초고속 충전 액체 냉각을 위한 소형 자기 기어 펌프를 선택하는 방법

전기 자동차 충전 전력이 지속적으로 증가함에 따라 열 관리는 DC 고속 충전소의 가장 중요한 설계 고려 사항 중 하나가 되었습니다. 높은 충전 전류는 충전 케이블, 커넥터, 전원 모듈, 커패시터, 인덕터 및 제어 부품에서 상당한 열을 발생시킵니다.

안 초고속 충전 액체 냉각 펌프는 충전 시스템을 통해 냉각수를 순환시키고 중요한 구성 요소에서 열을 전달하며 지속적인 고출력 충전 중에 안정적인 작동 온도를 유지하는 데 도움을 줍니다.

충전소 제조업체 및 열 관리 시스템 통합업체의 경우 소형 자기 기어 펌프는 컴팩트한 구조, 예측 가능한 유체 공급, 자기 드라이브 설계 및 폐쇄형 액체 냉각 회로에 대한 적합성으로 인해 중요한 펌프 옵션이 되고 있습니다.

초고속 충전소에 액체 냉각이 필요한 이유는 무엇입니까?

일반적으로 HPC라고 하는 고전력 충전은 고전류 수준에서 작동하는 초고속 DC 충전소에 사용됩니다. Phoenix Contact는 HPC를 375A 이상의 충전 전류를 사용하는 고성능 DC 충전 클래스라고 설명합니다. 최신 수냉식 충전 케이블 시스템은 지정된 작동 모드에서 최대 1,000kW에 도달하는 충전 전력을 위해 설계되었습니다.

충전 전류가 증가하면 전기 저항으로 인해 도체, 커넥터 접점 및 주변 전자 부품에 더 많은 열이 발생합니다. 충분한 냉각이 이루어지지 않으면 과열로 인해 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다.

• 충전 전력 감소

• 자동 전류 경감

• 조기 부품 노화

• 손상된 케이블 절연

• 불편한 커넥터 온도

• 충전기 가동 중단 시간 증가

• 잠재적인 냉각수 또는 전기 안전 위험

액체 냉각은 튜브, 냉각판, 열 교환기, 충전 케이블 또는 커넥터 어셈블리를 통해 냉각수를 순환시켜 열을 제거합니다. 부적절하거나 불안정한 흐름은 열 전달 성능을 저하시킬 수 있으므로 일관된 냉각수 순환이 필수적입니다.

초고속 충전 액체 냉각 펌프란 무엇입니까?

초고속 충전 액체 냉각 펌프 는 EV 충전소, 액체 냉각 장치, 충전 디스펜서 또는 케이블 냉각 모듈 내부에 설치되는 냉각수 순환 펌프입니다.

주요 기능은 열 발생 구성 요소와 열 교환기 또는 라디에이터 사이에 냉각 유체를 순환시키는 것입니다.

시스템 설계에 따라 펌프가 냉각될 수 있습니다.

• 수냉식 EV 충전 케이블

• CCS 또는 NACS 충전 커넥터

• 메가와트 충전 커넥터

• DC 충전 전원 모듈

• 정류기 및 인버터 부품

• IGBT 또는 SiC 전력 전자 장치

• 버스바 및 전기 접점

• 충전소 제어 캐비닛

• 통합 액체 냉각 장치

완전한 냉각 회로에는 펌프, 냉각수 저장소, 라디에이터, 팬, 필터, 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 확장 챔버 및 전자 컨트롤러가 포함될 수 있습니다.

소형 자기 기어 펌프란 무엇입니까?

소형 자기 기어 펌프는 회전 기어를 사용하여 냉각 회로를 통해 냉각수를 이동시키는 소형 용적식 펌프입니다.

모터와 펌프 챔버 사이에 기존 샤프트 씰을 사용하는 대신 펌프는 자기 커플링을 사용하여 토크를 전달합니다. 모터측 자석은 펌프 기어에 연결된 내부 자석을 구동합니다.

이 설계는 펌핑된 액체에서 모터를 분리하고 동적 샤프트 씰과 관련된 누출 경로를 줄일 수 있습니다.

