Kuinka valita pienoismagneettinen hammaspyöräpumppu erittäin nopeaan lataukseen nestejäähdytyksellä

Sähköajoneuvojen lataustehon kasvaessa edelleen lämmönhallinnasta on tullut yksi tärkeimmistä DC-pikalatausasemien suunnittelunäkökohdista. Suuret latausvirrat tuottavat merkittävää lämpöä latauskaapeleissa, liittimissä, tehomoduuleissa, kondensaattoreissa, induktoreissa ja ohjauskomponenteissa.

An ultranopeasti ladattava nestejäähdytyspumppu kierrättää jäähdytysnestettä latausjärjestelmän läpi, siirtää lämpöä pois kriittisistä komponenteista ja auttaa ylläpitämään vakaata käyttölämpötilaa jatkuvan suuren latauksen aikana.

Latausasemien valmistajille ja lämmönhallintajärjestelmien integraattoreille pienoismagneettisesta hammaspyöräpumpusta on tulossa tärkeä pumppuvaihtoehto kompaktin rakenteensa, ennustettavan nesteen syöttönsä, magneettisen käyttörakenteensa ja suljettuihin nestejäähdytyspiireihinsä soveltuvuuden vuoksi.

Miksi erittäin nopeat latausasemat tarvitsevat nestejäähdytystä?

High Power Chargingia, jota yleisesti kutsutaan HPC:ksi, käytetään erittäin nopeissa tasavirtalatausasemissa, jotka toimivat suurilla virtatasoilla. Phoenix Contact kuvailee HPC:tä korkean suorituskyvyn tasavirtalatausluokkaksi, jossa latausvirrat ovat yli 375 A. Sen uusimmat nestejäähdytteiset latauskaapelijärjestelmät on suunniteltu lataamaan jopa 1 000 kW:n teho tietyissä toimintatiloissa.

Latausvirran kasvaessa sähkövastus tuottaa enemmän lämpöä johtimeen, liittimen koskettimiin ja ympäröiviin elektronisiin komponentteihin. Ilman riittävää jäähdytystä liiallinen lämpötila voi johtaa:

• Vähentynyt latausteho

• Automaattinen virran vähennys

• Komponenttien ennenaikainen vanheneminen

• Vaurioitunut kaapelin eristys

• Epämiellyttävät liittimen lämpötilat

• Lisääntynyt laturin seisokkiaika

• Mahdolliset jäähdytysnesteen tai sähköturvallisuusriskit

Nestejäähdytys poistaa lämpöä kierrättämällä jäähdytysnestettä putkien, jäähdytyslevyjen, lämmönvaihtimien, latauskaapeleiden tai liitinkokoonpanojen läpi. Tasainen jäähdytysnesteen kierto on välttämätöntä, koska riittämätön tai epävakaa virtaus voi heikentää lämmönsiirtokykyä.

Mikä on ultranopeasti ladattava nestejäähdytyspumppu?

Ultranopeasti ladattava nestejäähdytyspumppu on jäähdytysnesteen kiertovesipumppu, joka on asennettu sähköauton latausasemaan, nestejäähdytysyksikköön, latausannostelijaan tai kaapelin jäähdytysmoduuliin.

Sen päätehtävä on kierrättää jäähdytysnestettä lämpöä tuottavien komponenttien ja lämmönvaihtimen tai jäähdyttimen välillä.

Järjestelmän rakenteesta riippuen pumppu voi jäähtyä:

• Nestejäähdytteiset sähköautojen latauskaapelit

• CCS- tai NACS-latausliittimet

• Megawatin latausliittimet

• DC-latausvirtamoduulit

• Tasasuuntaajan ja invertterin komponentit

• IGBT tai SiC tehoelektroniikka

• Kiskot ja sähkökoskettimet

• Latausaseman ohjauskaapit

• Integroidut nestejäähdytysyksiköt

Täydellinen jäähdytyspiiri voi sisältää pumpun, jäähdytysnestesäiliön, jäähdyttimen, tuulettimen, suodattimen, lämpötila-anturin, paineanturin, virtausanturin, paisuntakammion ja elektronisen ohjaimen.

