Hoe u een miniatuur magnetische tandwielpomp kiest voor ultrasnel opladen van vloeistofkoeling

Naarmate het laadvermogen van elektrische voertuigen blijft toenemen, is thermisch beheer een van de belangrijkste ontwerpoverwegingen voor DC-snellaadstations geworden. Hoge laadstromen genereren aanzienlijke hitte in laadkabels, connectoren, voedingsmodules, condensatoren, inductoren en besturingscomponenten.

Een De ultrasnelle vloeistofkoelpomp circuleert koelvloeistof door het laadsysteem, voert warmte af van kritische componenten en helpt een stabiele bedrijfstemperatuur te behouden tijdens continu opladen met hoog vermogen.

Voor fabrikanten van laadstations en integrators van thermische beheersystemen wordt de miniatuur magnetische tandwielpomp een belangrijke pompoptie vanwege zijn compacte structuur, voorspelbare vloeistoftoevoer, magnetisch aandrijfontwerp en geschiktheid voor gesloten vloeistofkoelcircuits.

Waarom hebben ultrasnelle laadstations vloeistofkoeling nodig?

High Power Charging, gewoonlijk HPC genoemd, wordt gebruikt in ultrasnelle DC-laadstations die op hoge stroomniveaus werken. Phoenix Contact beschrijft HPC als een krachtige DC-laadklasse met laadstromen boven 375 A. De nieuwste vloeistofgekoelde laadkabelsystemen zijn ontworpen voor laadvermogens tot 1.000 kW onder gespecificeerde bedrijfsmodi.

Naarmate de laadstroom toeneemt, produceert de elektrische weerstand meer warmte in de geleider, connectorcontacten en omliggende elektronische componenten. Zonder voldoende koeling kan een te hoge temperatuur leiden tot:

• Verminderd laadvermogen

• Automatische stroomderating

• Voortijdige veroudering van componenten

• Beschadigde kabelisolatie

• Oncomfortabele connectortemperaturen

• Verhoogde uitvaltijd van de lader

• Potentiële koelvloeistof- of elektrische veiligheidsrisico's

Vloeistofkoeling verwijdert warmte door koelvloeistof door buizen, koelplaten, warmtewisselaars, laadkabels of connectorconstructies te laten circuleren. Een consistente koelvloeistofcirculatie is essentieel omdat een ontoereikende of onstabiele stroming de warmteoverdrachtsprestaties kan verminderen.

Wat is een ultrasnel opladende vloeistofkoelpomp?

Een ultrasnel opladende vloeistofkoelpomp is een koelvloeistofcirculatiepomp die is geïnstalleerd in een EV-laadstation, vloeistofkoeleenheid, laaddispenser of kabelkoelmodule.

De belangrijkste functie ervan is het circuleren van koelvloeistof tussen warmtegenererende componenten en een warmtewisselaar of radiator.

Afhankelijk van het systeemontwerp kan de pomp afkoelen:

• Vloeistofgekoelde EV-laadkabels

• CCS- of NACS-oplaadconnectoren

• Megawatt-oplaadconnectoren

• DC-laadvermogensmodules

• Gelijkrichter- en invertercomponenten

• IGBT- of SiC-vermogenselektronica

• Busbars en elektrische contacten

• Laadstation schakelkasten

• Geïntegreerde vloeistofkoelunits

Een compleet koelcircuit kan de pomp, het koelvloeistofreservoir, de radiator, de ventilator, het filter, de temperatuursensor, de druksensor, de flowsensor, het expansievat en de elektronische controller omvatten.

Wat is een miniatuur magnetische tandwielpomp?

Een miniatuur magnetische tandwielpomp is een compacte verdringerpomp die roterende tandwielen gebruikt om koelvloeistof door het koelcircuit te verplaatsen.

In plaats van een conventionele asafdichting tussen de motor en de pompkamer te gebruiken, gebruikt de pomp een magnetische koppeling om koppel over te brengen. De magneet aan de motorzijde drijft een interne magneet aan die is verbonden met de pomptandwielen.

Dit ontwerp scheidt de motor van de verpompte vloeistof en kan lekkagepaden die gepaard gaan met dynamische asafdichtingen verminderen.

