Visualizações: 0 Autor: Editor do site Horário de publicação: 10/07/2026 Origem: Site
À medida que a potência de carregamento de veículos eléctricos continua a aumentar, a gestão térmica tornou-se uma das considerações de design mais importantes para estações de carregamento rápido DC. Altas correntes de carga geram calor significativo em cabos de carga, conectores, módulos de potência, capacitores, indutores e componentes de controle.
Um a bomba de resfriamento líquido de carregamento ultrarrápido circula o refrigerante através do sistema de carregamento, transfere o calor para longe dos componentes críticos e ajuda a manter uma temperatura operacional estável durante o carregamento contínuo de alta potência.
Para fabricantes de estações de carregamento e integradores de sistemas de gerenciamento térmico, a bomba de engrenagem magnética em miniatura está se tornando uma opção de bomba importante devido à sua estrutura compacta, fornecimento previsível de fluido, design de acionamento magnético e adequação para circuitos fechados de refrigeração líquida.
O carregamento de alta potência, comumente referido como HPC, é usado em estações de carregamento CC ultrarrápidas que operam em altos níveis de corrente. A Phoenix Contact descreve o HPC como uma classe de carregamento CC de alto desempenho que utiliza correntes de carregamento acima de 375 A. Seus mais recentes sistemas de cabos de carregamento refrigerados a líquido são projetados para carregar potências de até 1.000 kW em modos de operação especificados.
À medida que a corrente de carga aumenta, a resistência elétrica produz mais calor no condutor, nos contatos do conector e nos componentes eletrônicos circundantes. Sem resfriamento suficiente, a temperatura excessiva pode levar a:
Potência de carregamento reduzida
Desclassificação automática de corrente
Envelhecimento prematuro dos componentes
Isolamento de cabo danificado
Temperaturas desconfortáveis do conector
Aumento do tempo de inatividade do carregador
Riscos potenciais de refrigerante ou segurança elétrica
O resfriamento líquido remove o calor circulando o líquido refrigerante através de tubos, placas de resfriamento, trocadores de calor, cabos de carregamento ou conjuntos de conectores. A circulação consistente do líquido refrigerante é essencial porque o fluxo inadequado ou instável pode reduzir o desempenho da transferência de calor.
Uma bomba de resfriamento líquido de carregamento ultrarrápido é uma bomba de circulação de refrigerante instalada dentro de uma estação de carregamento de EV, unidade de resfriamento líquido, dispensador de carregamento ou módulo de resfriamento de cabo.
Sua principal função é fazer circular o fluido refrigerante entre os componentes geradores de calor e um trocador de calor ou radiador.
Dependendo do design do sistema, a bomba pode arrefecer:
Cabos de carregamento de EV refrigerados a líquido
Conectores de carregamento CCS ou NACS
Conectores de carregamento de megawatts
Módulos de potência de carregamento DC
Componentes do retificador e inversor
Eletrônica de potência IGBT ou SiC
Barramentos e contatos elétricos
Armários de controle da estação de carregamento
Unidades de refrigeração líquida integradas
Um circuito de resfriamento completo pode incluir bomba, reservatório de refrigerante, radiador, ventilador, filtro, sensor de temperatura, sensor de pressão, sensor de fluxo, câmara de expansão e controlador eletrônico.
Uma bomba de engrenagem magnética em miniatura é uma bomba compacta de deslocamento positivo que usa engrenagens rotativas para mover o líquido refrigerante através do circuito de resfriamento.
Em vez de usar uma vedação de eixo convencional entre o motor e a câmara da bomba, a bomba usa um acoplamento magnético para transmitir torque. O ímã do lado do motor aciona um ímã interno conectado às engrenagens da bomba.
Este projeto separa o motor do líquido bombeado e pode reduzir os caminhos de vazamento associados às vedações dinâmicas do eixo.
As bombas de engrenagens acionadas magneticamente já são usadas em aplicações de resfriamento de carregadores de veículos elétricos porque podem fornecer fornecimento controlado de fluido em um pacote compacto. Algumas bombas comerciais de engrenagens de acionamento magnético são projetadas especificamente para fluidos de alta temperatura e usam uma estrutura de transmissão magnética sem vedação.
O vazamento de líquido refrigerante é uma preocupação séria dentro do equipamento de carregamento porque o líquido pode danificar componentes eletrônicos de potência, placas de controle, sistemas de isolamento e conexões elétricas.
Uma bomba de acionamento magnético elimina a penetração do eixo rotativo entre a câmara úmida da bomba e o motor externo. Isto reduz a dependência de uma vedação de eixo dinâmica convencional.
No entanto, a bomba completa ainda requer vedações estáticas, juntas de carcaça, conexões de tubos e acessórios adequadamente projetados. Portanto, a bomba deve ser avaliada como parte de todo o circuito de refrigeração, em vez de ser tratada como o único componente de controle de vazamentos.
O equipamento de carregamento ultrarrápido contém módulos de energia, componentes de distribuição elétrica, dispositivos de monitoramento, sistemas de comunicação, equipamentos de refrigeração e estruturas de gerenciamento de cabos.
