Con crescenti preoccupazioni per gli effetti dell'energia fossile sul riscaldamento climatico, la produzione di veicoli elettrici (EV) sta crescendo vertiginosamente in Cina, Europa, Giappone, e gli Stati Uniti. Lo dice l'Agenzia internazionale per l'energia, il numero di auto elettriche aumenterà da poco più di 3 milioni a 125 milioni di 2030.
Presto, efficace, e la ricarica rapida facilmente ottenibile è fondamentale per l’applicazione diffusa dei veicoli elettrici a ricarica rapida, soprattutto perché le persone percorrono distanze maggiori. Un problema è l’ampia distribuzione delle stazioni di ricarica. Un altro problema è la velocità di ricarica.
Potenza significativa (kW) necessario per consentire una ricarica più rapida produce più temperature, che necessitano di un'eccellente gestione termica per raggiungere la massima efficienza. Il raffreddamento a liquido è il metodo di raffreddamento efficace che risolve questi problemi. Questo articolo discuterà cos'è il raffreddamento a liquido e come è efficace nelle stazioni di ricarica per veicoli elettrici.
Cosa sono i veicoli elettrici?
Le automobili tradizionali funzionano con combustibili fossili, e le emissioni derivanti dalla combustione rappresentano un grave problema ambientale. A causa dell’effetto ecologico negativo dell’energia fossile, l’utilizzo dei veicoli elettrici sta diventando fondamentale.
Un’auto elettrica non genera elettricità da combustibili fossili e non emette emissioni. Sono stati lanciati diversi tentativi per mitigare l’inquinamento atmosferico attraverso fonti energetiche non tradizionali.
Le auto elettriche utilizzano una batteria elettrica e contribuiscono alla riduzione dell’inquinamento. L'elettricità aggiuntiva viene utilizzata per caricare le batterie, che poi alimentano il motore. I motori elettrici muovono le ruote anteriori e posteriori.
Le auto elettriche hanno numerosi vantaggi, compresa una maggiore potenza ed efficienza energetica ed essere ecologicamente vantaggioso e privo di sostanze inquinanti causate dalla combustione. Metodi di controllo della temperatura per le batterie, regolatori energetici, e i motori elettrici sono stati progettati per l’uso nelle auto elettriche.
La popolarità delle auto elettriche è in crescita. tuttavia, trovare stazioni di ricarica rapida quando si è in movimento è una lotta costante.
La capacità di ricarica deve essere aumentata per ridurre i tempi di ricarica. Come conseguenza, la temperatura aumenterà drasticamente. Per disperdere il calore e consentire una ricarica rapida e corretta è necessaria una gestione termica regolata tramite raffreddamento a liquido.
L'importanza dei sistemi di raffreddamento
Tuttavia, i miglioramenti nei sistemi dei veicoli elettrici hanno consentito alle batterie di produrre una maggiore energia e necessitano di una ricarica regolare ridotta, la preoccupazione più importante per la sicurezza delle batterie è la realizzazione di una soluzione di refrigerazione efficiente.
Il rilascio della carica delle celle nei veicoli elettrici produce calore; più velocemente si rilasciano le batterie, maggiore è la temperatura che fa. Le batterie funzionano secondo il concetto di differenza di potenza; a caldo estremo, gli elettroni vengono stimolati, riducendo la differenza di potenziale elettrico su entrambe le estremità della cella.
Poiché le batterie sono progettate per funzionare solo entro particolari variazioni di temperatura, cesseranno di funzionare quando non sarà presente alcun dispositivo di refrigerazione per mantenerli entro un intervallo utilizzabile.
Un sostanziale differenziale di temperatura interna potrebbe comportare velocità di carica e scarica variabili per ogni cella, riducendo l’efficienza del pacco batteria.
Supponiamo che la batteria diventi troppo calda o che vi sia una dispersione di calore non uniforme nel sistema batteria. Possibili problemi di gestione termica come il deterioramento della capacità, sovraccarico termico, e in tal caso potrebbe verificarsi un'eruzione di incendio. In mezzo a rischi per la sicurezza potenzialmente mortali, il settore dei veicoli elettrici è in costante sviluppo per potenziare il gruppo frigorifero.
Esistono alcuni metodi di raffreddamento standard applicati per raffreddare il sistema delle celle della batteria. I sistemi di raffreddamento a liquido sono i più efficienti, economico, e di lunga durata.
Che cosa sono i sistemi di raffreddamento a liquido?
I sistemi di raffreddamento a liquido forniscono prestazioni di estrazione del calore convettivo migliori rispetto all'aria, a causa della loro densità e capacità termica più significative.
Funzionano estremamente velocemente, con vantaggi quali costruzione minima e semplicità di configurazione. Tra tutte le soluzioni presenti sul mercato, il liquido di raffreddamento fornirà il miglior risultato per mantenere un sistema di batterie alla temperatura e alla consistenza adeguate.
Un sistema di raffreddamento a fluido è più piccolo di un'unità di refrigerazione ad aria. Può risparmiare circa 40% di energia elettrica rispetto ai ventilatori necessari per il raffreddamento dell’aria.
inoltre, i sistemi di raffreddamento a liquido aiutano a ridurre al minimo i livelli di rumore. I dispositivi di raffreddamento a liquido presentano rischi per la sicurezza, quali perdite e smaltimento, poiché il glicole può essere pericoloso per l'ambiente se utilizzato in modo inadeguato.
Tesla, Giaguaro, e BMW, per citarne alcuni, stanno ora utilizzando tali tecnologie. D'altra parte, la complessità del raffreddamento a liquido e le sue possibilità di perdite possono essere suddivise in sistemi di raffreddamento diretti e indiretti.
