01. ¿Qué es la "sobrecarga por refrigeración líquida"?
Principio de funcionamiento:
La sobrealimentación por refrigeración líquida consiste en instalar un canal especial de circulación de líquido entre el cable y la pistola de carga. Se añade refrigerante líquido para la disipación del calor en dicho canal, y este refrigerante circula mediante una bomba de alta potencia para eliminar el calor generado durante el proceso de carga.
La sección de alimentación del sistema utiliza refrigeración líquida para la disipación del calor y, al no haber intercambio de aire con el exterior, logra un grado de protección IP65. Asimismo, el sistema emplea un ventilador de gran caudal para disipar el calor con bajo nivel de ruido y un alto grado de respeto al medio ambiente.
02. ¿Cuáles son las ventajas de la sobrealimentación mediante refrigeración líquida?
Ventajas de la sobrealimentación mediante refrigeración líquida:
1. Mayor corriente y velocidad de carga rápida. La corriente de salida de lapila de cargaLa limitación la impone el cable de la pistola de carga. El cable de cobre dentro de la pistola de carga conduce la electricidad, y el calor generado por el cable es proporcional al cuadrado de la corriente. Cuanto mayor sea la corriente de carga, mayor será el calor generado por el cable. Por lo tanto, debe reducirse. Para evitar el sobrecalentamiento, debe aumentarse la sección transversal del cable, lo que, por supuesto, hará que la pistola sea más pesada. La pistola de carga estándar nacional actual de 250 A generalmente utiliza un cable de 80 mm². La pistola de carga es muy pesada en su conjunto y no es fácil de doblar. Si se desea lograr una carga de corriente mayor, también se puede utilizar la carga con doble pistola, pero esto es solo una solución provisional en situaciones específicas. La solución definitiva para la carga de alta corriente solo puede ser la carga con una pistola de carga refrigerada por líquido.
Dentro del cañón de carga refrigerado por líquido hay cables y tuberías de agua. El cable del cañón de carga refrigerado por líquido de 500 Aarma de cargaEl cable suele tener un diámetro de tan solo 35 mm², y el calor se disipa mediante el flujo de refrigerante en la tubería de agua. Gracias a su delgadez, la pistola de carga refrigerada por líquido es entre un 30 % y un 40 % más ligera que una pistola de carga convencional. Además, la pistola de carga refrigerada por líquido requiere una unidad de refrigeración compuesta por un depósito de agua, una bomba de agua, un radiador y un ventilador. La bomba de agua impulsa el refrigerante para que circule por la línea de la pistola, transfiriendo el calor al radiador, que luego lo expulsa mediante el ventilador, logrando así una mayor capacidad de carga que las pistolas de carga convencionales refrigeradas por aire.
2. El cable de la pistola es más ligero y el equipo de carga es ligero.
3. Menos calor, rápida disipación del calor y alta seguridad. Los cuerpos de los módulos de carga convencionales y semi-enfriados por líquido se enfrían por aire para disipar el calor. El aire entra en el cuerpo del módulo por un lado, expulsa el calor de los componentes eléctricos y los módulos rectificadores, y se disipa por el otro lado. El aire se mezcla con polvo, niebla salina y vapor de agua, y se adsorbe en la superficie de los dispositivos internos, lo que provoca un aislamiento deficiente del sistema, una mala disipación del calor, una baja eficiencia de carga y una vida útil reducida del equipo. Para los módulos de carga convencionales o semi-enfriados por líquido, la disipación del calor y la protección son dos conceptos contradictorios. Si la protección es buena, la disipación del calor será difícil de diseñar, y si la disipación del calor es buena, la protección será difícil de gestionar.
La pila de carga totalmente refrigerada por líquido utiliza un módulo de carga refrigerado por líquido. Este módulo no tiene conductos de aire en la parte frontal ni posterior. El módulo se basa en el refrigerante que circula dentro de la placa refrigerada para intercambiar calor con el exterior. Por lo tanto, la parte de potencia de la pila de carga puede estar completamente cerrada para reducir la disipación de calor. El radiador es externo, y el calor se transfiere a él a través del refrigerante interno, mientras que el aire externo lo disipa en la superficie del radiador. El módulo de carga refrigerado por líquido y los accesorios eléctricos dentro de la pila de carga no tienen contacto con el entorno externo, logrando así una protección IP65 y una mayor fiabilidad.
