Hogyan válasszunk miniatűr mágneses fogaskerék-szivattyút az ultragyors töltésű folyadékhűtéshez

Ahogy az elektromos járművek töltési teljesítménye folyamatosan növekszik, a hőkezelés az egyik legfontosabb tervezési szempont lett az egyenáramú gyorstöltő állomások esetében. A nagy töltőáramok jelentős hőt termelnek a töltőkábelekben, csatlakozókban, tápegységekben, kondenzátorokban, induktorokban és vezérlőelemekben.

An Az ultragyorsan tölthető folyadékhűtő szivattyú keringeti a hűtőfolyadékot a töltőrendszeren keresztül, elvezeti a hőt a kritikus alkatrészektől, és segít fenntartani a stabil üzemi hőmérsékletet a folyamatos nagy teljesítményű töltés során.

A töltőállomás-gyártók és a hőkezelési rendszer-integrátorok számára a miniatűr mágneses fogaskerekes szivattyú egyre fontosabb szivattyú-opcióvá válik kompakt felépítése, kiszámítható folyadékszállítása, mágneses hajtás kialakítása és zárt folyadékhűtési körökhöz való alkalmassága miatt.

Miért van szükség az ultragyors töltőállomásokhoz folyadékhűtésre?

A nagy teljesítményű töltést, amelyet általában HPC-nek neveznek, az ultragyors egyenáramú töltőállomásokon használják, amelyek nagy áramerősséggel működnek. A Phoenix Contact a HPC-t nagy teljesítményű egyenáramú töltési osztályként írja le, 375 A feletti töltési áramot használva. Legújabb folyadékhűtéses töltőkábel-rendszereit akár 1000 kW-os töltésre tervezték meghatározott üzemmódok mellett.

A töltőáram növekedésével az elektromos ellenállás több hőt termel a vezetőben, a csatlakozó érintkezőiben és a környező elektronikus alkatrészekben. Megfelelő hűtés nélkül a túl magas hőmérséklet a következőket okozhatja:

• Csökkentett töltési teljesítmény

• Automatikus áramcsökkentés

• A komponensek idő előtti öregedése

• Sérült kábelszigetelés

• Kényelmetlen csatlakozó hőmérsékletek

• Megnövekedett töltőleállási idő

• Lehetséges hűtőfolyadék vagy elektromos biztonsági kockázatok

A folyékony hűtés a hűtőfolyadék csöveken, hűtőlemezeken, hőcserélőkön, töltőkábeleken vagy csatlakozóegységeken keresztül történő keringetésével távolítja el a hőt. A hűtőfolyadék egyenletes keringése elengedhetetlen, mert a nem megfelelő vagy instabil áramlás csökkentheti a hőátadási teljesítményt.

Mi az ultragyorsan tölthető folyadékhűtő szivattyú?

Az ultragyorsan tölthető folyadékhűtő szivattyú egy hűtőfolyadék-keringető szivattyú, amelyet elektromos járművek töltőállomásába, folyadékhűtő egységbe, töltőadagolóba vagy kábelhűtő modulba telepítenek.

Fő feladata a hűtőfolyadék keringtetése a hőtermelő alkatrészek és a hőcserélő vagy radiátor között.

A rendszer kialakításától függően a szivattyú hűthet:

• Folyadékhűtéses elektromos töltőkábelek

• CCS vagy NACS töltőcsatlakozók

• Megawattos töltőcsatlakozók

• DC töltő tápmodulok

• Egyenirányító és inverter alkatrészek

• IGBT vagy SiC teljesítményelektronika

• Gyűjtők és elektromos érintkezők

• Töltőállomás vezérlőszekrények

• Integrált folyadékhűtő egységek

A teljes hűtőkör tartalmazhat szivattyút, hűtőfolyadék-tartályt, radiátort, ventilátort, szűrőt, hőmérséklet-érzékelőt, nyomásérzékelőt, áramlásérzékelőt, tágulási kamrát és elektronikus vezérlőt.

