Neuigkeiten – Funktionsprinzip der flüssigkeitsgekühlten Ladetechnologie, Kernvorteile und Hauptkomponenten

1. Prinzip

Flüssigkeitskühlung ist derzeit die beste Kühltechnologie. Der Hauptunterschied zur herkömmlichen Luftkühlung liegt in der Verwendung eines Flüssigkeitskühlungs-Lademoduls mit zugehörigem Ladekabel. Das Prinzip der Wärmeabfuhr bei der Flüssigkeitskühlung ist wie folgt:

2. Kernvorteile

A. Hochdruck-Schnellladung erzeugt mehr Wärme, verfügt über eine gute Flüssigkeitskühlung und ist geräuscharm.

Luftkühlung: Es handelt sich um ein Luftkühlungsmodul in Kombination mit natürlicher Kühlung.LadekabelDiese Technologie nutzt den Wärmeaustausch der Luft zur Temperaturreduzierung. Im Zuge des allgemeinen Trends zu Hochvolt-Schnellladungen erfordert die Luftkühlung dickere Kupferdrähte. Dies führt nicht nur zu höheren Kosten, sondern auch zu einem höheren Gewicht des Ladekabels, was unpraktisch ist und Sicherheitsrisiken birgt. Zudem ist eine Kühlung des Kabelkerns durch Luftkühlung nicht möglich.

Flüssigkeitskühlung: Flüssigkeitskühlmodul + Flüssigkeitskühlung verwendenLadekabelDie Wärme wird durch die Kühlflüssigkeit (Ethylenglykol, Öl usw.) abgeführt, die durch das Kühlkabel fließt, sodass Kabel mit kleinem Querschnitt hohe Ströme bei geringer Temperaturerhöhung führen können. Dies verbessert einerseits die Wärmeableitung und erhöht die Sicherheit; andererseits reduziert der geringere Kabeldurchmesser das Gewicht und vereinfacht die Handhabung; zudem ist der Geräuschpegel durch den Verzicht auf einen Lüfter nahezu null.

B. Flüssigkeitskühlung, kann auch unter rauen Umgebungsbedingungen stabil arbeiten.

Herkömmliche Ladesäulen nutzen den Luftwärmetausch zur Kühlung, jedoch sind die internen Komponenten nicht isoliert. Die Leiterplatten und Leistungselektronik des Lademoduls stehen in direktem Kontakt mit der Umgebung, was leicht zu Modulausfällen führen kann. Feuchtigkeit, Staub und hohe Temperaturen verursachen eine jährliche Ausfallrate von 3–8 % oder sogar mehr.

Die Flüssigkeitskühlung nutzt eine vollständige Isolation und den Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Kühler. Sie ist vollständig von der Außenumgebung isoliert, was die Lebensdauer der Geräte verlängert. Daher ist die Zuverlässigkeit deutlich höher als bei der Luftkühlung.

C. Flüssigkeitskühlung senkt die Betriebskosten, erhöht die Lebensdauer und reduziert die Lebenszykluskosten.

Laut Huawei Digital Energy sind herkömmliche Pfahlgründungen über lange Zeiträume rauen Bedingungen ausgesetzt, was ihre Lebensdauer erheblich reduziert – sie beträgt lediglich drei bis fünf Jahre. Gleichzeitig sind mechanische Komponenten wie Gehäuse- und Modullüfter nicht nur anfällig für Beschädigungen, sondern erfordern auch häufige Reinigung und Wartung. Manuelle Besuche vor Ort sind mindestens viermal jährlich für Reinigungs- und Wartungsarbeiten notwendig, was die Betriebs- und Wartungskosten erheblich erhöht.

Obwohl die Anfangsinvestition für Flüssigkeitskühlung relativ hoch ist, sind der Wartungs- und Reparaturaufwand im weiteren Verlauf geringer, die Betriebskosten niedriger und die Lebensdauer über 10 Jahre. Huawei Digital Energy prognostiziert, dass die Gesamtlebenszykluskosten (TCO) innerhalb von 10 Jahren um 40 % sinken werden.

3. Hauptkomponenten

A. Flüssigkeitskühlmodul

Funktionsprinzip der Wärmeabfuhr: Die Wasserpumpe treibt das Kühlmittel an, das zwischen dem Inneren des flüssigkeitsgekühlten Lademoduls und dem externen Radiator zirkuliert und so die Wärme des Moduls abführt.

Aktuell verwenden die gängigen 120-kW-Ladesäulen auf dem Markt hauptsächlich 20-kW- und 30-kW-Lademodule, während 40-kW-Module noch in der Einführungsphase sind. 15-kW-Lademodule werden schrittweise vom Markt genommen. Mit dem Markteintritt von Ladesäulen mit 160 kW, 180 kW, 240 kW oder sogar höherer Leistung werden auch die passenden 40-kW- oder leistungsstärkeren Lademodule breitere Anwendung finden.

Funktionsprinzip der Wärmeabfuhr: Die elektronische Pumpe sorgt für den Durchfluss des Kühlmittels. Beim Durchströmen des Kühlkabels nimmt das Kühlmittel die Wärme des Kabels und des Ladeanschlusses auf und fließt zurück in den Kraftstofftank (zur Speicherung). Anschließend wird es von der elektronischen Pumpe zum Kühler transportiert und dort abgeführt.

Wie bereits erwähnt, besteht die herkömmliche Methode darin, den Kabelquerschnitt zu vergrößern, um die Kabelerwärmung zu reduzieren. Die Dicke des vom Ladegerät verwendeten Kabels ist jedoch begrenzt. Diese Begrenzung bestimmt den maximalen Ausgangsstrom des herkömmlichen Ladegeräts auf 250 A. Mit steigendem Ladestrom ist die Wärmeableitung flüssigkeitsgekühlter Kabel gleicher Dicke besser. Da das Kabel des flüssigkeitsgekühlten Ladegeräts dünner ist, ist es zudem fast 50 % leichter als ein herkömmliches Ladegerät.