Mikä on miniatyyri magneettinen hammaspyöräpumppu?

Pienoismagneettinen hammaspyöräpumppu on kompakti iskutilavuuspumppu, joka käyttää pyöriviä hammaspyöriä jäähdytysnesteen siirtämiseen jäähdytyspiirin läpi.

Perinteisen akselitiivisteen käyttämisen sijaan moottorin ja pumppukammion välillä pumppu käyttää magneettista kytkintä vääntömomentin välittämiseen. Moottoripuolen magneetti käyttää sisäistä magneettia, joka on kytketty pumpun hammaspyöriin.

Tämä rakenne erottaa moottorin pumpatusta nesteestä ja voi vähentää dynaamisiin akselitiivisteisiin liittyviä vuotoja.

Magneettikäyttöisiä hammaspyöräpumppuja käytetään jo sähköautojen laturien jäähdytyssovelluksissa, koska ne voivat tarjota kontrolloidun nesteen toimituksen kompaktissa paketissa. Jotkut kaupalliset magneettikäyttöiset hammaspyöräpumput on suunniteltu erityisesti korkean lämpötilan nesteisiin ja niissä on tiivisteetön magneettinen voimansiirtorakenne.

Miksi käyttää pienoismagneettista vaihteistopumppua EV-laturissa?

1. Pienempi akselin tiivisteen vuodon riski

Jäähdytysnesteen vuoto on vakava huolenaihe latauslaitteiden sisällä, koska neste voi vahingoittaa tehoelektroniikkaa, ohjauskortteja, eristysjärjestelmiä ja sähköliitäntöjä.

Magneettinen käyttöpumppu eliminoi pyörivän akselin tunkeutumisen pumppukammion ja ulkoisen moottorin väliin. Tämä vähentää riippuvuutta tavanomaisesta dynaamisesta akselitiivisteestä.

Koko pumppu vaatii kuitenkin edelleen oikein suunnitellut staattiset tiivisteet, kotelon liitokset, putkiliitännät ja liittimet. Siksi pumppua tulisi arvioida osana koko jäähdytyspiiriä sen sijaan, että sitä olisi pidettävä ainoana vuodonhallintakomponenttina.

2. Kompakti asennus

Erittäin nopeat latauslaitteet sisältävät tehomoduuleja, sähkönjakelukomponentteja, valvontalaitteita, viestintäjärjestelmiä, jäähdytyslaitteita ja kaapelinhallintarakenteita.

Käytettävissä oleva asennustila on usein rajallinen.

A miniatyyri magneettinen hammaspyöräpumppu voidaan integroida:

• Kompaktit jäähdytyksen jakeluyksiköt

• Latauskaapelin jäähdytysmoduulit

• Seinälle asennettavat tasavirtalaturit

• Itsenäiset latausautomaatit

• Modulaariset latauskaapit

• Mobiililatauslaitteet

• Nestejäähdytyksen testijärjestelmät

Sen kompakti rakenne antaa latauslaitteiden valmistajille enemmän joustavuutta säiliöiden, lämmönvaihtimien, antureiden, putkien ja ohjauskomponenttien järjestämisessä.

3. Ennustettava jäähdytysnesteen toimitus

Hammaspyöräpumput siirtävät tietyn määrän nestettä jokaisen vaihteen kierroksen aikana. Tämä mahdollistaa virtausnopeuden säätämisen moottorin nopeudella pumpun hyväksytyllä toiminta-alueella.

Ennustettava jäähdytysnesteen annostelu on erityisen hyödyllistä, kun latausjärjestelmän on säilytettävä tavoitevirtaus kapeiden jäähdytysputkien, pitkien latauskaapeleiden, liittimien, suodattimien tai kompaktien lämmönvaihtimien kautta.