Mi az a miniatűr mágneses fogaskerék-szivattyú?

A miniatűr mágneses fogaskerekes szivattyú egy kompakt térfogat-kiszorításos szivattyú, amely forgó fogaskerekek segítségével mozgatja a hűtőfolyadékot a hűtőkörön keresztül.

A motor és a szivattyúkamra közötti hagyományos tengelytömítés helyett a szivattyú mágneses tengelykapcsolót használ a nyomaték átvitelére. A motoroldali mágnes egy belső mágnest hajt meg, amely a szivattyú fogaskerekeihez kapcsolódik.

Ez a kialakítás elválasztja a motort a szivattyúzott folyadéktól, és csökkentheti a dinamikus tengelytömítésekhez kapcsolódó szivárgási útvonalakat.

A mágneses meghajtású fogaskerekes szivattyúkat már használják az elektromos járművek töltőinek hűtésére szolgáló alkalmazásokban, mivel kompakt csomagolásban szabályozott folyadékszállítást tudnak biztosítani. Egyes kereskedelmi forgalomban kapható mágneses meghajtású fogaskerekes szivattyúkat kifejezetten magas hőmérsékletű folyadékokhoz tervezték, és tömítés nélküli mágneses erőátviteli szerkezetet használnak.

Miért használjon miniatűr mágneses fogaskerék-szivattyút egy elektromos töltőben?

1. Csökkentett tengelytömítés-szivárgás kockázata

A hűtőfolyadék szivárgása komoly aggodalomra ad okot a töltőberendezésen belül, mivel a folyadék károsíthatja a teljesítményelektronikát, a vezérlőkártyákat, a szigetelőrendszereket és az elektromos csatlakozásokat.

A mágneses meghajtó szivattyú kiküszöböli a forgó tengely behatolását a nedves szivattyúkamra és a külső motor között. Ez csökkenti a hagyományos dinamikus tengelytömítéstől való függést.

A teljes szivattyúhoz azonban továbbra is megfelelően tervezett statikus tömítésekre, házcsatlakozásokra, csőcsatlakozásokra és szerelvényekre van szükség. Ezért a szivattyút a teljes hűtőkör részeként kell értékelni, nem pedig az egyetlen szivárgásgátló alkatrészként kezelni.

2. Kompakt telepítés

Az ultragyors töltőberendezések teljesítménymodulokat, elektromos elosztó alkatrészeket, felügyeleti eszközöket, kommunikációs rendszereket, hűtőberendezéseket és kábelkezelő szerkezeteket tartalmaznak.

A rendelkezésre álló telepítési hely gyakran korlátozott.

A miniatűr mágneses fogaskerekes szivattyú integrálható:

• Kompakt hűtőelosztó egységek

• Töltőkábel hűtőmodulok

• Falra szerelhető DC töltők

• Önálló töltő adagolók

• Moduláris töltő szekrények

• Mobil töltőberendezés

• Folyadékhűtési tesztrendszerek

Kompakt kialakítása nagyobb rugalmasságot biztosít a töltőberendezések gyártói számára a tartályok, hőcserélők, érzékelők, csövek és vezérlőelemek elrendezése során.

3. Megjósolható hűtőfolyadék-szállítás

A fogaskerék-szivattyúk meghatározott mennyiségű folyadékot szállítanak át minden egyes fogaskerék-fordulat során. Ez lehetővé teszi az áramlási sebesség beállítását a motor fordulatszámával a szivattyú jóváhagyott működési tartományán belül.

A kiszámítható hűtőfolyadék-szállítás különösen akkor hasznos, ha a töltőrendszernek meg kell tartania a kívánt áramlási sebességet keskeny hűtőcsöveken, hosszú töltőkábeleken, csatlakozókon, szűrőkön vagy kompakt hőcserélőkön keresztül.