Magnetisch aangedreven tandwielpompen worden al gebruikt in koeltoepassingen voor EV-laders, omdat ze een gecontroleerde vloeistoftoevoer in een compact pakket kunnen bieden. Sommige commerciële tandwielpompen met magnetische aandrijving zijn speciaal ontworpen voor vloeistoffen met hoge temperaturen en gebruiken een magnetische transmissiestructuur zonder afdichting.

Waarom een ​​miniatuur magnetische tandwielpomp in een EV-oplader gebruiken?

1. Verminderd risico op lekkage van de asafdichting

Lekkage van koelvloeistof is een ernstig probleem in laadapparatuur, omdat vloeistof de vermogenselektronica, besturingskaarten, isolatiesystemen en elektrische verbindingen kan beschadigen.

Een magnetische aandrijfpomp elimineert de penetratie van de roterende as tussen de natte pompkamer en de externe motor. Dit vermindert de afhankelijkheid van een conventionele dynamische asafdichting.

De complete pomp vereist echter nog steeds goed ontworpen statische afdichtingen, behuizingsverbindingen, buisverbindingen en fittingen. Daarom moet de pomp worden geëvalueerd als onderdeel van het gehele koelcircuit en niet worden behandeld als het enige onderdeel dat lekkage tegengaat.

2. Compacte installatie

Ultrasnelle oplaadapparatuur omvat voedingsmodules, elektrische distributiecomponenten, bewakingsapparatuur, communicatiesystemen, koelapparatuur en kabelbeheerstructuren.

De beschikbare installatieruimte is vaak beperkt.

A miniatuur magnetische tandwielpomp kan worden geïntegreerd in:

• Compacte koelverdeelunits

• Laadkabel koelmodules

• Wandgemonteerde DC-laders

• Zelfstandige oplaaddispensers

• Modulaire oplaadkasten

• Mobiele oplaadapparatuur

• Testsystemen voor vloeistofkoeling

Het compacte ontwerp geeft fabrikanten van laadapparatuur meer flexibiliteit bij het plaatsen van reservoirs, warmtewisselaars, sensoren, leidingen en besturingscomponenten.

3. Voorspelbare koelvloeistoftoevoer

Tandwielpompen transporteren tijdens elke tandwielrotatie een gedefinieerd vloeistofvolume. Hierdoor kan het debiet worden aangepast via het motortoerental binnen het goedgekeurde bedrijfsbereik van de pomp.

Voorspelbare koelvloeistoftoevoer is vooral handig wanneer het laadsysteem een ​​beoogde stroomsnelheid moet handhaven via smalle koelbuizen, lange laadkabels, connectoren, filters of compacte warmtewisselaars.

De werkelijke bedrijfsstroom wordt beïnvloed door:

• Pompsnelheid

• Viscositeit van koelvloeistof

• Koelvloeistof temperatuur

• Differentiële druk

• Interne lekkage

• Pijpdiameter

• Kabel lengte

• Filterweerstand

• Drukverlies warmtewisselaar

Om deze reden moet de pompselectie gebaseerd zijn op een volledige systeemweerstandscurve in plaats van alleen op een vrije doorstroomwaarde.

4. Compatibiliteit met verschillende koelarchitecturen

Ultrasnelle laadsystemen gebruiken niet allemaal dezelfde koelvloeistof.

Water-glycolmengsels worden veel gebruikt in laadapparatuur en vloeistofgekoelde laadkabels. Phoenix Contact specificeert bijvoorbeeld voor een aantal van zijn gekoelde HPC-laadkabelsystemen een water-glycolmengsel. Andere laad- of megawatt-laadsystemen kunnen diëlektrische koelvloeistoffen gebruiken, afhankelijk van hoe de vloeistof in contact komt met de geleider en elektrische componenten.

Voor verschillende koelmiddelen kan een miniatuur magnetische tandwielpomp worden ontwikkeld, maar de materiaalcompatibiliteit moet voor elk project worden geverifieerd.