Todelliseen käyttövirtaan vaikuttavat:

• Pumpun nopeus

• Jäähdytysnesteen viskositeetti

• Jäähdytysnesteen lämpötila

• Paine-ero

• Sisäinen vuoto

• Putken halkaisija

• Kaapelin pituus

• Suodattimen vastus

• Lämmönvaihtimen painehäviö

Tästä syystä pumpun valinnan tulisi perustua järjestelmän täydelliseen vastuskäyrään pelkän vapaan virtauksen arvon sijaan.

4. Yhteensopivuus erilaisten jäähdytysarkkitehtuurien kanssa

Erittäin nopeat latausjärjestelmät eivät kaikki käytä samaa jäähdytysnestettä.

Vesi-glykoli-seoksia käytetään yleisesti latauslaitteissa ja nestejäähdytteisissä latauskaapeleissa. Esimerkiksi Phoenix Contact määrittelee vesi-glykoliseoksen joihinkin jäähdytettyihin HPC-latauskaapelijärjestelmiinsä. Muut lataus- tai megawattilatausjärjestelmät voivat käyttää dielektrisiä jäähdytysnesteitä riippuen siitä, miten neste koskettaa johtimia ja sähkökomponentteja.

Pienoismagneettinen hammaspyöräpumppu voidaan kehittää erilaisille jäähdytysnesteille, mutta materiaalien yhteensopivuus on varmistettava jokaisessa projektissa.

Tärkeitä pumpun materiaaleja ovat:

• Pumpun kotelo

• Vaihteen materiaali

• Akselin materiaali

• Laakerin materiaali

• O-renkaat

• Tiivisteet

• Liimat

• Magneettiset suojakomponentit

Älä koskaan oleta, että veteen sopiva pumppu soveltuu automaattisesti glykoliseoksille, silikoniöljylle, dielektriselle jäähdytysnesteelle tai muille suunnitelluille jäähdytysnesteille.

5. Muuttuvan nopeuden jäähdytyksen ohjaus

Latauslämpökuorma muuttuu latausjakson aikana. Se voi myös vaihdella ajoneuvon tarpeen, akun lataustilan, ympäristön lämpötilan, latausvirran ja aktiivisten latauslähtöjen lukumäärän mukaan.

Säädettävänopeuksisen pumpun avulla jäähdytyssäädin voi säätää jäähdytysnesteen kiertoa reaaliaikaisten käyttöolosuhteiden mukaan.

Mahdollisia valvontamenetelmiä ovat:

• PWM nopeudensäätö

• 0-10 V nopeustulo

• Analoginen jännitteensäätö

• CAN-viestintä

• RS485 tiedonsiirto

• Räätälöidyt moottorin ohjausprotokollat

Vaihtelevan nopeuden käyttö voi auttaa vähentämään tarpeetonta energiankulutusta ja melua, kun laturi toimii pienemmällä lämpökuormalla.

6. Soveltuu jatkuvaan kiertoon

Julkiset DC-latausasemat voivat toimia pitkiä aikoja ja suorittaa useita latausistuntoja joka päivä. Jäähdytyspumppu on siksi suunniteltava toistuvaa käynnistystä, pitkäaikaista käyttöä ja muuttuvia ympäristöolosuhteita varten.

arvioidessaan EV-laturin jäähdytyspumppua ostajien tulee pyytää testaustietoja, jotka liittyvät:

• Jatkuva käyttö

• Start-stop syklit

• Suorituskyky korkeassa ja matalassa lämpötilassa

• Jäähdytysnesteen ikääntyminen

• Painepyöräily

• Moottorin lämpötilan nousu

• Laakereiden ja vaihteiden kulumaa

• Vuototestaus

• Pitkäkestoiset kestävyystestit

Mihin magneettivaihteistopumppu on asennettu?

Nestejäähdytteinen latauskaapeli

Pumppu kierrättää jäähdytysnestettä latauskaapelin ja liittimen kautta ennen kuin palauttaa sen lämmönvaihtimeen.