A tényleges üzemi áramlást befolyásolják:

• A szivattyú sebessége

• A hűtőfolyadék viszkozitása

• Hűtőfolyadék hőmérséklet

• Nyomáskülönbség

• Belső szivárgás

• Cső átmérője

• Kábel hossza

• Szűrő ellenállás

• A hőcserélő nyomásesése

Emiatt a szivattyú kiválasztását a rendszer teljes ellenállási görbéjén kell alapul venni, nem pedig önmagában a szabad áramlási értéken.

4. Kompatibilitás különböző hűtési architektúrákkal

Az ultragyors töltőrendszerek nem mindegyikben használják ugyanazt a hűtőfolyadékot.

A víz-glikol keverékeket általában töltőberendezésekben és folyadékhűtéses töltőkábelekben használják. Például a Phoenix Contact víz-glikol keveréket határoz meg egyes hűtött HPC töltőkábel-rendszereihez. Más töltő- vagy megawattos töltőrendszerek dielektromos hűtőfolyadékot használhatnak, attól függően, hogy a folyadék hogyan érintkezik a vezetővel és az elektromos alkatrészekkel.

Miniatűr mágneses fogaskerekes szivattyú fejleszthető különböző hűtőfolyadékokhoz, de az anyagkompatibilitást minden projektnél ellenőrizni kell.

A szivattyú fontos anyagai a következők:

• Szivattyúház

• A felszerelés anyaga

• Tengely anyaga

• Csapágy anyaga

• O-gyűrűk

• Tömítések

• Ragasztók

• Mágneses védőelemek

Soha ne feltételezze, hogy a vízhez alkalmas szivattyú automatikusan alkalmas glikolkeverékek, szilikonolajok, dielektromos hűtőfolyadékok vagy más tervezett hűtőfolyadékok szállítására.

5. Változtatható sebességű hűtésvezérlés

A töltési hőterhelés a töltési ciklus során változik. A járműigénytől, az akkumulátor töltöttségi állapotától, a környezeti hőmérséklettől, a töltőáramtól és az aktív töltőkimenetek számától függően is változhat.

A változtatható sebességű szivattyú lehetővé teszi a hűtésszabályozó számára, hogy a hűtőfolyadék keringését a valós idejű működési feltételeknek megfelelően állítsa be.

A lehetséges ellenőrzési módszerek a következők:

• PWM fordulatszám szabályozás

• 0-10 V sebességű bemenet

• Analóg feszültségszabályozás

• CAN kommunikáció

• RS485 kommunikáció

• Testreszabott motorvezérlő protokollok

A változtatható sebességű működés segíthet csökkenteni a szükségtelen energiafogyasztást és a zajt, amikor a töltő alacsonyabb hőterhelés mellett működik.

6. Folyamatos keringésre alkalmas

A nyilvános egyenáramú töltőállomások hosszú ideig működhetnek, és naponta több töltési folyamatot hajtanak végre. A hűtőszivattyút ezért gyakori indításra, hosszabb üzemidőre és változó környezeti feltételekre kell tervezni.

Az értékelésekor elektromos autótöltő hűtőszivattyújának a vásárlóknak a következőkkel kapcsolatos tesztelési információkat kell kérniük:

• Folyamatos üzemű működés

• Start-stop ciklusok

• Magas és alacsony hőmérsékletű teljesítmény

• A hűtőfolyadék öregedése

• Nyomáskerékpározás

• A motor hőmérsékletének emelkedése

• Csapágy és hajtómű kopása

• Szivárgásvizsgálat

• Hosszú távú állóképességi teszt

Hol van felszerelve a mágneses fogaskerék-szivattyú?

Folyadékhűtéses töltőkábel áramkör

A szivattyú a hűtőfolyadékot a töltőkábelen és a csatlakozón keresztül keringeti, mielőtt visszavezeti a hőcserélőbe.

