11月20日-22日,2024中国汽车充换电生态大会在山西太原举办。本届大会由国家能源局电力司和中国汽车工业协会指导,中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会主办,以“新格局,新未来——构建智慧补能服务生态体系”为主题,共设置“1+1+9+1”项议程,围绕高速公路充换电基础设施建设、充电桩下乡、大功率充电、换电模式、海外出口、车网互动、居住区充电模式等方面展开深入沟通与交流,研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。其中,在11月21日下午进行的“主题论坛四:大功率充电模式研讨”环节,深圳市沃尔新能源电气科技股份有限公司技术经理杜青林发表了精彩演讲。以下内容为现场发言实录:
一、大功率充电强制冷却方法研究
大功率充电强制冷却方法的研究,大功率强制冷却方案的选择,目前市面上大功率的连接组件基本上是采用强制冷却方法对枪头线缆和枪尾部进行散热。
通常强制冷却的方法有风冷,液体散热和制冷片散热,因为风冷跟制冷片它没办法对我们的线材进行冷却,所以我们的液体散热就作为了强制冷却方法的一个首选方式,散热常用的冷却介质主要有三种,即纯水、绝缘油、水+丙二醇,具体的对比的话,可以见这个下边。我们从这个图上可以比较清晰看出不同的冷却方式和不同冷却介质的一个对比情况。我们也同样可以得出浸没式绝缘油冷,它是比较适合于600安培以上电流的一个场景。
第二个物理隔离式水加乙二醇或丙二醇的这种形式,因为它的散热效果不差,适用于600A以下的场景。
第三个 隔离式再加上这个浸没式的这两种一种搭配的,同样也可以适用于600安长期的场景。通常我们的液冷系统主要是由电子控散热器和储油箱组成,我们在液冷的回路中会放置温度传感器、压力传感器,还有流量传感器,通过这些传感器来实时的获取我们液冷回路的一些数据,供我们的液冷回路。对我们的枪头的结构,我们的冷却流道,它可以对我们的接触区域进行散热,同时对我们的供电端子是浸泡在冷却介质当中,所以它的散热效果是比较好的。
二、冷却充电线缆结构及安全性能研究
第二个方面是冷却充电线缆结构及安全性性能研究,主要是通过流动的冷却介质带走这个导体的热量,使得导体截面积相同的情况下,比我们传统的的导体的载流能力会增加数倍甚至数10倍,减少导体截面积。也是我们达到现在轻量化的有效途径,从而提升这个客户充电的体验感。根据液冷管与我们的铜芯线的接触形式可以分为以下4种,第一个就是我们的异形线缆,它这个叫物理隔离式的,通常它的冷却介质是水,第二种是二型线缆,我们在行业内从通常是称之为铜包水的结构,它的冷却介质可以为水或者是绝缘油。第三个就是三型的线缆,这种我们在实际的使用场景当中很少使用,因为它的整体的尺寸是比较大。第四个我们现在叫浸没式的这种线缆,这个就是在我们的实际使用当中,也是用的比较多的,。我们从左边的图片也可以比较清晰的能看出4种线缆的典型的一个结构。然后我们在实际的使用过程中也会出现一些结构的演变,比如说一型和二型关于冷却充电线的安全性能方面的研究,因为我们隔离式跟我们的浸没式的线变成现在的结构是不同的,它们的温度的控制的话会有很大的差异。
从我们以上的三个图片来说,我们可以得出一个结论,我觉得自然散热风冷的这种插座,它的最大可持续电流不应该大于800安培,如果超过这个800安培,只有两个选择,一个你采用液冷的插座,第二个就是你必须把电流限制在800A以下,不然的话在实际的工况使用中会出现发热的情况。第四个就是我们浸泡式的枪头,加上我的一个隔离式的线缆,这个是相对稳定,温升还是比较低的。
我们得出一个结论的话,我们采用这种结构可以适用于一个600安培,长期600安培的一个工况,第二个是采用隔离式的结构,可以减小我们液冷系统的散热功率,你比如说我们拿浸没式的这种来说的话,我们达到600安培可能需要2.4千瓦的冷源,我们采用这种方式的话,我们的冷源只需要1.5千瓦。
三、冷却介质的要求
在我们现行的国家国家标准中,对我们的冷却介质主要要求的话可以归纳为两点,第一个就是他要求对环境是无害,并且能够可满足可生物降解的要求。第二个的话,如果是对于绝缘油的这种介质的话,它需要它的闪点不得低于135度,对于可降解的测试标准的话,目前也存在从301A到301F,它主要的测试时间的话是不超过28天,它的可生物效率率大于60%。
我们在实际的使用冷却介质的过程中,我们需要关注一些它的性能,第一个就是比热容、密度、运动粘度值,还有它的闪点、还有酸值、击穿电压、水分等等,我们常用的有哪些介质,主要是水乙二醇、矿物油、硅油、合成脂等。
四、大功率液的连接组件常见的使用问题
随着用户对线缆和体验感的要求越来越高,线材的外形越做越细,外被越做越薄。在实际使用的过程中设计不合理,在我们实际的使用过程中线缆出现了鼓包的问题。以下的话这几个图片就是我们在实际的现场发现了一些实际的案例。
第二个问题就是我们的线缆中的液冷管爆管,因为我们的业主现场中的液冷管的材料选材不合理,它的耐温它的热变形温度低,还有包括压力低,在实际的使用过程中就出现了液冷管的爆管情况。第三个问题是液冷线缆打扭,因为我们的枪线整体长度过长,桩端又没有设置线缆的一个管理装置,线缆在实际的现在结构中信号线的放置不合理,在我们的实际使用过程中就出现了线缆有序变形,还有信号线,信号断线的这些问题。以下的这些图片,也是我们在实际的一些场站发现了一些问题。
第四个问题就是我们的温度报警值设置是不合理的,因为我们在液冷状态下,它充电电流是比较大,如果还是采用我们常规的直流枪的直流枪的这种温度报警值的话,在热失控的条件下就会出现枪被烧掉的这种现象,因此的话我们的报警建议温度报警值,因为我们现在枪的技术路线有这种隔离式和浸没式的,我们需要按照我前面讲的那么一个建议去设置,或者是通过温度的斜率值来进行调节。
第五个的话就是加错了介质,在我们项目需求的,因为我们的项目需求不同的话,在我们的桩企内部可能会使用两种这种冷却介质,你比如说出现的第一个问题,比如有一些是加到水里面的,我们的回路的流阻会变大,流量会变低,甚至的话我们可能会泵发生堵转的情况,水介质直接加入了油介质的当中,就出现了一个绝缘故障。
第六个问题就是布线问题导致的液冷管过度弯折,因为我们桩体内部的布线不合理,液冷管在实际弯曲的半径过小,导致的液冷管被憋死,然后影响了我们液冷系统的使用寿命。因为这一点的话就需要着重说明的一点,我们现在常规的植入桩的话,在做这一块的话,可能大家都没有太多的去注意,到了最后把枪装到桩上去,发现液冷管可能长了之后,他也没有做一些防护措施,那么液冷管就直接被憋住了。
五、国标大功率电子产品
目前我们现在产品的话从400A到80A0,这峰值从500A到1000A,然后对于物理隔离式的话从400A到600A,峰值从500A到700A,这些就是我们现有的国标的一些产品。然后由于篇幅限制,然后这里也放了一些我们公司的充电产品。
我的汇报完毕,谢谢。
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)