자기 구동식 기어 펌프는 컴팩트한 패키지로 제어된 유체 공급을 제공할 수 있기 때문에 이미 EV 충전기 냉각 애플리케이션에 사용되고 있습니다. 일부 상업용 자기 구동 기어 펌프는 고온 유체용으로 특별히 설계되었으며 씰이 없는 자기 전달 구조를 사용합니다.

EV 충전기에 소형 자기 기어 펌프를 사용하는 이유는 무엇입니까?

1. 샤프트 씰 누출 위험 감소

냉각수 누출은 액체가 전력 전자 장치, 제어 보드, 절연 시스템 및 전기 연결을 손상시킬 수 있기 때문에 충전 장비 내부에서 심각한 문제입니다.

자기 구동 펌프는 습식 펌프 챔버와 외부 모터 사이의 회전 샤프트 관통을 제거합니다. 이는 기존의 다이나믹 샤프트 씰에 대한 의존도를 줄여줍니다.

그러나 전체 펌프에는 여전히 적절하게 설계된 고정 씰, 하우징 조인트, 튜브 연결 및 피팅이 필요합니다. 따라서 펌프는 유일한 누출 제어 구성요소로 취급되기보다는 전체 냉각 회로의 일부로 평가되어야 합니다.

2. 컴팩트한 설치

초고속 충전 장비에는 전원 모듈, 배전 구성 요소, 모니터링 장치, 통신 시스템, 냉각 장비 및 케이블 관리 구조가 포함됩니다.

사용 가능한 설치 공간이 제한되는 경우가 많습니다.

에이 소형 자기 기어 펌프는 다음 장치에 통합될 수 있습니다.

• 소형 냉각 분배 장치

• 충전 케이블 냉각 모듈

• 벽걸이형 DC 충전기

• 독립형 충전 디스펜서

• 모듈형 충전 캐비닛

• 모바일 충전 장비

• 액체 냉각 테스트 시스템

컴팩트한 디자인 덕분에 충전 장비 제조업체는 저장소, 열 교환기, 센서, 배관 및 제어 구성 요소를 배치할 때 더 많은 유연성을 얻을 수 있습니다.

3. 예측 가능한 절삭유 공급

기어 펌프는 각 기어 회전 동안 정의된 양의 액체를 전달합니다. 이를 통해 펌프의 승인된 작동 범위 내에서 모터 속도를 통해 유량을 조정할 수 있습니다.

예측 가능한 냉각수 공급은 충전 시스템이 좁은 냉각 튜브, 긴 충전 케이블, 커넥터, 필터 또는 소형 열교환기를 통해 목표 유량을 유지해야 할 때 특히 유용합니다.

실제 운영 흐름은 다음의 영향을 받습니다.

• 펌프 속도

• 냉각수 점도

• 냉각수 온도

• 차압

• 내부 누출

• 파이프 직경

• 케이블 길이

• 필터 저항

• 열교환기 압력 강하

이러한 이유로 펌프 선택은 자유 흐름 값만이 아닌 전체 시스템 저항 곡선을 기반으로 해야 합니다.

4. 다양한 냉각 아키텍처와의 호환성

초고속 충전 시스템이 모두 동일한 냉각수를 사용하는 것은 아닙니다.

물-글리콜 혼합물은 일반적으로 충전 장비와 수냉식 충전 케이블에 사용됩니다. 예를 들어, 피닉스컨택트는 일부 냉각 HPC 충전 케이블 시스템에 물-글리콜 혼합물을 지정합니다. 다른 충전 또는 메가와트 충전 시스템은 액체가 도체 및 전기 부품과 접촉하는 방식에 따라 유전체 냉각 유체를 사용할 수 있습니다.

다양한 냉각수용 소형 자기 기어 펌프를 개발할 수 있지만 각 프로젝트마다 재료 호환성을 확인해야 합니다.

중요한 펌프 재료는 다음과 같습니다.

