות זיהוי והתאמה אינטליגנטיות. זה יכול להתאים אוטומטית את הספק המוצא והזרם בהתאם לדרישות התעריף של ערכות הסוללות של דגמים שונים, ולהשיג שיעור הצלחה של טעינה בודדת של עד 99%.

"ההתחממות של כלונסאות מוגדשות מקוררות במלואן הניעה גם את הפיתוח של כל שרשרת התעשייה." לדברי Hu Fenglin, חוקר במרכז הטכנולוגיה החדשנות באנרגיה של המכון לטכנולוגיה מתקדמת שנזן, ניתן לחלק באופן גס את הרכיבים הנדרשים לערימות מוגדשות מקוררות נוזלים לרכיבי ציוד טעינת יתר, רכיבים מבניים כלליים, טעינה מהירה במתח גבוה. חומרים ורכיבים אחרים, כולל רכיבי חישה חכמים, שבבי סיליקון קרביד, משאבות כוח, נוזלי קירור, כמו גם מודולים מקוררים נוזליים, אקדחי טעינה מקוררים נוזלים וטעינה לרובם דרישות ביצועים מחמירות יותר ועלויות גבוהות יותר מהרכיבים המשמשים בערימות טעינה קונבנציונליות.

02

ידידותי לשימוש, מחזור חיים ארוך יותר

בהשוואה לערימות טעינה רגילות וערימות טעינה מהירה/סופר קונבנציונלית, ערימות טעינה סופר מקוררות נוזלים לא רק נטענות מהר יותר, אלא גם בעלות יתרונות רבים. "אקדח הטעינה של מגדש העל מקורר הנוזל של Huawei הוא קל מאוד, ואפילו בעלות מכוניות עם כוח מועט יכולות להשתמש בו בקלות, בניגוד לאקדחי הטעינה הקודמים שהיו מגושמים". אמר ג'ואו שיאנג, בעל מכונית חשמלית בצ'ונגצ'ינג.

"היישום של סדרה של טכנולוגיות חדשות, חומרים חדשים ומושגים חדשים מעניק לערימות הטעינה-על מקוררות נוזלים יתרונות לערימות הטעינה הקונבנציונליות שלא יוכלו להשתוות אליהם בעבר." Hu Fenglin אמר שעבור ערימות הטעינה-על מקוררות נוזלים, הזרם וההספק יותר גדולים פירושו טעינה מהירה יותר. בדרך כלל, החימום של כבל הטעינה הוא פרופורציונלי לריבוע הזרם. ככל שזרם הטעינה גדול יותר, כך החימום של הכבל גדול יותר. כדי להפחית את כמות החום שנוצר על ידי הכבל ולמנוע התחממות יתר, יש להגדיל את שטח החתך של החוט, מה שאומר שאקדח הטעינה וכבל הטעינה כבדים יותר. המגדש מקורר נוזל מלא פותר את בעיית פיזור החום ומשתמש בכבלים בעלי שטחי חתך קטנים יותר כדי להבטיח העברת זרמים גדולים יותר. לכן, הכבלים של כלונסאות הטעינה המקוררות בנוזל הם דקים וקלים יותר מאלו של כלונסאות הטעינה הקונבנציונליות, וגם אקדחי הטעינה קלים יותר. לדוגמה, אקדח הטעינה של ערימות הטעינה המקוררות במלואן של NIO שוקל רק 2.4 קילוגרמים, וזה הרבה יותר קל מערימות טעינה קונבנציונליות. הערימה קלה בהרבה ומביאה חווית משתמש טובה יותר, במיוחד לבעלי רכב, הנוחה יותר לשימוש.

