Sådan vælger du en miniature magnetisk gearpumpe til ultrahurtig opladning af væskekøling

Efterhånden som elektriske køretøjers opladningseffekt fortsætter med at stige, er termisk styring blevet en af ​​de vigtigste designovervejelser for DC-hurtigladestationer. Høje ladestrømme genererer betydelig varme i ladekabler, stik, strømmoduler, kondensatorer, induktorer og styrekomponenter.

An ultrahurtig opladning væskekølepumpe cirkulerer kølevæske gennem ladesystemet, overfører varme væk fra kritiske komponenter og hjælper med at opretholde en stabil driftstemperatur under kontinuerlig højeffektopladning.

For ladestationsproducenter og termiske styringssystemintegratorer er den magnetiske miniature-gearpumpe ved at blive en vigtig pumpemulighed på grund af dens kompakte struktur, forudsigelige væskelevering, magnetiske drevdesign og egnethed til lukkede væskekølekredsløb.

Hvorfor har ultrahurtige ladestationer brug for væskekøling?

High Power Charging, almindeligvis omtalt som HPC, bruges i ultrahurtige DC-ladestationer, der opererer ved høje strømniveauer. Phoenix Contact beskriver HPC som en højtydende DC-ladeklasse, der anvender ladestrømme over 375 A. Dets nyeste væskekølede ladekabelsystemer er designet til at lade op til 1.000 kW under specificerede driftstilstande.

Efterhånden som ladestrømmen stiger, producerer elektrisk modstand mere varme i lederen, stikkontakterne og de omgivende elektroniske komponenter. Uden tilstrækkelig afkøling kan for høj temperatur føre til:

• Reduceret ladeeffekt

• Automatisk strøm derating

• For tidlig ældning af komponenter

• Beskadiget kabelisolering

• Ubehagelige stiktemperaturer

• Øget nedetid for opladeren

• Potentielle kølevæske eller elektriske sikkerhedsrisici

Væskekøling fjerner varme ved at cirkulere kølevæske gennem rør, køleplader, varmevekslere, ladekabler eller stiksamlinger. Konsekvent kølevæskecirkulation er afgørende, fordi utilstrækkelig eller ustabil strømning kan reducere varmeoverførselsydelsen.

Hvad er en ultrahurtig opladningsvæskekølepumpe?

En ultrahurtig opladningsvæskekølepumpe er en kølevæskecirkulationspumpe installeret inde i en EV-ladestation, væskekøleenhed, ladedispenser eller kabelkølemodul.

Dens hovedfunktion er at cirkulere kølevæske mellem varmegenererende komponenter og en varmeveksler eller radiator.

Afhængigt af systemdesignet kan pumpen afkøle:

• Væskekølede EV ladekabler

• CCS eller NACS ladestik

• Megawatt ladestik

• DC ladestrømsmoduler

• Ensretter og inverter komponenter

• IGBT eller SiC kraftelektronik

• Samleskinner og elektriske kontakter

• Ladestations styreskabe

• Integrerede væskekøleenheder

Et komplet kølekredsløb kan omfatte pumpen, kølevæskebeholderen, radiatoren, ventilatoren, filteret, temperaturføleren, trykføleren, flowføleren, ekspansionskammeret og den elektroniske controller.

Hvad er en magnetisk miniature gearpumpe?

En miniature magnetisk tandhjulspumpe er en kompakt fortrængningspumpe, der bruger roterende tandhjul til at flytte kølevæske gennem kølekredsløbet.

I stedet for at bruge en konventionel akseltætning mellem motoren og pumpekammeret, bruger pumpen magnetisk kobling til at overføre drejningsmoment. Magneten på motorsiden driver en intern magnet, der er forbundet med pumpens gear.

Dette design adskiller motoren fra den pumpede væske og kan reducere lækageveje forbundet med dynamiske akseltætninger.

Magnetisk drevne tandhjulspumper bruges allerede i EV-opladerkølingsapplikationer, fordi de kan levere kontrolleret væsketilførsel i en kompakt pakke. Nogle kommercielle magnetiske gearpumper er specielt designet til højtemperaturvæsker og bruger en tætningsfri magnetisk transmissionsstruktur.

Hvorfor bruge en magnetisk miniaturepumpe i en elbiloplader?

1. Reduceret risiko for akseltætningslækage

Kølevæskelækage er et alvorligt problem inde i opladningsudstyr, fordi væske kan beskadige strømelektronik, styrekort, isoleringssystemer og elektriske forbindelser.

En magnetisk drivpumpe eliminerer den roterende akselgennemtrængning mellem det våde pumpekammer og den eksterne motor. Dette reducerer afhængigheden af ​​en konventionel dynamisk akseltætning.