4. Bajo nivel de ruido durante la carga y mayor nivel de protección. Los puntos de carga convencionales y los puntos de carga semi-enfriados por líquido incorporan módulos de carga refrigerados por aire. Estos módulos cuentan con múltiples ventiladores pequeños de alta velocidad, cuyo nivel de ruido operativo supera los 65 dB. Además, el cuerpo del punto de carga también dispone de ventiladores de refrigeración. Actualmente, cuando los puntos de carga utilizan módulos refrigerados por aire funcionan a plena potencia, el ruido suele superar los 70 dB. Si bien tiene poco impacto durante el día, resulta muy molesto por la noche. Por lo tanto, el ruido excesivo en las estaciones de carga es el principal motivo de queja para los operadores. Ante una queja, deben subsanar el problema. Sin embargo, los costes de subsanación son elevados y el efecto es muy limitado. Finalmente, se ven obligados a reducir la potencia para disminuir el ruido.
El sistema de carga totalmente refrigerado por líquido adopta una arquitectura de disipación de calor de doble ciclo. El módulo interno de refrigeración líquida utiliza una bomba de agua para impulsar la circulación del refrigerante y disipar el calor, transfiriéndolo al radiador de aletas. La disipación de calor externa se logra mediante ventiladores de baja velocidad y alto caudal o sistemas de aire acondicionado. El calor se disipa del dispositivo, y el ruido del ventilador de baja velocidad y gran caudal es mucho menor que el de un ventilador pequeño de mayor velocidad. Los sistemas de carga sobrealimentados totalmente refrigerados por líquido también pueden adoptar un diseño de disipación de calor dividido. De forma similar a un sistema de aire acondicionado dividido, la unidad de disipación de calor se ubica lejos de la fuente de calor, e incluso puede realizar intercambio de calor con piscinas y fuentes para lograr una mejor disipación de calor y reducir costos y ruido.
5. Bajo costo total de propiedad
El coste del equipo de carga en las estaciones de carga debe considerarse desde el punto de vista del coste total del ciclo de vida (CTC) del punto de carga. La vida útil de los puntos de carga tradicionales que utilizan módulos de carga refrigerados por aire generalmente no supera los 5 años, pero el periodo de arrendamiento actual para la operación de las estaciones de carga es de 8 a 10 años, lo que significa que el equipo de carga debe reemplazarse al menos una vez durante el ciclo de operación de la estación. Por otro lado, la vida útil de los puntos de carga totalmente refrigerados por líquido es de al menos 10 años, lo que puede cubrir todo el ciclo de vida de la estación. Al mismo tiempo, en comparación con los puntos de carga que utilizan módulos refrigerados por aire, que requieren apertura frecuente del gabinete, eliminación de polvo, mantenimiento y otras operaciones, los puntos de carga totalmente refrigerados por líquido solo necesitan enjuagarse cuando se acumula polvo en el radiador externo, lo que simplifica el mantenimiento.
El coste total de propiedad (TCO) de un sistema de carga totalmente refrigerado por líquido es inferior al de un sistema de carga tradicional que utiliza módulos de carga refrigerados por aire, y con la aplicación masiva y generalizada de los sistemas totalmente refrigerados por líquido, su ventaja en términos de rentabilidad se hará más evidente.
03. Situación del mercado de la sobrealimentación por refrigeración líquida
Según los últimos datos de la Alianza de Carga de China, en febrero de 2023 había 31.000 puntos de carga públicos más que en enero de 2023, un aumento interanual del 54,1% en febrero. A febrero de 2023, las unidades miembros de la alianza habían informado de un total de 1,869 millones de puntos de carga públicos, incluidos 796.000.Puntos de carga de CCy 1,072 millonesPuntos de carga de CA.