Tämä sovellus vaatii huolellista painehäviön hallintaa, koska kaapelin sisällä olevat jäähdytyskanavat voivat olla kapeita ja kaapelin kokonaispituus voi olla useita metrejä.

Latausliittimen jäähdytys

Latauskoskettimien ympärille voi kerääntyä lämpöä suurvirtakäytön aikana. Erillinen jäähdytyspiiri voi kuljettaa lämpöä pois liittimen ja kaapelin liitinalueelta.

Pumpun on tarjottava riittävä virtaus aiheuttamatta liiallista painetta, joka voi vahingoittaa putkia, tiivisteitä tai liitinosia.

DC-virtamoduulin jäähdytys

Lataustehomoduulit sisältävät lämpöä tuottavia puolijohdekomponentteja ja sähkölaitteita. Nestejäähdytyslevyjä voidaan käyttää siirtämään lämpöä moduuleista yhteiseen jäähdytyspiiriin.

Tässä sovelluksessa pumpun on ehkä käsiteltävä useita rinnakkaisia ​​jäähdytyshaaroja.

Integroitu jäähdytyksen jakeluyksikkö

Jotkut latausasemien valmistajat käyttävät täydellistä jäähdytyksen jakeluyksikköä, joka sisältää pumpun, säiliön, jäähdyttimen, tuulettimen, anturit, suodattimen ja ohjaimen.

Kompakti magneettinen hammaspyöräpumppu voidaan integroida tähän yksikköön jäähdytysnesteen pääkomponentiksi.

Kuinka valita erittäin nopeasti latautuva nestejäähdytyspumppu

Määritä vaadittu virtausnopeus

Tarvittava virtaus tulee laskea seuraavasti:

• Suurin lämpökuorma

• Jäähdytysnesteen lämpökapasiteetti

• Sallittu jäähdytysnesteen lämpötilan nousu

• Kaapelin ja liittimen jäähdytysvaatimukset

• Jäähdytyshaarojen lukumäärä

• Lämmönvaihtimen tehokkuus

Älä vain valitse pumppua, jolla on suurin maksimivirtaus. Ylisuuri pumppu voi lisätä sisäisen kierrätyksen aiheuttamaa energiankulutusta, järjestelmän painetta, tärinää, nesteen melua ja jäähdytysnesteen lämpötilan nousua.

Laske kokonaispainehäviö

Pumpun on voitettava koko jäähdytyspiirin vastus, mukaan lukien:

• Latauskaapeli

• Liitin

• Jäähdytyslevyt

• Putket ja letkut

• Taivutukset ja kiinnikkeet

• Suodattimet

• Venttiilit

• Lämmönvaihdin

• Virtausmittari

• Pikaliittimet

Pyydä pumpun toimittajaa toimittamaan virtaus-painekäyrä käyttämällä jäähdytysnesteen viskositeettia, joka on lähellä todellista käyttökohdetta.

Varmista jäähdytysnesteen viskositeetti eri lämpötiloissa

Jäähdytysnesteen viskositeetti voi nousta merkittävästi kylmissä olosuhteissa. Pumppu, joka toimii oikein 25 °C:ssa, voi tuottaa pienemmän virtausnopeuden tai vaatia enemmän moottorin vääntömomenttia pakkasessa.

Valintaprosessissa tulee ottaa huomioon:

• Minimi käynnistyslämpötila

• Suurin jatkuva jäähdytysnesteen lämpötila

• Kylmäkäynnistysviskositeetti

• Normaali käyttöviskositeetti

• Moottorin suurin sallittu virta

• Magneettinen kytkimen vääntömomenttimarginaali

Tarkista kastuneen materiaalin yhteensopivuus

Toimita jäähdytysnesteen täydellinen tekninen tietolomake pumpun valmistajalle.