Den komplette pumpe kræver dog stadig korrekt designede statiske tætninger, hussamlinger, rørforbindelser og fittings. Derfor bør pumpen vurderes som en del af hele kølekredsløbet i stedet for at blive behandlet som den eneste lækagekontrolkomponent.

2. Kompakt installation

Ultrahurtigt opladningsudstyr indeholder strømmoduler, elektriske distributionskomponenter, overvågningsenheder, kommunikationssystemer, køleudstyr og kabelstyringsstrukturer.

Den tilgængelige installationsplads er ofte begrænset.

EN miniature magnetisk tandhjulspumpe kan integreres i:

• Kompakte kølefordelingsenheder

• Ladekabel kølemoduler

• Vægmonterede DC opladere

• Standalone opladningsdispensere

• Modulære ladeskabe

• Mobilt opladningsudstyr

• Væskekøling testsystemer

Dets kompakte design giver producenter af opladningsudstyr mere fleksibilitet, når de skal arrangere reservoirer, varmevekslere, sensorer, rør og kontrolkomponenter.

3. Forudsigelig kølevæskelevering

Gearpumper overfører et defineret volumen væske under hver gearrotation. Dette gør det muligt at justere flowhastigheden gennem motorhastigheden inden for pumpens godkendte driftsområde.

Forudsigelig kølevæskelevering er især nyttig, når ladesystemet skal opretholde en målstrømningshastighed gennem smalle kølerør, lange ladekabler, stik, filtre eller kompakte varmevekslere.

Det faktiske driftsflow påvirkes af:

• Pumpehastighed

• Kølevæskeviskositet

• Kølevæsketemperatur

• Differenstryk

• Intern lækage

• Rør diameter

• Kabellængde

• Filtermodstand

• Varmeveksler trykfald

Af denne grund bør pumpevalg baseres på en komplet systemmodstandskurve i stedet for en fristrømsværdi alene.

4. Kompatibilitet med forskellige kølearkitekturer

Ultrahurtige opladningssystemer bruger ikke alle den samme kølevæske.

Vand-glykol-blandinger er almindeligt anvendt i ladeudstyr og væskekølede ladekabler. For eksempel specificerer Phoenix Contact en vand-glykol-blanding til nogle af sine afkølede HPC-ladekabelsystemer. Andre opladnings- eller megawatt-opladningssystemer kan bruge dielektriske kølevæsker, afhængigt af hvordan væsken kommer i kontakt med lederen og de elektriske komponenter.

En miniature magnetisk tandhjulspumpe kan udvikles til forskellige kølemidler, men materialekompatibilitet skal verificeres for hvert projekt.

Vigtige pumpematerialer omfatter:

• Pumpehus

• Gear materiale

• Skaft materiale

• Lejemateriale

• O-ringe

• Pakninger

• Klæbemidler

• Magnetiske indeslutningskomponenter

Antag aldrig, at en pumpe, der er egnet til vand, automatisk er egnet til glykolblandinger, silikoneolie, dielektrisk kølevæske eller andre konstruerede kølevæsker.

5. Kølekontrol med variabel hastighed

Opladningsvarmebelastningen ændres under opladningscyklussen. Det kan også variere afhængigt af køretøjets efterspørgsel, batteriets ladetilstand, omgivende temperatur, ladestrøm og antallet af aktive ladeudgange.

En pumpe med variabel hastighed gør det muligt for køleregulatoren at justere kølevæskecirkulationen i overensstemmelse med driftsforholdene i realtid.

Mulige kontrolmetoder omfatter:

• PWM hastighedskontrol

• 0–10 V hastighedsindgang

• Analog spændingsstyring

• KAN kommunikation

• RS485 kommunikation

• Tilpassede motorstyringsprotokoller

Drift med variabel hastighed kan hjælpe med at reducere unødvendigt energiforbrug og støj, når opladeren kører ved en lavere termisk belastning.

6. Velegnet til kontinuerlig cirkulation

Offentlige DC-ladestationer kan fungere i lange perioder og gennemføre flere opladningssessioner hver dag. Kølepumpen skal derfor være konstrueret til hyppige opstart, forlænget drift og skiftende miljøforhold.

Når købere vurderer en el-oplader-kølepumpe , bør de anmode om testoplysninger relateret til:

• Kontinuerlig drift

• Start-stop-cyklusser

• Ydeevne ved høj og lav temperatur

• Kølevæske ældes

• Trykcykling

• Motortemperaturstigning

• Slid på lejer og gear

• Lækagetest

• Langvarig udholdenhedstest

Hvor er den magnetiske gearpumpe installeret?