De hecho, a medida que aumenta la penetración de los vehículos de nueva energía y se desarrollan rápidamente las infraestructuras de apoyo, como las estaciones de carga, la nueva tecnología de sobrealimentación por refrigeración líquida se ha convertido en el centro de la competencia en el sector. Muchas empresas de vehículos de nueva energía y de estaciones de carga también han comenzado a investigar, desarrollar e implementar tecnologías de sobrealimentación.
Tesla es la primera compañía automotriz de la industria en implementar estaciones de supercarga refrigeradas por líquido en serie. Actualmente, ha desplegado más de 1500 estaciones de supercarga en China, con un total de 10 000 puntos de carga. El supercargador Tesla V3 adopta un diseño totalmente refrigerado por líquido, con un módulo de carga refrigerado por líquido y un cargador refrigerado por líquido. Un solo cargador puede proporcionar hasta 250 kW/600 A, lo que permite aumentar la autonomía en 250 kilómetros en 15 minutos. El modelo V4 está a punto de implementarse en serie. El punto de carga también aumenta la potencia de carga a 350 kW por cargador.
Posteriormente, Porsche Taycan lanzó por primera vez en el mundo la arquitectura eléctrica de alto voltaje de 800 V y admite carga rápida de alta potencia de 350 kW; la edición limitada global Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 tiene una corriente de hasta 600 A, un voltaje de hasta 800 V y una potencia de carga máxima de 480 kW; GAC AION V, con un voltaje máximo de hasta 1000 V, una corriente de hasta 600 A y una potencia de carga máxima de 480 kW; Xiaopeng G9, un automóvil de producción en masa con una plataforma de voltaje de carburo de silicio de 800 V, adecuado para carga ultrarrápida de 480 kW;
04. ¿Cuál es la tendencia futura de la sobrealimentación mediante refrigeración líquida?
El campo de la sobrecarga por refrigeración líquida está en sus inicios, con un gran potencial y amplias perspectivas de desarrollo. La refrigeración líquida es una excelente solución para la carga de alta potencia. No existen problemas técnicos en el diseño y la producción de fuentes de alimentación para baterías de alta potencia, tanto a nivel nacional como internacional. Es necesario resolver el problema de la conexión del cable desde la fuente de alimentación hasta el cargador.
Sin embargo, la tasa de penetración de las baterías de alta potencia refrigeradas por líquido en mi país sigue siendo baja. Esto se debe a que los cargadores refrigerados por líquido representan un costo relativamente alto, y se prevé que las baterías de carga rápida generen un mercado de cientos de miles de millones en 2025. Según información pública, el precio promedio de las baterías de carga es de aproximadamente 0,4 yuanes/W. Se estima que el precio de una batería de carga rápida de 240 kW es de aproximadamente 96.000 yuanes. Según el precio del cable del cargador refrigerado por líquido en la conferencia de prensa de CHINAEVSE, que es de 20.000 yuanes/juego, se estima que el costo del cargador refrigerado por líquido representa aproximadamente el 21% del costo de las baterías de carga, convirtiéndose en el componente más caro después de los módulos de carga. Se espera que, a medida que aumente el número de modelos de carga rápida de nueva energía, el espacio de mercado para las baterías de alta potenciapilas de carga rápidaEn mi país, la cifra será de aproximadamente 133.400 millones de yuanes en 2025.
En el futuro, la tecnología de sobrealimentación por refrigeración líquida seguirá acelerando su penetración en el mercado.
El desarrollo y la implementación de la tecnología de sobrecarga de alta potencia con refrigeración líquida aún tienen un largo camino por recorrer. Esto requiere la cooperación de fabricantes de automóviles, baterías, pilas y otros actores del sector. Solo así podremos impulsar el desarrollo de la industria de vehículos eléctricos en China, promover la carga ordenada y la tecnología V2G, contribuir al ahorro energético y la reducción de emisiones, fomentar un desarrollo sostenible y con bajas emisiones de carbono, y acelerar la consecución del objetivo estratégico de "doble carbono".
Fecha de publicación: 4 de marzo de 2024