Pendinginan Cair vs. Pendinginan Udara untuk-Lemari Pengisian Daya DC Berdaya Tinggi: Teknologi Mana yang Sebaiknya Anda Pilih?

Seiring dengan meningkatnya jangkauan kendaraan energi baru (NEV)-dan meningkatnya permintaan pengisian energi secara cepat di area layanan jalan raya, pusat logistik, depo bus, dan-stasiun pengisian daya skala besar-pengisian daya DC-tinggi muncul sebagai arah pengembangan utama untuk infrastruktur pengisian daya NEV.

 

Dibandingkan dengan peralatan pengisian-berdaya rendah standar, sistem-pengisian daya DC berdaya tinggi harus mentransfer lebih banyak energi dalam waktu lebih singkat; akibatnya, komponen seperti modul pengisi daya, perangkat daya, busbar, konektor, dan kabel pengisi daya terkena beban termal yang lebih tinggi.

Dengan latar belakang ini, teknologi pengelolaan termal telah menjadi faktor penting dalam desain-lemari pengisi daya DC berdaya tinggi.

Saat ini,-peralatan pengisian daya berdaya tinggi terutama menggunakan dua metode pengelolaan termal:

 

· Pendinginan udara
· Pendinginan cair

 

Lalu, apa sebenarnya perbedaan antara pendingin udara dan pendingin cair? Mengapa pendinginan cair semakin penting dalam pengisian cepat DC? Dan bagaimana cara membuat pilihan yang tepat saat membeli lemari ini?

 

 

Fungsi inti dari-kabinet pengisian daya DC berdaya tinggi adalah mengubah daya AC dari jaringan menjadi daya DC yang sesuai untuk baterai traksi kendaraan energi baru.

 

Proses konversi energi dasar dapat diringkas sebagai berikut:

 

Jaringan AC → Modul Daya → Output DC → Dispenser Pengisian Daya → Baterai EV

 

Selama proses ini, komponen dalam modul daya-seperti perangkat semikonduktor, induktor, kapasitor, transformator, dan elektronika daya lainnya-menghasilkan panas.

 

Meskipun modul pengisian daya modern memiliki efisiensi konversi yang tinggi, dalam sistem pengisian daya yang beroperasi pada tingkat-kilowatt ratusan{0}}kilowatt, bahkan persentase kehilangan efisiensi yang kecil dapat mengakibatkan beban termal absolut yang signifikan.

 

Misalnya, ketika sistem-pengisian daya tinggi terus-menerus menyalurkan daya ratusan kilowatt, panas yang dihasilkan oleh kehilangan internal harus terus-menerus dibuang; jika tidak, masalah berikut mungkin timbul:

 

· Meningkatnya suhu komponen daya
· Mengurangi efisiensi pengisian daya
· Keterbatasan daya keluaran
· Umur komponen dikompromikan
· Aktivasi mekanisme perlindungan sistem
· Mengurangi stabilitas selama pengoperasian yang berkepanjangan

 

Oleh karena itu, untuk-kabinet pengisian daya DC berdaya tinggi, sistem pendingin bukan sekadar komponen tambahan namun merupakan elemen penting yang menentukan kemampuan keluaran peralatan yang berkelanjutan.

 

 

Kabinet pengisian daya DC-berpendingin udara menggunakan udara sebagai media pendingin untuk menghilangkan panas yang dihasilkan di dalam peralatan ke lingkungan sekitar melalui komponen seperti kipas, unit pendingin, dan saluran udara.

 

Sistem berpendingin udara-umumnya biasanya mencakup:

 

·Kipas Pendingin
· Pendingin
· Saluran Udara
· Saringan Udara
· Sensor Suhu
· Struktur Ventilasi

 

Prinsip operasi dasarnya adalah:

 

Pembangkitan Panas → Pendingin → Aliran Udara Paksa → Pembuangan Panas → Udara Sekitar

 

Kipas menggerakkan udara melintasi modul daya dan unit pendingin, membawa panas keluar dari peralatan.

Pendekatan ini memiliki desain yang relatif matang dan tetap sangat praktis untuk peralatan dan aplikasi pengisian daya DC berdaya sedang dengan kondisi lingkungan yang sesuai.

 

 

Kabinet pengisian daya DC-berpendingin cairan menggunakan cairan pendingin sebagai media perpindahan panas.

 

Dibandingkan dengan udara, cairan yang bersirkulasi melalui loop pendingin yang dirancang khusus dapat mentransfer panas yang dihasilkan di dalam peralatan secara lebih efektif ke penukar panas untuk selanjutnya dibuang ke lingkungan.

 

Sistem berpendingin cairan-yang umum dapat mencakup:

 

· Pompa Pendingin
· Pelat Pendingin
· Penukar Panas
· Radiator
· Reservoir Pendingin
· Sensor Suhu
· Sensor Aliran
· Sistem Pemantauan Tekanan

 

Proses operasi dasar dapat diringkas sebagai:

 

Modul Daya → Pelat Pendingin → Pendingin → Penukar Panas → Radiator → Pembuangan Panas

 

Dalam sistem-pengisian daya yang lebih tinggi, teknologi pendingin cair dapat diterapkan tidak hanya pada modul daya di dalam kabinet tetapi juga pada-kabel dan konektor pengisi daya berarus tinggi.