"היתרון של ערימות הטעינה מלאות מקוררות נוזל הוא שהן בטוחות יותר." ווי דונג אמר שבעבר, רוב ערימות הטעינה השתמשו בשיטות קירור טבעי, קירור אוויר ושיטות אחרות, מה שהצריך חורי אוורור בחלקים הרלוונטיים של ערימת הטעינה, מה שגרם בהכרח לאוויר התערבב באבק, אפילו חלקיקי מתכת עדינים, תרסיס מלח. ואדי מים חודרים לחלק הפנימי של ערימת הטעינה ונספג על פני השטח של רכיבים חשמליים, מה שמוביל לבעיות כמו ביצועי בידוד מערכת מופחתים, פיזור חום לקוי, יעילות טעינה מופחתת וקיצור חיי הציוד. לעומת זאת, שיטת קירור הנוזל המלא יכולה להשיג כיסוי מלא, לשפר את הבידוד והבטיחות ולאפשר לערימת הטעינה להגיע לרמה גבוהה יותר של ביצועים אטומים לאבק ועמיד למים סביב תקן החשמל הבינלאומי IP65, עם אמינות גבוהה יותר. יתרה מכך, לאחר נטישת העיצוב מרובי מאוורר מקורר האוויר, רעש ההפעלה של ערימת הטעינת העל מקוררת הנוזל הצטמצם משמעותית, מ-70 דציבלים בערימת הטעינה המקוררת באוויר לכ-30 דציבלים, הקרובים ללחישה. , הימנעות מהצורך בטעינה מהירה באזורי מגורים בעבר. היה מצב מביך של תלונות בגלל רעש חזק בלילה.

עלויות תפעול נמוכות יותר ומחזורי עלויות התאוששות קצרים יותר הם גם אחד היתרונות של כלונסאות מוגדשות בקירור מלא של נוזלים. זנג שין אמר כי לערימות הטעינה המסורתיות מקוררות אוויר יש בדרך כלל תוחלת חיים של לא יותר מ-5 שנים, אך תקופות החכירה הנוכחיות לפעילות עמדות הטעינה הן לרוב 8 עד 10 שנים, מה שאומר שלפחות נדרשת השקעה מחדש במהלך מחזור הפעולה. של התחנה. החלף את התקן הטעינה הראשי. חיי השירות של ערימות טעינה מקוררות נוזלים הם בדרך כלל יותר מ-10 שנים. לדוגמה, חיי העיצוב של ערימות הטעינה העל מקוררות נוזלים של Huawei הם יותר מ-15 שנים, מה שיכול לכסות את כל מחזור החיים של התחנה. יתרה מכך, בהשוואה לערימות הטענה באמצעות מודולים מקוררים באוויר הדורשים פתיחה תכופה של ארונות להסרת אבק ותחזוקה, ערימות הטענה מקוררות נוזלים צריכות להישטף רק לאחר שהצטבר אבק ברדיאטור החיצוני, מה שהופך את התחזוקה לפשוטה.

ביחד, עלות מחזור החיים המלא של מגדש-על מקורר נוזלים נמוכה מזו של ציוד טעינה מקורר אוויר מסורתי. עם היישום והקידום של כלונסאות סופר-טעונות מקוררות נוזלים, היתרונות הכלכליים המקיפים שלה יהפכו ברורים יותר ויותר.

03

לשוק יש סיכויים מזהירים והתחרות מתחממת

למעשה, עם העלייה המתמשכת בקצב החדירה של רכבי אנרגיה חדשים והפיתוח המהיר של תשתיות תומכות כמו כלונסאות טעינה, כלונסאות הטעינה מקוררות נוזלים הפכו למוקד התחרות בענף. חברות רבות של רכבי אנרגיה חדשים, חברות כלונסאות טעינה, חברות טכנולוגיה וכו' החלו במחקר ופיתוח טכנולוגי ופריסה של כלונסאות הטעינה בקירור מלא של נוזלים.