Belangrijke pompmaterialen zijn onder meer:

• Pomphuis

• Materiaal uitrusting

• Materiaal van de schacht

• Dragend materiaal

• O-ringen

• Pakkingen

• Kleefstoffen

• Magnetische insluitingscomponenten

Ga er nooit van uit dat een pomp die geschikt is voor water automatisch geschikt is voor glycolmengsels, siliconenolie, diëlektrische koelvloeistof of andere technische koelvloeistoffen.

5. Koelregeling met variabele snelheid

De warmtebelasting tijdens het opladen verandert tijdens de laadcyclus. Het kan ook variëren afhankelijk van de vraag van het voertuig, de laadtoestand van de accu, de omgevingstemperatuur, de laadstroom en het aantal actieve laaduitgangen.

Dankzij een pomp met variabele snelheid kan de koelcontroller de koelvloeistofcirculatie aanpassen aan de realtime bedrijfsomstandigheden.

Mogelijke controlemethoden zijn onder meer:

• PWM-snelheidsregeling

• 0–10 V snelheidsingang

• Analoge spanningsregeling

• CAN-communicatie

• RS485-communicatie

• Aangepaste motorbesturingsprotocollen

De werking met variabele snelheid kan onnodig energieverbruik en lawaai helpen verminderen wanneer de lader met een lagere thermische belasting werkt.

6. Geschikt voor continue circulatie

Openbare DC-laadstations kunnen lange tijd in bedrijf zijn en elke dag meerdere laadsessies voltooien. De koelpomp moet daarom worden ontworpen voor veelvuldig starten, langdurig gebruik en veranderende omgevingsomstandigheden.

Bij het evalueren van een EV-lader de koelpomp van moeten kopers testinformatie opvragen met betrekking tot:

• Continubedrijf

• Start-stop-cycli

• Prestaties bij hoge en lage temperaturen

• Veroudering van koelvloeistof

• Druk fietsen

• Stijging van de motortemperatuur

• Slijtage van lagers en tandwielen

• Lekkage testen

• Lange duur duurtesten

Waar is de magnetische tandwielpomp geïnstalleerd?

Vloeistofgekoeld laadkabelcircuit

De pomp circuleert koelvloeistof door de laadkabel en connector voordat deze wordt teruggevoerd naar de warmtewisselaar.

Deze toepassing vereist een zorgvuldige controle van het drukverlies, omdat de koelkanalen in de kabel smal kunnen zijn en de totale kabellengte enkele meters kan bedragen.

Oplaadconnectorkoeling

Tijdens bedrijf met hoge stroomsterkte kan zich warmte ophopen rond de laadcontacten. Een speciaal koelcircuit kan warmte afvoeren van de connector en het kabelaansluitgebied.

De pomp moet voldoende stroom leveren zonder overmatige druk te produceren die de slangen, afdichtingen of connectoronderdelen zou kunnen beschadigen.

Koeling van DC-voedingsmodule

Laadstroommodules bevatten warmtegenererende halfgeleidercomponenten en elektrische apparaten. Er kunnen vloeistofkoelplaten worden gebruikt om warmte van de modules over te dragen naar een gedeeld koelcircuit.

Bij deze toepassing moet de pomp mogelijk meerdere parallelle koeltakken verwerken.

Geïntegreerde koeldistributie-eenheid

Sommige fabrikanten van laadstations gebruiken een complete koeldistributie-eenheid die de pomp, het reservoir, de radiator, de ventilator, de sensoren, het filter en de controller bevat.

In deze unit kan een compacte magnetische tandwielpomp worden geïntegreerd als belangrijkste koelmiddelcirculatiecomponent.

Hoe u een ultrasnel opladende vloeistofkoelpomp selecteert

Definieer het vereiste debiet

Het vereiste debiet moet worden berekend op basis van:

• Maximale warmtebelasting

• Warmtecapaciteit koelvloeistof

• Toegestane stijging van de koelvloeistoftemperatuur

• Vereisten voor koeling van kabels en connectoren

• Aantal koeltakken

• Efficiëntie van de warmtewisselaar

Kies niet zomaar de pomp met het hoogste maximale debiet. Een te grote pomp kan het energieverbruik, de systeemdruk, de trillingen, het vloeistofgeluid en de stijging van de koelvloeistoftemperatuur verhogen als gevolg van interne recirculatie.

