01. "การเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนด้วยของเหลว" คืออะไร?
หลักการทำงาน:
ระบบอัดอากาศแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว คือการติดตั้งช่องทางการไหลเวียนของของเหลวพิเศษระหว่างสายเคเบิลและปืนอัดอากาศ โดยเติมสารหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อนเข้าไปในช่องทางดังกล่าว และสารหล่อเย็นจะถูกหมุนเวียนผ่านปั๊มกำลังเพื่อระบายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการอัดอากาศ
ส่วนจ่ายไฟของระบบใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว และไม่มีการแลกเปลี่ยนอากาศกับสภาพแวดล้อมภายนอก จึงสามารถออกแบบให้ได้มาตรฐาน IP65 ในขณะเดียวกัน ระบบยังใช้พัดลมขนาดใหญ่ในการระบายความร้อน โดยมีเสียงรบกวนต่ำและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูง
02. ข้อดีของการเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนด้วยของเหลวมีอะไรบ้าง?
ข้อดีของการเพิ่มประสิทธิภาพระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว:
1. กระแสไฟสูงขึ้นและความเร็วในการชาร์จเร็วขึ้น กระแสไฟขาออกของ...กองชาร์จข้อจำกัดของการชาร์จกระแสสูงคือสายไฟของปืนชาร์จ สายทองแดงภายในสายไฟของปืนชาร์จนำไฟฟ้า และความร้อนที่เกิดขึ้นจากสายไฟจะแปรผันตรงกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ยิ่งกระแสไฟชาร์จมากเท่าไร ความร้อนที่เกิดขึ้นจากสายไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จึงต้องลดความร้อนลง เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป ต้องเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของสายไฟ และแน่นอนว่าสายไฟของปืนชาร์จก็จะหนักขึ้น ปืนชาร์จมาตรฐาน 250A ในปัจจุบันโดยทั่วไปใช้สายไฟขนาด 80 มม.² ปืนชาร์จโดยรวมมีน้ำหนักมากและงอได้ยาก หากต้องการชาร์จด้วยกระแสไฟที่สูงขึ้น สามารถใช้ปืนชาร์จสองตัวได้ แต่เป็นเพียงมาตรการชั่วคราวในบางสถานการณ์เท่านั้น วิธีแก้ปัญหาขั้นสุดท้ายสำหรับการชาร์จกระแสสูงคือการชาร์จด้วยปืนชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว
ภายในปืนชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวมีสายเคเบิลและท่อน้ำอยู่ สายเคเบิลของปืนชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวขนาด 500Aปืนชาร์จโดยปกติแล้ว ขนาดของท่อส่งน้ำหล่อเย็นจะอยู่ที่เพียง 35 ตารางมิลลิเมตร และความร้อนจะถูกระบายออกไปโดยการไหลของน้ำหล่อเย็นในท่อน้ำ เนื่องจากท่อส่งน้ำมีขนาดบาง ปืนอัดแรงดันแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงมีน้ำหนักเบากว่าปืนอัดแรงดันแบบทั่วไปถึง 30-40% ปืนอัดแรงดันแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวยังต้องติดตั้งชุดระบายความร้อน ซึ่งประกอบด้วยถังเก็บน้ำ ปั๊มน้ำ หม้อน้ำ และพัดลม ปั๊มน้ำจะสูบน้ำหล่อเย็นให้ไหลเวียนในท่อส่งน้ำหล่อเย็น นำความร้อนไปยังหม้อน้ำ แล้วพัดลมจะเป่าความร้อนออกไป ทำให้สามารถรับน้ำหนักได้มากกว่าปืนอัดแรงดันแบบระบายความร้อนตามธรรมชาติแบบทั่วไป
2. สายปืนมีน้ำหนักเบา และอุปกรณ์ชาร์จก็มีน้ำหนักเบาเช่นกัน
3. ความร้อนน้อยลง ระบายความร้อนได้เร็ว และมีความปลอดภัยสูง ตัวแท่งประจุของเครื่องชาร์จแบบดั้งเดิมและเครื่องชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวบางส่วนนั้นใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ อากาศจะเข้าสู่ตัวแท่งประจุจากด้านหนึ่ง พัดพาความร้อนจากชิ้นส่วนไฟฟ้าและโมดูลเรียงกระแสออกไป และระบายออกจากตัวแท่งประจุอีกด้านหนึ่ง อากาศจะผสมกับฝุ่นละออง ละอองเกลือ และไอน้ำ และดูดซับอยู่บนพื้นผิวของอุปกรณ์ภายใน ส่งผลให้ฉนวนของระบบไม่ดี การระบายความร้อนไม่ดี ประสิทธิภาพการชาร์จต่ำ และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง สำหรับเครื่องชาร์จแบบดั้งเดิมหรือเครื่องชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวบางส่วน การระบายความร้อนและการป้องกันเป็นสองแนวคิดที่ขัดแย้งกัน หากการป้องกันดี การออกแบบการระบายความร้อนก็จะทำได้ยาก และหากการระบายความร้อนดี การป้องกันก็จะทำได้ยากเช่นกัน
ชุดชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์ใช้โมดูลชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ไม่มีท่ออากาศอยู่ด้านหน้าและด้านหลังของโมดูลระบายความร้อนด้วยของเหลว โมดูลนี้อาศัยสารหล่อเย็นที่ไหลเวียนอยู่ภายในแผ่นระบายความร้อนเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนกับภายนอก ดังนั้นส่วนที่ใช้พลังงานของชุดชาร์จจึงสามารถปิดสนิทเพื่อลดการกระจายความร้อนได้ แผงระบายความร้อนอยู่ภายนอก และความร้อนจะถูกส่งไปยังแผงระบายความร้อนผ่านสารหล่อเย็นภายใน และอากาศภายนอกจะเป่าความร้อนออกจากพื้นผิวของแผงระบายความร้อน โมดูลชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวและอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในชุดชาร์จไม่มีการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก จึงทำให้ได้รับการป้องกันระดับ IP65 และมีความน่าเชื่อถือสูงขึ้น
4. เสียงรบกวนขณะชาร์จต่ำและระดับการป้องกันที่สูงขึ้น แท่นชาร์จแบบดั้งเดิมและแท่นชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวบางส่วนมีโมดูลระบายความร้อนด้วยอากาศในตัว โมดูลระบายความร้อนด้วยอากาศเหล่านี้สร้างขึ้นด้วยพัดลมขนาดเล็กความเร็วสูงหลายตัว และเสียงรบกวนขณะทำงานจะสูงกว่า 65 เดซิเบล นอกจากนี้ยังมีพัดลมระบายความร้อนบนตัวแท่นชาร์จอีกด้วย ปัจจุบัน แท่นชาร์จที่ใช้โมดูลระบายความร้อนด้วยอากาศ เมื่อทำงานเต็มกำลัง เสียงรบกวนโดยทั่วไปจะสูงกว่า 70 เดซิเบล ซึ่งไม่ค่อยมีผลกระทบในเวลากลางวัน แต่รบกวนมากในเวลากลางคืน ดังนั้น เสียงดังที่สถานีชาร์จจึงเป็นปัญหาที่ผู้ประกอบการร้องเรียนมากที่สุด หากได้รับการร้องเรียน พวกเขาต้องแก้ไขปัญหา แต่ค่าใช้จ่ายในการแก้ไขสูงและผลลัพธ์มีจำกัด ในที่สุด พวกเขาต้องลดกำลังไฟเพื่อลดเสียงรบกวน
ชุดชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์ใช้สถาปัตยกรรมระบายความร้อนแบบสองวงจร โมดูลระบายความร้อนด้วยของเหลวภายในอาศัยปั๊มน้ำในการขับเคลื่อนการไหลเวียนของสารหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อน และถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นจากโมดูลไปยังแผงระบายความร้อน การระบายความร้อนภายนอกทำได้โดยพัดลมความเร็วต่ำปริมาณลมสูงหรือเครื่องปรับอากาศ ความร้อนจะถูกระบายออกจากอุปกรณ์ และเสียงของพัดลมที่มีความเร็วต่ำและปริมาณลมมากนั้นต่ำกว่าพัดลมขนาดเล็กที่มีความเร็วสูงมาก ชุดชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์ยังสามารถใช้การออกแบบระบายความร้อนแบบแยกส่วนได้ คล้ายกับเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน โดยวางหน่วยระบายความร้อนไว้ห่างจากจุดศูนย์กลาง และยังสามารถแลกเปลี่ยนความร้อนกับสระน้ำและน้ำพุเพื่อให้ระบายความร้อนได้ดีขึ้นและลดต้นทุนด้านเสียงรบกวนได้อีกด้วย
5. ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของต่ำ