Ez az alkalmazás megköveteli a nyomásveszteség gondos ellenőrzését, mivel a kábel belsejében lévő hűtőcsatornák szűkek lehetnek, és a kábel teljes hossza több méter is lehet.

Töltőcsatlakozó hűtés

Nagyáramú működés közben a töltőérintkezők körül hő halmozódhat fel. A dedikált hűtőkör hőt szállíthat a csatlakozó és a kábelkivezetés területéről.

A szivattyúnak elegendő áramlást kell biztosítania anélkül, hogy túlzott nyomást termelne, ami károsíthatja a csöveket, a tömítéseket vagy a csatlakozóelemeket.

Egyenáramú tápmodul hűtés

A töltő teljesítménymodulok hőtermelő félvezető alkatrészeket és elektromos eszközöket tartalmaznak. Folyékony hűtőlemezek használhatók a modulok hőjének átadására egy közös hűtőkörbe.

Ebben az alkalmazásban a szivattyúnak több párhuzamos hűtőágat kell kezelnie.

Integrált hűtő elosztó egység

Egyes töltőállomás-gyártók komplett hűtőelosztó egységet használnak, amely tartalmazza a szivattyút, a tartályt, a hűtőt, a ventilátort, az érzékelőket, a szűrőt és a vezérlőt.

Egy kompakt mágneses fogaskerekes szivattyú integrálható ebbe az egységbe, mint fő hűtőfolyadék keringtető alkatrész.

Ultragyors töltésű folyadékhűtő szivattyú kiválasztása

Határozza meg a szükséges áramlási sebességet

A szükséges áramlást a következőképpen kell kiszámítani:

• Maximális hőterhelés

• A hűtőfolyadék hőkapacitása

• A hűtőfolyadék hőmérsékletének megengedett emelkedése

• Kábel és csatlakozó hűtési követelmények

• A hűtőágak száma

• A hőcserélő hatékonysága

Ne egyszerűen a legnagyobb maximális térfogatáramú szivattyút válassza. A túlméretezett szivattyú növelheti az energiafogyasztást, a rendszernyomást, a vibrációt, a folyadékzajt és a hűtőfolyadék hőmérsékletének növekedését a belső recirkuláció miatt.

Számítsa ki a teljes nyomásesést

A szivattyúnak le kell győznie a teljes hűtőkör ellenállását, beleértve:

• Töltő kábel

• Csatlakozó

• Hűtőlemezek

• Csövek és tömlők

• Hajlítások és szerelvények

• Szűrők

• Szelepek

• Hőcserélő

• Áramlásmérő

• Gyorscsatlakozások

Kérje meg a szivattyú szállítóját, hogy adjon meg egy áramlási-nyomás görbét olyan hűtőfolyadék viszkozitással, amely közel van a tényleges alkalmazáshoz.

Erősítse meg a hűtőfolyadék viszkozitását különböző hőmérsékleteken

A hűtőfolyadék viszkozitása jelentősen megnőhet hideg környezetben. A 25°C-on megfelelően működő szivattyú alacsonyabb áramlási sebességet produkál, vagy nagyobb motornyomatékot igényelhet 0 m alatti hőmérsékleten.

A kiválasztási folyamat során figyelembe kell venni:

• Minimális indítási hőmérséklet

• Maximális folyamatos hűtőfolyadék hőmérséklet

• Hidegindítási viszkozitás

• Normál működési viszkozitás

• Maximális megengedett motoráram

• Mágneses tengelykapcsoló nyomatékhatár

Ellenőrizze a nedvesített anyagok kompatibilitását

Adja meg a hűtőfolyadék teljes műszaki adatlapját a szivattyú gyártójának.