• 펌프 하우징

• 기어 소재

• 샤프트 재질

• 베어링 재질

• O-링

• 개스킷

• 접착제

• 자기 봉쇄 부품

물에 적합한 펌프가 자동으로 글리콜 혼합물, 실리콘 오일, 유전체 냉각수 또는 기타 엔지니어링 냉각 유체에 적합하다고 가정하지 마십시오.

5. 가변 속도 냉각 제어

충전 사이클 동안 충전 열 부하가 변경됩니다. 또한 차량 수요, 배터리 충전 상태, 주변 온도, 충전 전류 및 활성 충전 출력 수에 따라 달라질 수 있습니다.

가변 속도 펌프를 사용하면 냉각 컨트롤러가 실시간 작동 조건에 따라 냉각수 순환을 조정할 수 있습니다.

가능한 제어 방법은 다음과 같습니다.

• PWM 속도 제어

• 0~10V 속도 입력

• 아날로그 전압 제어

• CAN 통신

• RS485 통신

• 맞춤형 모터 제어 프로토콜

가변 속도 작동은 충전기가 더 낮은 열 부하에서 작동할 때 불필요한 에너지 소비와 소음을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

6. 연속 순환에 적합

공공 DC 충전소는 장기간 운영될 수 있으며 매일 여러 번의 충전 세션을 완료할 수 있습니다. 따라서 냉각 펌프는 빈번한 시동, 장시간 작동 및 변화하는 환경 조건에 맞게 설계되어야 합니다.

평가할 때 EV 충전기 냉각 펌프를 구매자는 다음과 관련된 테스트 정보를 요청해야 합니다.

• 지속적인 작업

• 시작-정지 주기

• 고온 및 저온 성능

• 냉각수 노후화

• 압력 사이클링

• 모터 온도 상승

• 베어링 및 기어 마모

• 누출 테스트

• 장기간 내구성 테스트

자기 기어 펌프는 어디에 설치되어 있습니까?

수냉식 충전 케이블 회로

펌프는 냉각수를 열교환기로 되돌리기 전에 충전 케이블과 커넥터를 통해 순환시킵니다.

이 응용 분야에서는 케이블 내부의 냉각 채널이 좁고 전체 케이블 길이가 수 미터에 달할 수 있으므로 압력 손실을 주의 깊게 제어해야 합니다.

충전 커넥터 냉각

고전류 작동 중에 충전 접점 주위에 열이 축적될 수 있습니다. 전용 냉각 회로는 커넥터와 케이블 단자 영역에서 열을 방출할 수 있습니다.

펌프는 튜브, 씰 또는 커넥터 구성 요소를 손상시킬 수 있는 과도한 압력을 생성하지 않고 충분한 흐름을 제공해야 합니다.

DC 전원 모듈 냉각

충전 전원 모듈에는 발열 반도체 부품과 전기 장치가 포함되어 있습니다. 액체 냉각판을 사용하여 모듈에서 공유 냉각 회로로 열을 전달할 수 있습니다.

이 응용 분야에서 펌프는 여러 개의 병렬 냉각 분기를 처리해야 할 수도 있습니다.

통합 냉각 분배 장치

일부 충전소 제조업체는 펌프, 저장소, 라디에이터, 팬, 센서, 필터 및 컨트롤러가 포함된 완전한 냉각 분배 장치를 사용합니다.

주요 냉각수 순환 구성 요소로 소형 자기 기어 펌프를 이 장치에 통합할 수 있습니다.

초고속 충전 액체 냉각 펌프를 선택하는 방법

필요한 유량 정의

필요한 유량은 다음에 따라 계산되어야 합니다.

• 최대 열부하

• 냉각수 열용량

• 허용되는 냉각수 온도 상승

• 케이블 및 커넥터 냉각 요구 사항

• 냉각 분기 수

• 열교환기 효율

단순히 최대 유량이 가장 높은 펌프를 선택하지 마십시오. 펌프 크기가 ​​너무 크면 에너지 소비, 시스템 압력, 진동, 유체 소음 및 내부 재순환으로 인한 냉각수 온도 상승이 증가할 수 있습니다.

