Mit zunehmender Besorgnis über die Auswirkungen fossiler Energie auf die Klimaerwärmung, die Herstellung von Elektrofahrzeugen (EV) steigt in China rasant, Europa, Japan, und die Vereinigten Staaten. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur, Die Zahl der Elektroautos wird von etwas mehr als steigen 3 Millionen bis 125 Millionen von 2030.
Schnell, Wirksam, und leicht zugängliches Schnellladen ist für den weit verbreiteten Einsatz von Schnelllade-Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung, vor allem, wenn die Menschen größere Entfernungen zurücklegen. Ein Problem ist die flächendeckende Verbreitung der Ladestation. Ein weiteres Problem ist die Laderate.
Erhebliche Macht (kW) erforderlich, um ein schnelleres Laden zu ermöglichen, erzeugt mehr Temperaturen, Um eine maximale Effizienz zu erreichen, ist ein hervorragendes Wärmemanagement erforderlich. Flüssigkeitskühlung ist die effektive Kühlmethode, die diese Probleme löst. In diesem Artikel wird erläutert, was Flüssigkeitskühlung ist und wie sie in Ladestationen für Elektrofahrzeuge effektiv ist.
Was sind Elektrofahrzeuge??
Herkömmliche Automobile werden mit fossilen Brennstoffen betrieben, und Emissionen aus der Verbrennung sind ein großes Umweltproblem. Wegen der negativen ökologischen Wirkung fossiler Energie, Der Einsatz von Elektrofahrzeugen wird immer wichtiger.
Ein Elektroauto erzeugt keinen Strom aus fossilen Brennstoffen und stößt keine Emissionen aus. Es wurden mehrere Versuche unternommen, die Luftverschmutzung durch nicht-traditionelle Energiequellen zu verringern.
Elektroautos nutzen eine elektrische Batterie und tragen zur Reduzierung der Umweltverschmutzung bei. Zusätzlicher Strom wird zum Laden der Batterien verwendet, die dann den Motor antreiben. Die Elektromotoren bewegen die Vorder- und Hinterräder.
Elektroautos haben zahlreiche Vorteile, Dazu gehören eine höhere Energieleistung und -effizienz sowie eine ökologische Vorteilhaftigkeit und Freiheit von Schadstoffen, die durch die Verbrennung entstehen. Temperaturkontrollmethoden für Batterien, Energieregulierungsbehörden, und Elektromotoren wurden für den Einsatz in Elektroautos entwickelt.
Die Popularität von Elektroautos wächst. jedoch, Unterwegs ist es ein ständiges Problem, Schnellladestationen zu finden.
Um die Ladezeit zu verkürzen, muss die Ladekapazität erhöht werden. Als Konsequenz, die Temperatur wird drastisch ansteigen. Um die Wärme abzuleiten und ein schnelles Laden ordnungsgemäß zu ermöglichen, ist ein geregeltes Wärmemanagement mittels Flüssigkeitskühlung erforderlich.
Die Bedeutung von Kühlsystemen
Obwohl Verbesserungen in den Systemen von Elektrofahrzeugen dazu geführt haben, dass Batterien mehr Energie erzeugen können und weniger regelmäßig aufgeladen werden müssen, Das wichtigste Anliegen für die Batteriesicherheit ist der Aufbau einer effizienten Kühllösung.
Durch die Abgabe der Zellladung in Elektrofahrzeugen entsteht Wärme; desto schneller entladen Sie die Batterien, desto mehr Temperatur entsteht. Batterien arbeiten nach dem Leistungsdifferenzkonzept; bei extremer Hitze, Die Elektronen werden angeregt, Verringerung der elektrischen Potentialdifferenz an beiden Enden der Zelle.
Da Batterien nur für den Betrieb bei bestimmten Temperaturschwankungen ausgelegt sind, Sie funktionieren nicht mehr, wenn kein Kühlgerät vorhanden ist, das sie in einem nutzbaren Bereich hält.
Ein erheblicher interner Temperaturunterschied kann zu unterschiedlichen Lade- und Entladegeschwindigkeiten für jede Zelle führen, die Effizienz des Akkupacks sinkt.