ต้นทุนของอุปกรณ์ชาร์จที่สถานีชาร์จต้องพิจารณาจากต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน (TCO) ของชุดชาร์จ โดยทั่วไปแล้ว อายุการใช้งานของชุดชาร์จแบบดั้งเดิมที่ใช้โมดูลชาร์จระบายความร้อนด้วยอากาศจะไม่เกิน 5 ปี แต่ระยะเวลาเช่าสำหรับการดำเนินงานสถานีชาร์จในปัจจุบันอยู่ที่ 8-10 ปี ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ชาร์จจะต้องถูกเปลี่ยนอย่างน้อยหนึ่งครั้งในระหว่างวงจรการใช้งานของสถานี ในทางกลับกัน อายุการใช้งานของชุดชาร์จระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์นั้นอย่างน้อย 10 ปี ซึ่งสามารถครอบคลุมวงจรชีวิตทั้งหมดของสถานีได้ ในขณะเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับชุดชาร์จที่ใช้โมดูลระบายความร้อนด้วยอากาศที่ต้องเปิดตู้เพื่อกำจัดฝุ่น บำรุงรักษา และดำเนินการอื่นๆ บ่อยครั้ง ชุดชาร์จระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์นั้นต้องการเพียงแค่การล้างทำความสะอาดเมื่อมีฝุ่นสะสมในหม้อน้ำภายนอก ทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น
ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ของระบบชาร์จไฟแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์นั้นต่ำกว่าระบบชาร์จไฟแบบดั้งเดิมที่ใช้โมดูลชาร์จไฟแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ และด้วยการใช้งานระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างแพร่หลายในวงกว้าง ข้อได้เปรียบด้านความคุ้มค่าก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้น
03. สถานการณ์ตลาดของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเพิ่มประสิทธิภาพ
จากข้อมูลล่าสุดของ China Charging Alliance พบว่า ในเดือนกุมภาพันธ์ 2023 มีสถานีชาร์จสาธารณะเพิ่มขึ้น 31,000 แห่ง เมื่อเทียบกับเดือนมกราคม 2023 คิดเป็นเพิ่มขึ้น 54.1% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า ณ เดือนกุมภาพันธ์ 2023 หน่วยงานสมาชิกของพันธมิตรได้รายงานจำนวนสถานีชาร์จสาธารณะรวมทั้งสิ้น 1.869 ล้านแห่ง ซึ่งรวมถึงสถานีชาร์จใหม่ 796,000 แห่งกองชาร์จ DCและ 1.072 ล้านแท่นชาร์จ AC.
ในความเป็นจริงแล้ว เนื่องจากอัตราการใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และสิ่งอำนวยความสะดวกสนับสนุนต่างๆ เช่น สถานีชาร์จก็พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีการชาร์จเร็วแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงกลายเป็นจุดสนใจของการแข่งขันในอุตสาหกรรม บริษัทผู้ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่และบริษัทผู้ผลิตสถานีชาร์จหลายแห่งจึงเริ่มดำเนินการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและวางแผนระบบชาร์จเร็วเช่นกัน
เทสลาเป็นบริษัทรถยนต์รายแรกในอุตสาหกรรมที่ติดตั้งสถานีชาร์จเร็วแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นจำนวนมาก ปัจจุบัน เทสลาได้ติดตั้งสถานีชาร์จเร็วมากกว่า 1,500 แห่งในประเทศจีน โดยมีหัวชาร์จเร็วรวมทั้งหมด 10,000 หัว สถานีชาร์จเร็ว Tesla V3 ใช้การออกแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์ ทั้งโมดูลการชาร์จและหัวชาร์จ หัวชาร์จแต่ละหัวสามารถชาร์จได้สูงสุด 250 กิโลวัตต์/600 แอมป์ ซึ่งสามารถเพิ่มระยะทางการขับขี่ได้ 250 กิโลเมตรใน 15 นาที รุ่น V4 กำลังจะถูกติดตั้งเป็นจำนวนมาก โดยหัวชาร์จจะเพิ่มกำลังการชาร์จเป็น 350 กิโลวัตต์ต่อหัว
ต่อมา Porsche Taycan ได้เปิดตัวสถาปัตยกรรมไฟฟ้าแรงดันสูง 800V เป็นครั้งแรกของโลก และรองรับการชาร์จเร็วพลังงานสูง 350kW; รถยนต์รุ่นพิเศษ Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 รุ่นลิมิเต็ดเอดิชั่นทั่วโลก มีกระแสไฟสูงสุด 600A แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 800V และกำลังการชาร์จสูงสุด 480kW; GAC AION V มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดถึง 1000V กระแสไฟสูงสุด 600A และกำลังการชาร์จสูงสุด 480kW; และ Xiaopeng G9 รถยนต์ที่ผลิตจำนวนมากที่มีแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าซิลิคอนคาร์ไบด์ 800V เหมาะสำหรับการชาร์จเร็วพิเศษ 480kW
04. แนวโน้มในอนาคตของการเพิ่มประสิทธิภาพระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจะเป็นอย่างไร?
เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับการชาร์จเร็วยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่มีศักยภาพสูงและมีโอกาสพัฒนาอย่างกว้างขวาง การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ยอดเยี่ยมสำหรับการชาร์จกำลังสูง ทั้งในและต่างประเทศไม่มีปัญหาทางเทคนิคในการออกแบบและการผลิตแหล่งจ่ายไฟสำหรับแท่นชาร์จกำลังสูง สิ่งที่จำเป็นต้องแก้ไขคือการเชื่อมต่อสายเคเบิลจากแหล่งจ่ายไฟแท่นชาร์จกำลังสูงไปยังปืนชาร์จ
อย่างไรก็ตาม อัตราการใช้งานของหัวชาร์จเร็วระบายความร้อนด้วยของเหลวกำลังสูงในประเทศของผมยังต่ำอยู่ เนื่องจากหัวชาร์จระบายความร้อนด้วยของเหลวมีราคาค่อนข้างสูง และหัวชาร์จเร็วจะเข้ามาครองตลาดที่มีมูลค่าหลายแสนล้านหยวนในปี 2025 จากข้อมูลสาธารณะ ราคาเฉลี่ยของหัวชาร์จอยู่ที่ประมาณ 0.4 หยวน/วัตต์ คาดว่าราคาของหัวชาร์จเร็ว 240 กิโลวัตต์จะอยู่ที่ประมาณ 96,000 หยวน จากราคาของสายเคเบิลหัวชาร์จระบายความร้อนด้วยของเหลวที่เปิดเผยในงานแถลงข่าวของ CHINAEVSE ซึ่งอยู่ที่ 20,000 หยวน/ชุด จึงคาดว่าต้นทุนของหัวชาร์จระบายความร้อนด้วยของเหลวคิดเป็นประมาณ 21% ของต้นทุนหัวชาร์จทั้งหมด จึงเป็นส่วนประกอบที่แพงที่สุดรองจากโมดูลชาร์จ คาดว่าเมื่อจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่แบบชาร์จเร็วเพิ่มขึ้น ตลาดสำหรับหัวชาร์จเร็วกำลังสูงก็จะขยายตัวตามไปด้วยกองชาร์จเร็วในประเทศของฉันจะมีมูลค่าประมาณ 133.4 พันล้านหยวนในปี 2025
ในอนาคต เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูงจะยังคงแพร่หลายมากขึ้นอย่างรวดเร็ว
การพัฒนาและการวางผังเทคโนโลยีการชาร์จเกินกำลังสูงแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวยังคงต้องใช้เวลาอีกนาน จำเป็นต้องอาศัยความร่วมมือจากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ บริษัทผู้ผลิตแบตเตอรี่ บริษัทผู้ผลิตเสาเข็ม และฝ่ายอื่นๆ จึงจะสามารถสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าของจีนได้ดียิ่งขึ้น ส่งเสริมการชาร์จอย่างเป็นระบบและการเปลี่ยนจากรถยนต์เป็นโครงข่ายไฟฟ้า (V2G) ช่วยประหยัดพลังงานและลดการปล่อยมลพิษ ส่งเสริมการพัฒนาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดคาร์บอน และเร่งให้บรรลุเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ "ลดคาร์บอนสองเท่า"
วันที่โพสต์: 4 มีนาคม 2024