Væskekølet ladekabelkredsløb

Pumpen cirkulerer kølevæske gennem ladekablet og stikket, før det returneres til varmeveksleren.

Denne applikation kræver omhyggelig kontrol med tryktab, fordi kølekanalerne inde i kablet kan være smalle, og den samlede kabellængde kan være flere meter.

Ladestik Køling

Varme kan samle sig omkring ladekontakter under højstrømsdrift. Et dedikeret kølekredsløb kan føre varme væk fra stikket og kabelterminalområdet.

Pumpen skal give tilstrækkelig flow uden at producere for højt tryk, der kan beskadige slanger, tætninger eller forbindelseskomponenter.

DC Power Modul Køling

Opladningsstrømmoduler indeholder varmegenererende halvlederkomponenter og elektriske enheder. Væskekøleplader kan bruges til at overføre varme fra modulerne til et fælles kølekredsløb.

I denne applikation skal pumpen muligvis håndtere flere parallelle kølegrene.

Integreret kølefordelingsenhed

Nogle ladestationsproducenter bruger en komplet kølefordelingsenhed, der indeholder pumpen, reservoiret, radiatoren, blæseren, sensorerne, filteret og controlleren.

En kompakt magnetisk gearpumpe kan integreres i denne enhed som den primære kølevæskecirkulationskomponent.

Sådan vælger du en ultrahurtig opladningsvæskekølepumpe

Definer den påkrævede flowhastighed

Det nødvendige flow skal beregnes i henhold til:

• Maksimal varmebelastning

• Kølevæske varmekapacitet

• Tilladt kølevæsketemperaturstigning

• Kølekrav til kabel og stik

• Antal kølegrene

• Varmeveksler effektivitet

Vælg ikke blot den pumpe med den højeste maksimale flowhastighed. En overdimensioneret pumpe kan øge energiforbruget, systemtrykket, vibrationer, væskestøj og kølevæsketemperaturstigning forårsaget af intern recirkulation.

Beregn det samlede trykfald

Pumpen skal overvinde modstand fra hele kølekredsløbet, herunder:

• Ladekabel

• Stik

• Køleplader

• Rør og slanger

• Bøjninger og beslag

• Filtre

• Ventiler

• Varmeveksler

• Flowmåler

• Hurtigkoblinger

Bed pumpeleverandøren om at give en flow-trykkurve med en kølevæskeviskositet tæt på den faktiske anvendelse.

Bekræft kølevæskeviskositet ved forskellige temperaturer

Kølevæskens viskositet kan stige betydeligt i kolde omgivelser. En pumpe, der fungerer korrekt ved 25°C, kan producere en lavere flowhastighed eller kræve mere motormoment ved minusgrader.

Udvælgelsesprocessen bør overveje:

• Minimum opstartstemperatur

• Maksimal kontinuerlig kølevæsketemperatur

• Koldstartsviskositet

• Normal driftsviskositet

• Maksimal tilladt motorstrøm

• Magnetisk koblingsmomentmargin

Bekræft kompatibilitet med fugtet materiale

Giv kølevæskens komplette tekniske datablad til pumpeproducenten.

Evalueringen skal omfatte:

• Kemisk sammensætning

• Glykol koncentration

• Tilsætningsstoffer

• Elektrisk ledningsevne

• Smøreevne

• Viskositet

• Maksimal temperatur

• Minimum temperatur

• Forventet udskiftningsinterval

Langvarige nedsænknings- eller cirkulationstest kan være nødvendige, når kølevæsken indeholder proprietære additiver.

Vælg den korrekte motorspænding

Almindelige styrespændinger for ladeudstyr kan omfatte 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC eller tilpassede strømforsyninger.

Den valgte pumpemotor skal matche opladerens elektriske arkitektur og give passende beskyttelse mod:

• Overstrøm

• Overspænding

• Omvendt polaritet

• Låst rotor

• For høj motortemperatur

• Kommunikationsfejl

Evaluer overvågningskrav

Et moderne væskekølesystem bør ikke kun stole på pumpedriftskommandoer.

Controlleren kan også overvåge:

• Kølevæske flow

• Indløbs- og udgangstemperatur

• Kredsløbstryk

• Beholdervæskeniveau

• Pumpemotorstrøm

• Pumpehastighed

• Kølevæske lækage

• Filterblokering

Overvågning af disse værdier hjælper opladeren med at reducere output eller stoppe opladningen sikkert, når køleydelsen er utilstrækkelig.

Nøgleoplysninger at give til en pumpeleverandør

Før du anmoder om et tilbud, bør ladestationsproducenter give følgende oplysninger:

Ved at levere fuldstændige driftsdata kan pumpeproducenten anbefale en model baseret på faktiske driftsforhold i stedet for det nominelle flow alene.