총 압력 강하 계산

펌프는 다음을 포함하여 전체 냉각 회로의 저항을 극복해야 합니다.

• 충전 케이블

• 커넥터

• 냉각판

• 튜브 및 호스

• 굽힘 및 부속품

• 필터

• 밸브

• 열교환기

• 유량계

• 퀵 커플링

실제 적용에 가까운 냉각수 점도를 사용하여 유량-압력 곡선을 제공하도록 펌프 공급업체에 요청하십시오.

다양한 온도에서 냉각수 점도 확인

추운 환경에서는 냉각수 점도가 크게 증가할 수 있습니다. 25°C에서 올바르게 작동하는 펌프는 영하의 온도에서 더 낮은 유량을 생성하거나 더 많은 모터 토크를 요구할 수 있습니다.

선택 과정에서는 다음을 고려해야 합니다.

• 최소 시작 온도

• 최대 연속 냉각수 온도

• 냉간 시동 점도

• 정상 작동 점도

• 최대 허용 모터 전류

• 자기 커플링 토크 마진

습식 재료 호환성 확인

냉각수의 전체 기술 데이터 시트를 펌프 제조업체에 제공하십시오.

평가에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 화학 성분

• 글리콜 농도

• 첨가제

• 전기 전도성

• 매끄러움

• 점도

• 최대 온도

• 최저온도

• 예상 교체 주기

냉각수에 독점 첨가제가 포함된 경우 장기간 침수 또는 순환 테스트가 필요할 수 있습니다.

올바른 모터 전압 선택

일반적인 충전 장비 제어 전압에는 12VDC, 24VDC, 48VDC 또는 맞춤형 전원 공급 장치가 포함될 수 있습니다.

선택한 펌프 모터는 충전기의 전기 아키텍처와 일치해야 하며 다음에 대해 적절한 보호 기능을 제공해야 합니다.

• 과전류

• 과전압

• 역극성

• 잠긴 로터

• 과도한 모터 온도

• 통신 실패

모니터링 요구 사항 평가

최신 액체 냉각 시스템은 펌프 작동 명령에만 의존해서는 안 됩니다.

컨트롤러는 다음을 모니터링할 수도 있습니다.

• 냉각수 흐름

• 입구 및 출구 온도

• 회로압력

• 저장소 액체 레벨

• 펌프 모터 전류

• 펌프 속도

• 냉각수 누출

• 필터 막힘

이러한 값을 모니터링하면 냉각 성능이 부족할 때 충전기가 출력을 줄이거나 충전을 안전하게 중지하는 데 도움이 됩니다.

펌프 공급업체에 제공해야 할 주요 정보

견적을 요청하기 전에 충전소 제조업체는 다음 정보를 제공해야 합니다.

완전한 작동 데이터를 제공하면 펌프 제조업체는 공칭 유량만 사용하는 대신 실제 사용 조건을 기반으로 한 모델을 권장할 수 있습니다.

일반적인 펌프 선택 실수

최대 유량만으로 선택

최대 유량은 일반적으로 낮은 저항 조건에서 측정됩니다. 충전 케이블 냉각 회로 내부의 실제 흐름은 상당히 다를 수 있습니다.

콜드 스타트 ​​점도 무시

냉각수는 저온에서 훨씬 더 점성이 높아져 펌프 토크 및 전력 요구 사항이 증가할 수 있습니다.

호환되지 않는 씰링 재료 사용

부적합한 O-링이나 개스킷 재질은 냉각수에 장기간 노출된 후 부풀어오르거나, 단단해지거나, 갈라지거나, 밀봉 성능을 잃을 수 있습니다.

냉각 회로의 공기 무시

갇힌 공기는 열 전달을 감소시키고 소음을 증가시키며 흐름을 방해하거나 펌프 작동을 불안정하게 만들 수 있습니다. 시스템에는 적절한 충전, 환기 및 저장소 장치가 포함되어야 합니다.

펌프 곡선 외부에서 작동

과도한 압력이나 부적절한 속도로 계속 작동하면 마모, 모터 온도 및 내부 누출이 증가할 수 있습니다.