Angenommen, die Batterie wird zu heiß oder es kommt zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung im Batteriesystem. Mögliche Bedenken hinsichtlich des Wärmemanagements, wie z. B. eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit, thermischer Überlauf, In diesem Fall kann es zu einem Feuerausbruch kommen. Inmitten potenziell tödlicher Sicherheitsrisiken, Der Elektrofahrzeugsektor entwickelt sich ständig weiter, um die Kühleinheit zu verbessern.
Zur Kühlung des Batteriezellensystems werden einige Standardkühlmethoden eingesetzt. Die Flüssigkeitskühlsysteme sind die effizientesten, wirtschaftlich, und langlebig.
Was sind Flüssigkeitskühlsysteme??
Flüssigkeitskühlsysteme bieten eine bessere Leistung bei der konvektiven Wärmeabfuhr als Luft, aufgrund ihrer größeren Dichte und Wärmekapazität.
Sie funktionieren extrem schnell, mit Vorteilen wie minimalem Aufbau und einfacher Konfiguration. Unter allen Lösungen auf dem Markt, Flüssiges Kühlmittel liefert das beste Ergebnis, um ein Batteriesystem auf der richtigen Temperatur und Konsistenz zu halten.
Ein Flüssigkeitskühlsystem ist kleiner als eine Luftkühleinheit. Es kann ungefähr gespart werden 40% an elektrischer Energie im Vergleich zu den zur Luftkühlung notwendigen Ventilatoren.
Außerdem, Flüssigkeitskühlsysteme tragen dazu bei, den Geräuschpegel zu minimieren. Flüssigkeitskühlgeräte bergen Sicherheitsrisiken, wie Leckage und Entsorgung, denn Glykol kann bei unsachgemäßer Anwendung eine Gefahr für die Umwelt darstellen.
Tesla, Jaguar, und BMW, um nur einige zu nennen, nutzen mittlerweile solche Technologien. Andererseits, Die Komplexität der Flüssigkeitskühlung und ihre Leckagemöglichkeiten lassen sich in direkte und indirekte Kühlsysteme unterteilen.
Direktes Flüssigkeitskühlsystem
Direkte Kühlung, oft als Tauchkühlsystem bekannt, kühlt den gesamten Bereich des Geräts gleichmäßig. Es eliminiert heiße oder kalte Bereiche der Batterien und steigert die Zelleffizienz erheblich. Ein dielektrisches Kältemittel mit niedriger Viskosität, gutes Thermomanagement, und Wärmekapazität geeignet ist.
Tauchkühlung wird häufig für Rechenzentrumssysteme und Hochleistungsgeräte eingesetzt. Allerdings aufgrund höherer Kosten und Sicherheitsbedenken, Das Wärmemanagementsystem für diesen Ansatz ist für die meisten serienmäßig entwickelten Ladegeräte für Elektrofahrzeuge nicht geeignet.
Es ist vorteilhaft für Hochleistungs-EV-Systeme und den Motorsport. Die Flüssigkeit hat eine kritische Temperatur von ca 60 und 80 Grad Celsius, um Überhitzung und Hitzeinstabilität zu vermeiden.
Indirektes Flüssigkeitskühlsystem
Wasser wird in verschiedenen industriellen Umgebungen als effiziente Kühlung eingesetzt. Das kritische Problem, jedoch, ist die begrenzte Möglichkeit der direkten Kühlung von Batterien.
Indirekte Ansätze, die die Leitfähigkeit der Zellen eliminieren und gleichzeitig eine hervorragende Temperaturverteilung beibehalten, tragen dazu bei, Kurzschlüsse zu minimieren. Das Vorhandensein eines elektrischen Widerstands kann die Wärmediffusion verlangsamen. jedoch, es hat keinen Einfluss auf die Kühlung.
Tesla verwendete wellenförmige Rohre, die zwischen zylindrischen Zellen angeordnet waren. Eine hochleitfähige und elektronisch isolierende Substanz bedeckt die Räume zwischen den Batteriepaketen und den Kühlmittelkanälen.