Bereken de totale drukval

De pomp moet de weerstand van het volledige koelcircuit overwinnen, inclusief:

• Oplaadkabel

• Connector

• Koelplaten

• Buizen en slangen

• Bochten en fittingen

• Filters

• Kleppen

• Warmtewisselaar

• Stroommeter

• Snelkoppelingen

Vraag de pompleverancier om een ​​stroom-drukcurve met een koelmiddelviscositeit die dicht bij de daadwerkelijke toepassing ligt.

Bevestig de viscositeit van de koelvloeistof bij verschillende temperaturen

De viscositeit van de koelvloeistof kan aanzienlijk toenemen in koude omgevingen. Een pomp die correct presteert bij 25°C kan een lager debiet produceren of meer motorkoppel vereisen bij temperaturen onder het vriespunt.

Bij het selectieproces moet rekening worden gehouden met:

• Minimale opstarttemperatuur

• Maximale continue koelvloeistoftemperatuur

• Viscositeit bij koude start

• Normale bedrijfsviscositeit

• Maximaal toegestane motorstroom

• Koppelmarge magnetische koppeling

Controleer de compatibiliteit van bevochtigde materialen

Geef het volledige technische gegevensblad van de koelvloeistof aan de pompfabrikant.

De evaluatie moet het volgende omvatten:

• Chemische samenstelling

• Glycolconcentratie

• Additieven

• Elektrische geleidbaarheid

• Gladheid

• Viscositeit

• Maximale temperatuur

• Minimale temperatuur

• Verwacht vervangingsinterval

Als de koelvloeistof bedrijfseigen additieven bevat, kunnen langdurige onderdompelings- of circulatietests nodig zijn.

Selecteer de juiste motorspanning

Gangbare stuurspanningen voor laadapparatuur kunnen 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC of aangepaste voedingen omvatten.

De geselecteerde pompmotor moet passen bij de elektrische architectuur van de lader en passende bescherming bieden tegen:

• Overstroom

• Overspanning

• Omgekeerde polariteit

• Vergrendelde rotor

• Te hoge motortemperatuur

• Communicatiefout

Evalueer de monitoringvereisten

Een modern vloeistofkoelsysteem mag niet alleen afhankelijk zijn van pompbedieningscommando's.

De verwerkingsverantwoordelijke kan ook toezicht houden op:

• Koelvloeistofstroom

• Inlaat- en uitlaattemperatuur

• Circuitdruk

• Vloeistofniveau in reservoir

• Stroom pompmotor

• Pompsnelheid

• Koelvloeistof lekkage

• Filterblokkering

Door deze waarden te monitoren, kan de lader het vermogen verminderen of het opladen veilig stoppen als de koelprestaties onvoldoende zijn.

Belangrijke informatie die aan een pompleverancier moet worden verstrekt

Voordat een offerte wordt aangevraagd, moeten fabrikanten van laadstations de volgende informatie verstrekken:

Door volledige bedrijfsgegevens te verstrekken, kan de pompfabrikant een model aanbevelen op basis van werkelijke bedrijfsomstandigheden in plaats van alleen op het nominale debiet.

Veel voorkomende fouten bij het selecteren van pompen

Alleen selecteren op maximale stroom

De maximale stroom wordt meestal gemeten onder omstandigheden met lage weerstand. De werkelijke stroom binnen een koelcircuit van een laadkabel kan aanzienlijk verschillen.

Het negeren van de viscositeit bij koude start

Een koelvloeistof kan bij lage temperaturen veel stroperiger worden, waardoor het pompkoppel en de vermogensbehoefte toenemen.

Gebruik van incompatibele afdichtingsmaterialen

Een ongeschikt O-ring- of pakkingmateriaal kan opzwellen, uitharden, barsten of de afdichtingsprestaties verliezen na langdurige blootstelling aan koelvloeistof.

Lucht in het koelcircuit negeren

Opgesloten lucht kan de warmteoverdracht verminderen, het geluid verhogen, de stroom onderbreken of een onstabiele werking van de pomp veroorzaken. Het systeem moet geschikte voorzieningen voor vullen, ontluchten en reservoirs omvatten.

Werken buiten de pompcurve

Continu gebruik bij overmatige druk of een ongeschikte snelheid kan de slijtage, de motortemperatuur en de interne lekkage vergroten.