시스템과 별도로 펌프 테스트

펌프는 실험실 벤치에서는 잘 작동할 수 있지만 실제 케이블, 냉각 플레이트, 열 교환기, 필터 및 배관 네트워크에 연결되면 다르게 작동할 수 있습니다.

따라서 프로토타입 테스트에서는 최종 충전 장비를 밀접하게 나타내는 냉각 회로를 사용해야 합니다.

소형 자기 기어 펌프 대 원심 펌프

두 펌프 유형 모두 액체 냉각 시스템에 사용할 수 있지만 특성이 다릅니다.

최종 선택은 냉각수 특성, 필요한 흐름, 압력 강하, 소음, 패키지 크기, 서비스 수명, 비용 및 유지 관리 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.

자주 묻는 질문

소형 자기 기어 펌프가 물-글리콜 냉각수를 처리할 수 있습니까?

물-글리콜 혼합물용으로 설계할 수 있지만 펌프 공급업체는 정확한 글리콜 농도 및 첨가제와 기어, 베어링, 하우징, 자석 봉쇄 및 밀봉재 호환성을 확인해야 합니다.

펌프를 유전체 냉각수에 사용할 수 있습니까?

아마도 그렇습니다. 그러나 유전체 유체는 점도, 윤활성, 팽창 및 온도 특성이 다를 수 있습니다. 대량 생산 전에 적용 테스트가 필요합니다.

자기 기어 펌프는 완전히 누출되지 않습니까?

자기 드라이브는 기존의 회전 샤프트 씰을 제거하여 중요한 누출 경로 중 하나를 줄입니다. 그러나 정적 씰, 하우징 조인트, 포트, 튜브 및 피팅은 여전히 ​​올바르게 설계되고 테스트되어야 합니다.

수냉식 충전 케이블에는 어느 정도의 유량이 필요합니까?

보편적인 유량은 없습니다. 이는 충전 전류, 케이블 디자인, 냉각 채널 크기, 냉각수 유형, 케이블 길이, 허용 온도 상승 및 시스템 압력 강하에 따라 달라집니다.

충전 전력에 따라 펌프 속도를 조정할 수 있나요?

예, 펌프에 호환 가능한 브러시리스 DC 모터 및 속도 컨트롤러가 장착된 경우 가능합니다. 충전기는 온도, 충전 전류 또는 냉각 수요에 따라 펌프 속도를 높이거나 낮출 수 있습니다.

펌프 맞춤화에는 어떤 정보가 필요합니까?

펌프 제조업체는 일반적으로 냉각수 데이터, 유량, 압력, 점도, 작동 온도, 모터 전압, 제어 방법, 설치 공간, 포트 유형, 예상 수명, 인증 요구 사항 및 연간 수요를 요구합니다.

차세대 EV 충전을 위한 소형 냉각 펌프

EV 충전 시스템이 더 높은 전류와 더 높은 전력으로 이동함에 따라 안정적인 액체 순환이 점점 더 중요해지고 있습니다. 수냉식 케이블과 커넥터는 이미 수백 암페어 및 일부 시스템에서는 메가와트급 충전용으로 개발되고 있습니다.

적절하게 선택된 소형 자기 기어 펌프는 충전 케이블, 커넥터, 전원 모듈 및 통합 냉각 분배 장치를 위한 컴팩트한 냉각수 순환을 제공할 수 있습니다.

성공적인 펌프 통합에는 공칭 유량을 일치시키는 것 이상이 필요합니다. 충전 장비 제조업체는 전체 냉각 회로, 냉각수 점도, 압력 손실, 온도 범위, 재료 호환성, 제어 전략, 모니터링 요구 사항 및 예상 서비스 수명을 평가해야 합니다.

경험이 풍부한 분과 함께 일함으로써 초고속 충전 액체 냉각 펌프 제조업체인 EV 충전기 OEM은 냉각 성능, 설치, 신뢰성 및 대량 생산 요구 사항을 충족하는 맞춤형 펌프 구성을 개발할 수 있습니다.