טסלה היא חברת הרכב הראשונה בתעשייה שפרסה ערימות הטעינה-על מקוררות נוזל בקבוצות. ערימות הטעינה העל של ה-V3 שלה מאמצות עיצוב מקורר נוזלים, מודולי טעינה מקוררים ונוזל אקדחי טעינה מקוררים. כוח הטעינה המרבי של אקדח בודד הוא 250 קילוואט. דווח כי טסלה פרסה בהדרגה תחנות טעינת-על חדשות V4 מקוררות נוזלים ברחבי העולם מאז השנה שעברה. תחנת הטעינה הראשונה של אסיה V4 הושקה בהונג קונג, סין, באוקטובר אשתקד, ובקרוב תיכנס לשוק היבשתי. דווח כי הספק הטעינה המקסימלי התיאורטי של ערימת הטעינה הזו הוא 615kW, אשר שווה ערך לביצועים של ערימות הטעינה העל מקוררות נוזלים של Huawei ו-NIO. נראה שהתחרות בשוק על ערימות הטענה מקוררות נוזלים החלה בשקט.

"באופן כללי, למגדשי-על מקוררים מלאים יש יכולות טעינה בעוצמה גבוהה, ויעילות הטעינה השתפרה מאוד, מה שיכול למעשה להקל על חרדת הטעינה של המשתמשים." בראיון עם כתב מ-China Automotive News, הוא אמר, עם זאת, נכון לעכשיו, מגדשי-על מקוררים במלואם בנוזל ערימות טעינת יתר מוגבלות בהיקף היישום, מה שגורם לעלויות גבוהות יותר. יתרה מכך, מאחר וטעינה בהספק גבוה דורשת אופטימיזציה של ניהול בטיחות סוללות החשמל והגדלת פלטפורמת המתח של הרכב, העלות תגדל גם היא ב-15% עד 20%. בסך הכל, הפיתוח של טכנולוגיית טעינה בעוצמה גבוהה דורש התייחסות מקיפה של גורמים כגון ניהול בטיחות רכב, יכולת שליטה עצמאית של התקני מתח גבוה ועלות. זהו תהליך שלב אחר שלב.

"העלות הגבוהה יותר של ערימות הטעינה-על מקוררות נוזל היא אחד המכשולים המעשיים המעכבים את הקידום שלה בקנה מידה גדול." Hu Fenglin אמר כי העלות הנוכחית של כל ערימת טעינת על של Huawei היא כ-600,000 יואן. בשלב זה, עסקים קטנים ובינוניים עוסקים בדרך כלל בעסקי הטעינה. זה כמעט קשה להתחרות. עם זאת, בסיכויי הפיתוח ארוכי הטווח, עם הרחבת האפליקציות והפחתת העלויות, היתרונות הרבים של כלונסאות מוגדשות מקוררות בנוזל מלא יתבררו בהדרגה. הדרישה הנוקשה של המשתמשים והשוק לטעינה בטוחה, מהירה ומהירה תביא מרחב רחב יותר לפיתוח של ערימות הטעינה-על מקוררות נוזל לחלוטין.

דו"ח מחקר שפורסם לאחרונה על ידי CICC הצביע על כך שטעינת יתר של קירור נוזלי מניעה את שדרוג הרשת התעשייתית, וגודל השוק המקומי צפוי להגיע לכמעט 9 מיליארד יואן בשנת 2026. מונע על ידי חברות רכב, חברות אנרגיה וכו'. ציפיתי בתחילה שמספר תחנות הטעינה ביתיות מקוררות נוזל יגיע ל-45,000 בשנת 2026.

Zeng Xin גם ציין כי בשנת 2021, יהיו פחות מ-10 דגמים בשוק המקומי התומכים בטעינת יתר; בשנת 2023, יהיו יותר מ-140 דגמים התומכים בטעינת יתר, ויהיו יותר בעתיד. זה לא רק שיקוף ריאלי של הקצב המואץ של העבודה והחיים של אנשים בחידוש האנרגיה לרכבי אנרגיה חדשים, אלא גם משקף את מגמת ההתפתחות של הביקוש בשוק. בשל כך, סיכויי הפיתוח של ערימות טעינה-על מקוררות נוזלים כל כך מבטיחים.