Almindelige pumpevalgsfejl

Vælg kun efter maksimalt flow

Maksimal flow måles normalt under forhold med lav modstand. Det faktiske flow inde i et ladekabels kølekredsløb kan være væsentligt anderledes.

Ignorerer koldstartsviskositet

En kølevæske kan blive meget mere tyktflydende ved lave temperaturer, hvilket øger pumpens drejningsmoment og kraftbehov.

Brug af uforenelige tætningsmaterialer

En uegnet O-ring eller pakningsmateriale kan svulme, hærde, revne eller miste tætningsevnen efter langvarig eksponering for kølevæske.

Ignorerer luft i kølekredsløbet

Indespærret luft kan reducere varmeoverførslen, øge støjen, afbryde flowet eller forårsage ustabil pumpedrift. Systemet bør omfatte passende påfyldnings-, udluftnings- og reservoirarrangementer.

Drift uden for pumpekurven

Kontinuerlig drift ved for højt tryk eller uegnet hastighed kan øge slid, motortemperatur og intern lækage.

Test af pumpen separat fra systemet

En pumpe kan fungere godt på en laboratoriebænk, men opfører sig anderledes, når den er tilsluttet det faktiske kabel, køleplade, varmeveksler, filter og rørnetværk.

Prototypetest bør derfor bruge et kølekredsløb, der nøje repræsenterer det endelige opladningsudstyr.

Miniature magnetisk gearpumpe vs centrifugalpumpe

Begge pumpetyper kan bruges i væskekølesystemer, men de har forskellige egenskaber.

Det endelige valg bør være baseret på kølemiddelegenskaber, påkrævet flow, trykfald, støj, pakkestørrelse, levetid, omkostninger og vedligeholdelseskrav.

Ofte stillede spørgsmål

Kan en miniature magnetisk gearpumpe håndtere vand-glykol kølevæske?

Den kan designes til vand-glykol-blandinger, men pumpeleverandøren skal verificere gear, leje, hus, magnetindeslutning og tætningsmateriales kompatibilitet med den nøjagtige glykolkoncentration og additiver.

Kan pumpen bruges til dielektrisk kølevæske?

Potentielt, ja. Imidlertid kan dielektriske væsker have forskellig viskositet, smøreevne, kvældning og temperaturkarakteristika. Applikationstest er påkrævet før masseproduktion.

Er en magnetisk gearpumpe fuldstændig lækagefri?

Det magnetiske drev fjerner en konventionel roterende akseltætning, hvilket reducerer en vigtig lækagevej. Statiske tætninger, hussamlinger, porte, slanger og fittings skal dog stadig være korrekt designet og testet.

Hvilken strømningshastighed kræves for et væskekølet ladekabel?

Der er ingen universel strømningshastighed. Det afhænger af ladestrøm, kabeldesign, kølekanaldimensioner, kølemiddeltype, kabellængde, tilladt temperaturstigning og systemtrykfald.

Kan pumpehastigheden justeres efter ladeeffekt?

Ja, når pumpen er udstyret med en kompatibel børsteløs jævnstrømsmotor og hastighedsregulator. Opladeren kan øge eller reducere pumpehastigheden i henhold til temperatur, ladestrøm eller kølebehov.

Hvilke oplysninger er nødvendige for pumpetilpasning?

Pumpeproducenten kræver normalt kølevæskedata, flow, tryk, viskositet, driftstemperatur, motorspænding, kontrolmetode, installationsplads, porttype, forventet levetid, certificeringskrav og årlig efterspørgsel.

En kompakt kølepumpe til næste generations el-opladning

Efterhånden som EV-opladningssystemer bevæger sig mod højere strøm og højere effekt, bliver stabil væskecirkulation stadig vigtigere. Væskekølede kabler og stik er allerede ved at blive udviklet til hundredvis af ampere og i nogle systemer megawatt-klasse opladning.

En korrekt valgt miniature magnetisk gearpumpe kan give kompakt kølevæskecirkulation til ladekabler, stik, strømmoduler og integrerede kølefordelingsenheder.

Succesfuld pumpeintegration kræver mere end at matche en nominel flowhastighed. Fabrikanter af ladeudstyr bør evaluere det komplette kølekredsløb, kølevæskeviskositet, tryktab, temperaturområde, materialekompatibilitet, kontrolstrategi, overvågningskrav og forventet levetid.

Ved at arbejde med en erfaren Producent af ultrahurtig opladning af væskekølepumpe , EV-oplader-OEM'er kan udvikle en tilpasset pumpekonfiguration, der opfylder deres krav til køleydelse, installation, pålidelighed og masseproduktion.