Az értékelésnek tartalmaznia kell:

• Kémiai összetétel

• Glikol koncentráció

• Adalékok

• Elektromos vezetőképesség

• Kenőképesség

• Viszkozitás

• Maximális hőmérséklet

• Minimális hőmérséklet

• Várható csereintervallum

Hosszú távú merülési vagy cirkulációs tesztekre lehet szükség, ha a hűtőfolyadék szabadalmaztatott adalékokat tartalmaz.

Válassza ki a megfelelő motorfeszültséget

A töltőberendezések általános vezérlőfeszültségei lehetnek 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC, vagy egyedi tápegységek.

A kiválasztott szivattyúmotornak meg kell egyeznie a töltő elektromos felépítésével, és megfelelő védelmet kell nyújtania a következők ellen:

• Túláram

• Túlfeszültség

• Fordított polaritás

• Zárt rotor

• Túl magas motorhőmérséklet

• Kommunikációs hiba

Értékelje a megfigyelési követelményeket

Egy modern folyadékhűtő rendszernek nem szabad csak a szivattyú működési parancsaira támaszkodnia.

A vezérlő a következőket is felügyelheti:

• Hűtőfolyadék áramlás

• Bemeneti és kimeneti hőmérséklet

• Áramköri nyomás

• A tartály folyadékszintje

• Szivattyú motor árama

• A szivattyú sebessége

• Hűtőfolyadék szivárgás

• Szűrő eltömődés

Ezen értékek figyelése segít a töltőnek csökkenteni a teljesítményt, vagy biztonságosan leállítani a töltést, ha a hűtési teljesítmény nem megfelelő.

Kulcsfontosságú információk, amelyeket meg kell adni a szivattyú szállítójának

Mielőtt árajánlatot kérne, a töltőállomás gyártóinak meg kell adniuk a következő információkat:

A teljes üzemi adatok megadása lehetővé teszi a szivattyú gyártója számára, hogy a névleges áramlás helyett a tényleges üzemi feltételek alapján ajánljon modellt.

Gyakori szivattyúválasztási hibák

Kiválasztás csak maximális áramlás alapján

A maximális áramlást általában alacsony ellenállású körülmények között mérik. A tényleges áramlás a töltőkábel hűtőkörében lényegesen eltérő lehet.

A hidegindítási viszkozitás figyelmen kívül hagyása

A hűtőfolyadék alacsony hőmérsékleten sokkal viszkózusabbá válhat, ami növeli a szivattyú nyomatékát és a teljesítményigényt.

Nem kompatibilis tömítőanyagok használata

A nem megfelelő O-gyűrű vagy tömítés anyaga megduzzadhat, megkeményedhet, megrepedhet vagy elveszítheti a tömítőképességét a hűtőfolyadék hosszú távú kitettsége után.

A levegő figyelmen kívül hagyása a hűtőkörben

A beszorult levegő csökkentheti a hőátadást, növelheti a zajt, megszakíthatja az áramlást vagy instabil szivattyúműködést okozhat. A rendszernek megfelelő töltő-, légtelenítő- és tartályrendszert kell tartalmaznia.

A szivattyú görbén kívüli működés

A túlzott nyomáson vagy nem megfelelő fordulatszámon történő folyamatos működés növelheti a kopást, a motor hőmérsékletét és a belső szivárgást.

A szivattyú tesztelése a rendszertől külön

A szivattyú jól teljesíthet laboratóriumi padon, de másként viselkedik, ha a tényleges kábelhez, hűtőlemezhez, hőcserélőhöz, szűrőhöz és csőhálózathoz csatlakozik.

A prototípus-tesztelés során ezért olyan hűtőkört kell használni, amely pontosan reprezentálja a végső töltőberendezést.

Miniatűr mágneses fogaskerék-szivattyú vs centrifugálszivattyú

Mindkét szivattyútípus használható folyékony hűtőrendszerekben, de eltérő jellemzőkkel rendelkeznek.

A végső választásnak a hűtőfolyadék tulajdonságain, a szükséges áramláson, a nyomásesésen, a zajon, a csomagolás méretén, az élettartamon, a költségeken és a karbantartási követelményeken kell alapulnia.