De pomp afzonderlijk van het systeem testen

Een pomp kan goed presteren op een laboratoriumtafel, maar zich anders gedragen wanneer deze is aangesloten op de daadwerkelijke kabel, koelplaat, warmtewisselaar, filter en leidingnetwerk.

Bij het testen van prototypes moet daarom gebruik worden gemaakt van een koelcircuit dat de uiteindelijke laadapparatuur nauw benadert.

Miniatuur magnetische tandwielpomp versus centrifugaalpomp

Beide pomptypen kunnen worden gebruikt in vloeistofkoelsystemen, maar hebben verschillende kenmerken.

De uiteindelijke keuze moet gebaseerd zijn op de koelmiddeleigenschappen, het vereiste debiet, de drukval, het geluid, de verpakkingsgrootte, de levensduur, de kosten en de onderhoudsvereisten.

Veelgestelde vragen

Kan een miniatuur magnetische tandwielpomp water-glycol-koelvloeistof verwerken?

Het kan worden ontworpen voor water-glycolmengsels, maar de pompleverancier moet de compatibiliteit van tandwielen, lagers, behuizingen, magneetsluitingen en afdichtingsmaterialen verifiëren met de exacte glycolconcentratie en additieven.

Kan de pomp worden gebruikt voor diëlektrische koelvloeistof?

Potentieel, ja. Diëlektrische vloeistoffen kunnen echter verschillende viscositeits-, smerings-, zwellings- en temperatuureigenschappen hebben. Applicatietests zijn vereist vóór massaproductie.

Is een magnetische tandwielpomp volledig lekvrij?

De magnetische aandrijving verwijdert een conventionele roterende asafdichting, waardoor een belangrijk lekpad wordt verminderd. Statische afdichtingen, behuizingsverbindingen, poorten, slangen en fittingen moeten echter nog steeds correct worden ontworpen en getest.

Welk debiet is vereist voor een vloeistofgekoelde laadkabel?

Er bestaat geen universeel debiet. Dit is afhankelijk van de laadstroom, het kabelontwerp, de afmetingen van het koelkanaal, het type koelvloeistof, de kabellengte, de toegestane temperatuurstijging en het drukverlies in het systeem.

Kan de pompsnelheid worden aangepast aan het laadvermogen?

Ja, als de pomp is uitgerust met een compatibele borstelloze gelijkstroommotor en snelheidsregelaar. De lader kan de pompsnelheid verhogen of verlagen afhankelijk van de temperatuur, laadstroom of koelvraag.

Welke informatie is nodig voor pompaanpassing?

De pompfabrikant heeft normaal gesproken koelvloeistofgegevens, debiet, druk, viscositeit, bedrijfstemperatuur, motorspanning, regelmethode, installatieruimte, poorttype, verwachte levensduur, certificeringsvereisten en jaarlijkse vraag nodig.

Een compacte koelpomp voor het opladen van elektrische voertuigen van de volgende generatie

Naarmate EV-laadsystemen richting een hogere stroom en een hoger vermogen evolueren, wordt een stabiele vloeistofcirculatie steeds belangrijker. Er worden al vloeistofgekoelde kabels en connectoren ontwikkeld voor honderden ampères en, in sommige systemen, voor opladen van megawattklasse.

Een goed geselecteerde miniatuur magnetische tandwielpomp kan zorgen voor een compacte koelvloeistofcirculatie voor laadkabels, connectoren, voedingsmodules en geïntegreerde koeldistributie-eenheden.

Voor een succesvolle pompintegratie is meer nodig dan het matchen van een nominaal debiet. Fabrikanten van laadapparatuur moeten het volledige koelcircuit, de viscositeit van de koelvloeistof, het drukverlies, het temperatuurbereik, de materiaalcompatibiliteit, de regelstrategie, de monitoringvereisten en de verwachte levensduur evalueren.

Door te werken met een ervaren fabrikant van ultrasnel opladende vloeistofkoelpompen , OEM's van EV-laders kunnen een pompconfiguratie op maat ontwikkelen die voldoet aan hun koelprestaties, installatie, betrouwbaarheid en massaproductie-eisen.