Arvioinnin tulee sisältää:

• Kemiallinen koostumus

• Glykolipitoisuus

• Lisäaineet

• Sähkönjohtavuus

• Voitelukyky

• Viskositeetti

• Maksimilämpötila

• Minimi lämpötila

• Odotettu vaihtoväli

Pitkäaikaiset upotus- tai kiertotestit voivat olla tarpeen, jos jäähdytysneste sisältää patentoituja lisäaineita.

Valitse oikea moottorin jännite

Yleiset latauslaitteiden ohjausjännitteet voivat sisältää 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC tai mukautetut virtalähteet.

Valitun pumppumoottorin tulee vastata laturin sähköistä arkkitehtuuria ja tarjota sopiva suoja:

• Ylivirta

• Ylijännite

• Käänteinen napaisuus

• Lukittu roottori

• Moottorin liian korkea lämpötila

• Kommunikaatiohäiriö

Arvioi seurantavaatimukset

Nykyaikaisen nestejäähdytysjärjestelmän ei pitäisi luottaa pelkästään pumpun toimintakäskyihin.

Ohjain voi myös valvoa:

• Jäähdytysnesteen virtaus

• Tulo- ja ulostulolämpötila

• Piirin paine

• Säiliön nestetaso

• Pumpun moottorin virta

• Pumpun nopeus

• Jäähdytysnesteen vuoto

• Suodattimen tukos

Näiden arvojen valvonta auttaa laturia vähentämään tehoa tai lopettamaan lataamisen turvallisesti, kun jäähdytysteho ei ole riittävä.

Tärkeimmät tiedot pumpun toimittajalle

Ennen tarjouksen pyytämistä latausasemien valmistajien tulee toimittaa seuraavat tiedot:

Täydellisten käyttötietojen antaminen antaa pumpun valmistajalle mahdollisuuden suositella mallia, joka perustuu todellisiin käyttöolosuhteisiin pelkän nimellisvirtauksen sijaan.

Yleiset virheet pumpun valinnassa

Valinta vain enimmäisvirtauksen mukaan

Suurin virtaus mitataan yleensä alhaisen vastuksen olosuhteissa. Todellinen virtaus latauskaapelin jäähdytyspiirin sisällä voi olla olennaisesti erilainen.

Kylmäkäynnistysviskositeetti huomioimatta

Jäähdytysneste voi muuttua paljon viskoosimmaksi matalissa lämpötiloissa, mikä lisää pumpun vääntömomenttia ja tehon tarvetta.

Yhteensopimattomien tiivistemateriaalien käyttö

Sopimaton O-rengas tai tiivistemateriaali voi turvota, kovettua, halkeilla tai menettää tiivistyskyvyn pitkäaikaisen jäähdytysnesteen altistumisen jälkeen.

Jäähdytyspiirin ilman huomioiminen

Sisään jäänyt ilma voi vähentää lämmönsiirtoa, lisätä melua, katkaista virtauksen tai aiheuttaa epävakaata pumpun toimintaa. Järjestelmässä tulee olla sopivat täyttö-, tuuletus- ja säiliöjärjestelyt.

Käyttö pumppukäyrän ulkopuolella

Jatkuva käyttö liiallisella paineella tai sopimattomalla nopeudella voi lisätä kulumista, moottorin lämpötilaa ja sisäistä vuotoa.

Pumpun testaus järjestelmästä erillään

Pumppu voi toimia hyvin laboratoriopenkillä, mutta käyttäytyä eri tavalla, kun se liitetään varsinaiseen kaapeliin, jäähdytyslevyyn, lämmönvaihtimeen, suodattimeen ja putkistoverkkoon.

Prototyyppitestauksessa tulisi siksi käyttää jäähdytyspiiriä, joka edustaa läheisesti lopullista latauslaitetta.

Miniatyyri magneettinen hammaspyöräpumppu vs keskipakopumppu

Molempia pumpputyyppejä voidaan käyttää nestejäähdytysjärjestelmissä, mutta niillä on erilaiset ominaisuudet.