Gyakran Ismételt Kérdések

Egy miniatűr mágneses fogaskerék-szivattyú képes kezelni a víz-glikol hűtőfolyadékot?

Víz-glikol keverékekhez is tervezhető, de a szivattyú szállítójának ellenőriznie kell a fogaskerekek, csapágyak, ház, mágnesek rögzítésének és tömítőanyagainak kompatibilitását a pontos glikolkoncentrációval és adalékanyagokkal.

Használható a szivattyú dielektromos hűtőfolyadékhoz?

Potenciálisan igen. A dielektromos folyadékok azonban eltérő viszkozitású, kenési, duzzadási és hőmérsékleti jellemzőkkel rendelkezhetnek. A tömeggyártás előtt az alkalmazás tesztelése szükséges.

Teljesen szivárgásmentes a mágneses fogaskerék-szivattyú?

A mágneses hajtás eltávolítja a hagyományos forgó tengelytömítést, csökkentve az egyik fontos szivárgási utat. A statikus tömítéseket, a ház csatlakozásait, a csatlakozókat, a csöveket és a szerelvényeket azonban továbbra is megfelelően kell megtervezni és tesztelni.

Mekkora áramlási sebesség szükséges egy folyadékhűtéses töltőkábelhez?

Nincs univerzális áramlási sebesség. Ez függ a töltőáramtól, a kábel kialakításától, a hűtőcsatorna méretétől, a hűtőfolyadék típusától, a kábel hosszától, a megengedett hőmérséklet-emelkedéstől és a rendszer nyomásesésétől.

Beállítható a szivattyú fordulatszáma a töltési teljesítmény szerint?

Igen, ha a szivattyú kompatibilis kefe nélküli egyenáramú motorral és fordulatszám-szabályozóval van felszerelve. A töltő növelheti vagy csökkentheti a szivattyú fordulatszámát a hőmérséklet, a töltőáram vagy a hűtési igény függvényében.

Milyen információkra van szükség a szivattyú testreszabásához?

A szivattyú gyártója általában megköveteli a hűtőfolyadék-adatokat, az áramlást, a nyomást, a viszkozitást, az üzemi hőmérsékletet, a motorfeszültséget, a szabályozási módot, a beépítési helyet, a port típusát, a várható élettartamot, a tanúsítási követelményeket és az éves igényt.

Kompakt hűtőszivattyú a következő generációs elektromos járművek töltéséhez

Ahogy az elektromos járművek töltőrendszerei nagyobb áramerősség és nagyobb teljesítmény felé haladnak, a stabil folyadékkeringés egyre fontosabbá válik. Már folyik a folyadékhűtéses kábelek és csatlakozók fejlesztése több száz amperes, illetve egyes rendszerekben megawatt-osztályú töltéshez.

Egy megfelelően kiválasztott miniatűr mágneses fogaskerekes szivattyú kompakt hűtőfolyadék keringést biztosít a töltőkábelek, csatlakozók, tápmodulok és integrált hűtőelosztó egységek számára.

A szivattyú sikeres integrálásához többre van szükség, mint a névleges áramlási sebesség összehangolására. A töltőberendezések gyártóinak értékelniük kell a teljes hűtőkört, a hűtőfolyadék viszkozitását, a nyomásveszteséget, a hőmérséklet-tartományt, az anyagok kompatibilitását, a szabályozási stratégiát, a felügyeleti követelményeket és a várható élettartamot.

Tapasztalttal dolgozva Az ultragyors töltő folyadékhűtő szivattyú gyártója , az EV-töltő OEM-ek testreszabott szivattyúkonfigurációt fejleszthetnek ki, amely megfelel hűtési teljesítményüknek, telepítésüknek, megbízhatóságuknak és tömeggyártási követelményeiknek.