Allerdings sind die Wellenrohre aufgrund der geringeren Kontaktfläche für den Wärmetransport weniger effizient für die Kühlung, sie sind mechanisch und elektrisch sicher. Alle Kühlmittelleitungen werden außerhalb des Behälters geführt, um ein Austreten von Kühlmittel zu verhindern. Hier ist die Flüssigkeitskühlung von Zellen zu sehen, mit Wärmeübertragung von den Zellen auf die Flüssigkeitskühlmethoden.
Warum ist ein Flüssigkeitskühlsystem für Ladestationen für Elektrofahrzeuge effektiv??
Bisher wurde Luftkühlung als Lösung gewählt. jedoch, mit schnellem Fortschritt, Die Kühlmethode mit Wasserkühlern hat sich als vorteilhaft erwiesen, da Luftkühler relativ langsam laden.
Auch die Heizleistung des Wassers ist gering 3,500 mal größer als die von Luft, und es ist etwa zehnmal produktiver, wenn es darum geht, die Wärme vom Ursprung abzuleiten.
Darüber hinaus, Flüssigkeitskühlung ermöglicht vorgefüllte Einheiten, Vereinfachung der Wartung, Beschleunigung potenziell kritischer Substitutionen, ermöglicht eine schnelle Ersteinrichtung, und Beschleunigung von Updates. Flüssigkeitskühlung wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.
Das beheizte Batteriesystem, Kfz-Wechselrichter, Ladekabel für Kfz-Elektromotoren, und Spannungsregler für Ladestationen gehören dazu. Die Verwendung hochwertiger Teile ist in einer Branche, in der Effizienz und Zuverlässigkeit entscheidend für den Erfolg sind, von entscheidender Bedeutung.
Auslaufen ist ein elektrisches Gerät, wie Überhitzung, Dies ist ein typisches Problem bei einem Unfall. Diese Gefahren werden durch den Einsatz des modernsten Flüssigkeitskühlsystems verringert, die auf langfristige Zuverlässigkeit mit solider Kapazität und geringem Druckverlust ausgelegt ist.
Es gibt zahlreiche gemeinsame Vorteile von Flüssigkeitskühlsystemen, die sie von anderen Kühllösungen unterscheiden. Sie sparen Energie, arbeiten geräuschlos, und erfordern keinen offenen Bereich. Es ist weniger gefährlich in der Anwendung und hat eine längere Lebensdauer.
Es kann auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden, da der Mechanismus über ein abgedichtetes Gehäuse verfügt. Staub kann den Kühler nicht erreichen und dessen Kühlleistung verringern. Flüssigkeitskühlsysteme sind in verschiedenen Branchen unverzichtbar, und ihre Leistung hat ihre Nachfrage auf dem Weltmarkt erhöht.
jedoch, da es so viele Flüssigkeitskühlsysteme verschiedener Hersteller auf dem Markt gibt, Die Auswahl des idealen Modells kann eine Herausforderung sein. Unter diesen Umständen, Die Wasserkühler von Coolingstyle sind sehr effektiv, wirtschaftlich, und langlebig.
Eines ihrer hervorragendsten Produkte ist ihr 5U Rack-montierter Chiller, mit einer Kühlleistung von 1000–1200 W. Es eignet sich perfekt für den Einsatz in einer Ladestation für Elektrofahrzeuge.
Fazit
In den letzten Jahren wurden verschiedene Batteriekühltechnologien entwickelt 2 Jahrzehnte, um Batteriesysteme in Elektrofahrzeugen effektiv zu kühlen. Aus einem breiteren Blickwinkel, Das Flüssigkeitskühlsystem kann die Effizienz in verschiedenen wichtigen Anwendungen wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge gewährleisten.
Während Unternehmen wie Tesla und BMW möglicherweise typische flüssige Kühlmittel für ihre Kühlmechanismen verwenden, Weitere Studien und Fortschritte bei Batteriezellen und Kühlsystemen sind erforderlich, um die Sicherheit von Elektroautos zu erhöhen.