Lopullisen valinnan tulee perustua jäähdytysnesteen ominaisuuksiin, vaadittuun virtaukseen, painehäviöön, meluon, pakkauksen kokoon, käyttöikään, kustannuksiin ja huoltovaatimuksiin.

Usein kysytyt kysymykset

Voiko miniatyyri magneettinen hammaspyöräpumppu käsitellä vesi-glykolijäähdytysnestettä?

Se voidaan suunnitella vesi-glykoli-seoksille, mutta pumpun toimittajan on varmistettava vaihteiston, laakerin, kotelon, magneetin suojakotelon ja tiivistemateriaalin yhteensopivuus tarkan glykolipitoisuuden ja lisäaineiden kanssa.

Voidaanko pumppua käyttää dielektriseen jäähdytysnesteeseen?

Mahdollisesti kyllä. Dielektrisillä nesteillä voi kuitenkin olla erilaiset viskositeetti-, voitelu-, turpoamis- ja lämpötilaominaisuudet. Sovelluksen testaus vaaditaan ennen massatuotantoa.

Onko magneettinen hammaspyöräpumppu täysin vuodaton?

Magneettikäyttö poistaa perinteisen pyörivän akselitiivisteen, mikä vähentää yhtä tärkeää vuotoa. Staattiset tiivisteet, kotelon liitokset, portit, letkut ja liittimet on kuitenkin edelleen suunniteltava ja testattava oikein.

Mikä virtausnopeus vaaditaan nestejäähdytteiselle latauskaapelille?

Ei ole olemassa universaalia virtausnopeutta. Se riippuu latausvirrasta, kaapelin rakenteesta, jäähdytyskanavan mitoista, jäähdytysnesteen tyypistä, kaapelin pituudesta, sallitusta lämpötilan noususta ja järjestelmän paineen laskusta.

Voiko pumpun nopeutta säätää lataustehon mukaan?

Kyllä, kun pumppu on varustettu yhteensopivalla harjattomalla tasavirtamoottorilla ja nopeudensäätimellä. Laturi voi lisätä tai vähentää pumpun nopeutta lämpötilan, latausvirran tai jäähdytystarpeen mukaan.

Mitä tietoja tarvitaan pumpun mukauttamiseen?

Pumpun valmistaja vaatii tavallisesti jäähdytysnesteen tiedot, virtauksen, paineen, viskositeetin, käyttölämpötilan, moottorin jännitteen, ohjaustavan, asennustilan, portin tyypin, odotetun käyttöiän, sertifiointivaatimukset ja vuositarpeen.

Kompakti jäähdytyspumppu seuraavan sukupolven sähköautojen lataamiseen

Kun sähköajoneuvojen latausjärjestelmät siirtyvät kohti suurempaa virtaa ja suurempaa tehoa, vakaa nestekierto tulee yhä tärkeämmäksi. Nestejäähdytteisiä kaapeleita ja liittimiä kehitetään jo satojen ampeerien ja joissakin järjestelmissä megawattiluokan latauksille.

Oikein valittu miniatyyri magneettivaihteistopumppu voi tarjota kompaktin jäähdytysnesteen kierron latauskaapeleille, liittimille, tehomoduuleille ja integroiduille jäähdytysjakeluyksiköille.

Onnistunut pumpun integrointi vaatii muutakin kuin nimellisvirtausnopeuden sovittamista. Latauslaitteiden valmistajien tulee arvioida koko jäähdytyspiiri, jäähdytysnesteen viskositeetti, painehäviö, lämpötila-alue, materiaalien yhteensopivuus, ohjausstrategia, valvontavaatimukset ja odotettu käyttöikä.

Työskentelemällä kokeneen kanssa ultranopeasti ladattava nestejäähdytyspumppujen valmistaja EV-laturien OEM-valmistajat voivat kehittää räätälöidyn pumppukokoonpanon, joka vastaa heidän jäähdytystehoa, asennusta, luotettavuutta ja massatuotantoa koskevia vaatimuksiaan.