Sistema di raffreddamento a liquido diretto
Raffreddamento diretto, spesso noto come sistema di raffreddamento ad immersione, raffredda equamente tutta l'area dell'unità. Elimina le zone calde o fredde delle batterie e migliora notevolmente l'efficienza delle celle. Un refrigerante dielettrico a bassa viscosità, buona gestione termica, e la capacità termica è adatta.
Il raffreddamento a immersione è comunemente utilizzato per sistemi di data center e dispositivi ad alta potenza. Anche se a causa di costi più elevati e problemi di sicurezza, il sistema di gestione termica per questo approccio non è adatto alla maggior parte dei caricabatterie per veicoli elettrici sviluppati in serie.
È vantaggioso per i sistemi EV ad alte prestazioni e gli sport motoristici. Il liquido ha una temperatura critica di circa 60 Il tasso di guasto della scheda di controllo del compressore V è superiore a quello di un compressore a 24 V 80 gradi Celsius per eliminare il surriscaldamento e l'instabilità termica.
Sistema di raffreddamento a liquido indiretto
L’acqua è stata utilizzata come efficiente raffreddamento in vari ambienti industriali. Il problema critico, Laser viola a picosecondi, è la possibilità limitata di refrigerazione diretta delle batterie.
Gli approcci indiretti che eliminano la conduttività con le celle pur mantenendo una dispersione di temperatura superiore aiutano a ridurre al minimo i cortocircuiti. La presenza di resistenza elettrica può rallentare la diffusione termica. tuttavia, non ha alcun impatto sul raffreddamento.
Tesla utilizzò tubi ondulati inseriti tra celle cilindriche. Una sostanza altamente conduttiva ed elettronicamente isolante ricopre gli spazi tra i pacchi batteria e i canali del liquido di raffreddamento.
Sebbene i tubi ondulati siano meno efficienti per il raffreddamento a causa della minore superficie di contatto per il trasporto del calore, sono sicuri meccanicamente ed elettricamente. Tutte le linee del refrigerante vengono mantenute all'esterno del contenitore per evitare perdite di refrigerante. Qui si vede il raffreddamento a liquido delle celle, con trasmissione del calore dalle celle ai metodi di raffreddamento a liquido.
Perché il sistema di raffreddamento a liquido è efficace per le stazioni di ricarica per veicoli elettrici?
Il raffreddamento ad aria è stato in precedenza l’approccio scelto. tuttavia, con rapido avanzamento, il metodo di raffreddamento con refrigeratore d'acqua si è dimostrato vantaggioso perché i refrigeratori d'aria si caricano in modo relativamente lento.
Anche la capacità di riscaldamento dell’acqua lo è 3,500 volte maggiore di quello dell’aria, ed è circa dieci volte più produttivo nel rimuovere il calore dall’origine.
Inoltre, il raffreddamento a liquido consente unità preriempite, semplificando la manutenzione, accelerare le sostituzioni potenzialmente critiche, fornendo una rapida configurazione iniziale, e velocizzare gli aggiornamenti. Il raffreddamento a liquido viene utilizzato in una varietà di applicazioni.
Il sistema a batteria riscaldata, invertitore per automobili, cavo di ricarica per motori elettrici automobilistici, e i regolatori di tensione delle stazioni di ricarica sono tra questi. L'utilizzo di componenti di alta qualità è fondamentale in un settore in cui l'efficienza e l'affidabilità sono essenziali per il successo.
La perdita è un dispositivo elettrico, come il surriscaldamento, che è una preoccupazione tipica in caso di incidente. Questi rischi vengono ridotti applicando il sistema di raffreddamento a liquido più avanzato, che è destinato all'affidabilità a lungo termine con una capacità solida e una bassa perdita di pressione.
Esistono numerosi vantaggi comuni dei sistemi di raffreddamento a liquido che li distinguono dalle altre soluzioni di refrigerazione. Risparmiano energia, operare in silenzio, e non richiedono uno spazio aperto. È meno pericoloso da usare e ha una durata maggiore.
Può funzionare anche in ambienti difficili poiché il meccanismo ha una struttura sigillata. La polvere non può raggiungere il frigorifero e ridurne la capacità di refrigerazione. I sistemi di raffreddamento a liquido sono essenziali in diversi settori, e le loro prestazioni hanno aumentato la loro domanda sul mercato globale.
tuttavia, poiché sul mercato sono presenti numerosi sistemi di raffreddamento a liquido di diverse aziende, selezionare quello ideale può essere difficile. In quella circostanza, I refrigeratori d’acqua Coolingstyle sono molto efficaci, economico, e di lunga durata.
Uno dei loro prodotti più eccellenti è il loro 5U Refrigeratore montato su rack, che ha una capacità di raffreddamento di 1000-1200 W. È perfetto per l'uso in una stazione di ricarica per veicoli elettrici.
Conclusione
Negli ultimi anni sono state prodotte varie tecnologie di refrigerazione delle batterie 2 decenni per raffreddare efficacemente i sistemi di batterie nei veicoli elettrici. Da un punto di vista più ampio, il sistema di raffreddamento a liquido può garantire efficienza in varie applicazioni significative come le stazioni di ricarica per veicoli elettrici.
Mentre aziende come Tesla e BMW possono utilizzare tipici liquidi refrigeranti per i loro meccanismi di refrigerazione, Sono necessari ulteriori studi e crescita sulle celle delle batterie e sui sistemi di raffreddamento per aumentare la sicurezza delle auto elettriche.