 

Misalnya, data industri yang tersedia untuk umum menunjukkan sistem pengisian daya terdistribusi-yang dilengkapi kabinet daya 600 kW yang dipasangkan dengan kabel pengisi daya berpendingin cairan 500 A-yang dirancang untuk mendukung pengisian daya secara bersamaan untuk beberapa kendaraan sekaligus mengalokasikan daya secara dinamis berdasarkan permintaan kendaraan-waktu nyata.

 

 

1. Lebih cocok untuk desain kepadatan daya tinggi

Karena daya pengisian daya DC terus meningkat, lemari pengisi daya memerlukan pemasangan modul elektronik daya berkapasitas lebih besar atau lebih tinggi.

Jika kita ingin menambahkan lebih banyak kipas dan meningkatkan aliran udara, permasalahan seperti desain jalur aliran udara internal, dimensi unit pendingin, tingkat kebisingan, dan keterbatasan ruang kabinet akan menjadi tantangan yang signifikan.

 

Sebaliknya, sistem pendingin cair menggunakan pelat pendingin dan loop sirkulasi untuk mengekstraksi panas langsung dari sekitar komponen-yang menghasilkan panas, sehingga menawarkan fleksibilitas desain yang lebih besar untuk peralatan dengan kepadatan daya tinggi.

 

2. Memfasilitasi pengisian-arus tinggi

Daya pengisian secara sederhana dapat dinyatakan sebagai:

 

P = U × I

 

Dengan kata lain, untuk tegangan tertentu, peningkatan daya pengisian memerlukan arus yang lebih tinggi.

Namun, seiring dengan meningkatnya arus, timbulnya panas pada konduktor, kabel, dan konektor menjadi lebih besar.

 

 

Solusi pendingin cair harus diprioritaskan untuk proyek dengan karakteristik berikut:

 

1. Stasiun pengisian daya ultra-jalan raya yang cepat

Area layanan jalan raya biasanya memerlukan waktu tunggu kendaraan yang singkat, sehingga menimbulkan permintaan yang tinggi akan kemampuan pengisian energi yang cepat.

Ketika beberapa kendaraan mengisi daya secara bersamaan, peralatan pengisian daya dapat beroperasi di bawah beban tinggi untuk waktu yang lama, sehingga menimbulkan tuntutan yang lebih besar pada sistem manajemen termal.

 

2. Kendaraan niaga dan armada logistik

Kendaraan logistik biasanya beroperasi pada jadwal yang ditentukan dengan jangka waktu tertentu untuk mengisi ulang.

Untuk armada yang membutuhkan waktu penyelesaian yang cepat,-pengisian daya DC berdaya tinggi dapat membantu meminimalkan waktu yang dihabiskan kendaraan di stasiun pengisian daya.

Departemen Energi AS juga mencatat bahwa pengisian cepat DC cocok untuk aplikasi armada tertentu di mana kendaraan perlu mengisi ulang daya saat berhenti sebentar.

 

3. Bus dan-kendaraan listrik tugas berat

Bus, truk, kendaraan pelabuhan, dan kendaraan listrik komersial lainnya biasanya memiliki kapasitas baterai yang besar; akibatnya, infrastruktur pengisian daya mungkin memerlukan keluaran daya yang lebih tinggi dan kemampuan untuk beroperasi terus menerus dalam jangka waktu yang lebih lama.

Dengan berkembangnya-standar dan sistem pengisian daya tinggi-seperti MCS-pentingnya teknologi pendingin cair dalam aplikasi pengisian daya-arus tinggi menjadi semakin signifikan.

 

4. Stasiun Pengisian-Utilisasi Tinggi

Jika stasiun pengisian daya diperlukan untuk melayani kendaraan dalam jumlah besar secara terus-menerus sepanjang hari, beban pengoperasian sebenarnya dari peralatan tersebut mungkin jauh lebih tinggi daripada yang ditemukan di kantor atau lingkungan perumahan pada umumnya.

 

 

Seiring dengan meningkatnya permintaan pengisian daya kendaraan energi baru,-sistem pengisian daya berdaya tinggi berkembang ke beberapa arah utama.

 

1. Kekuatan Yang Lebih Tinggi

Sistem pengisian daya kini beralih dari tingkat daya tradisional yang lebih rendah ke kapasitas ratusan kilowatt atau bahkan kisaran megawatt (MW).

 

2. Kepadatan Daya Lebih Tinggi

Mengonfigurasi lebih banyak modul daya dalam satu kabinet yang sama memberikan tuntutan yang lebih besar pada manajemen termal dan desain struktural.

 

3. Modularitas

Kabinet daya modular memungkinkan konfigurasi sejumlah modul daya yang bervariasi berdasarkan kebutuhan proyek, sekaligus memfasilitasi pemeliharaan dan skalabilitas daya.

 

4. Alokasi Daya Cerdas

Stasiun pengisian daya di masa depan tidak serta merta menyalurkan daya tetap ke setiap kendaraan; sebaliknya, daya akan dialokasikan secara dinamis berdasarkan faktor-faktor seperti Status Pengisian Daya (SOC) kendaraan, kebutuhan-pengisian daya secara real-time, dan beban pada terminal pengisian daya lainnya.

 

Saat ini, sistem pengisian daya terdistribusi kelas 600 kW sudah menggunakan alokasi daya dinamis, memungkinkan beberapa kendaraan berbagi kabinet daya terpusat.

 

5. Perluasan Penerapan Teknologi Pendingin Cair

Didorong oleh kebutuhan akan daya dan arus yang lebih tinggi, teknologi pendingin cair akan melampaui kabinet daya dan semakin banyak diterapkan pada komponen seperti senjata pengisi daya, kabel, dan konektor.