O espaço de instalação disponível é muitas vezes limitado.
UM bomba de engrenagem magnética em miniatura pode ser integrada em:
Unidades compactas de distribuição de refrigeração
Módulos de resfriamento de cabo de carregamento
Carregadores DC montados na parede
Dispensadores de carregamento autônomos
Armários de carregamento modulares
Equipamento de carregamento móvel
Sistemas de teste de refrigeração líquida
Seu design compacto oferece aos fabricantes de equipamentos de carregamento mais flexibilidade ao organizar reservatórios, trocadores de calor, sensores, tubulações e componentes de controle.
As bombas de engrenagens transferem um volume definido de líquido durante cada rotação da engrenagem. Isto permite que a vazão seja ajustada através da velocidade do motor dentro da faixa operacional aprovada da bomba.
O fornecimento previsível de refrigerante é particularmente útil quando o sistema de carregamento precisa manter uma vazão alvo através de tubos de resfriamento estreitos, cabos de carregamento longos, conectores, filtros ou trocadores de calor compactos.
O fluxo operacional real é afetado por:
Velocidade da bomba
Viscosidade do refrigerante
Temperatura do líquido refrigerante
Pressão diferencial
Vazamento interno
Diâmetro do tubo
Comprimento do cabo
Resistência do filtro
Queda de pressão do trocador de calor
Por esta razão, a seleção da bomba deve basear-se numa curva de resistência completa do sistema, em vez de apenas num valor de fluxo livre.
Nem todos os sistemas de carregamento ultrarrápido usam o mesmo refrigerante.
Misturas de água e glicol são comumente usadas em equipamentos de carregamento e cabos de carregamento refrigerados a líquido. Por exemplo, a Phoenix Contact especifica uma mistura de água e glicol para alguns de seus sistemas de cabos de carregamento HPC resfriados. Outros sistemas de carregamento ou carregamento de megawatts podem usar fluidos de resfriamento dielétricos, dependendo de como o líquido entra em contato com o condutor e os componentes elétricos.
Uma bomba de engrenagem magnética miniatura pode ser desenvolvida para diferentes refrigerantes, mas a compatibilidade do material deve ser verificada para cada projeto.
Os materiais importantes da bomba incluem:
Carcaça da bomba
Material da engrenagem
Material do eixo
Material do rolamento
Anéis de vedação
Juntas
Adesivos
Componentes de contenção magnética
Nunca presuma que uma bomba adequada para água é automaticamente adequada para misturas de glicol, óleo de silicone, refrigerante dielétrico ou outros fluidos de resfriamento projetados.
A carga térmica de carregamento muda durante o ciclo de carregamento. Também pode variar de acordo com a demanda do veículo, o estado de carga da bateria, a temperatura ambiente, a corrente de carga e o número de saídas de carga ativas.
Uma bomba de velocidade variável permite que o controlador de resfriamento ajuste a circulação do líquido refrigerante de acordo com as condições operacionais em tempo real.
Os possíveis métodos de controle incluem:
Controle de velocidade PWM
Entrada de velocidade de 0–10 V
Controle de tensão analógica
Comunicação CAN
Comunicação RS485
Protocolos de controle de motor personalizados
A operação em velocidade variável pode ajudar a reduzir o consumo desnecessário de energia e o ruído quando o carregador estiver operando com uma carga térmica mais baixa.
As estações públicas de carregamento DC podem operar por longos períodos e completar múltiplas sessões de carregamento todos os dias. A bomba de resfriamento deve, portanto, ser projetada para partidas frequentes, operação prolongada e condições ambientais variáveis.
Ao avaliar uma bomba de resfriamento de carregador EV , os compradores devem solicitar informações de teste relacionadas a:
Operação em serviço contínuo
Ciclos de partida-parada
Desempenho em altas e baixas temperaturas
Envelhecimento do refrigerante
Ciclo de pressão
Aumento da temperatura do motor
Desgaste de rolamentos e engrenagens
Teste de vazamento
Testes de resistência de longa duração
A bomba circula o líquido refrigerante através do cabo de carga e do conector antes de devolvê-lo ao trocador de calor.
Esta aplicação requer um controle cuidadoso da perda de pressão porque os canais de resfriamento dentro do cabo podem ser estreitos e o comprimento total do cabo pode ser de vários metros.
O calor pode acumular-se em torno dos contatos de carregamento durante a operação de alta corrente. Um circuito de resfriamento dedicado pode afastar o calor do conector e da área terminal do cabo.
A bomba deve fornecer fluxo suficiente sem produzir pressão excessiva que possa danificar a tubulação, as vedações ou os componentes do conector.
Os módulos de potência de carregamento contêm componentes semicondutores geradores de calor e dispositivos elétricos. Placas de resfriamento líquido podem ser usadas para transferir calor dos módulos para um circuito de resfriamento compartilhado.
Nesta aplicação, a bomba pode precisar lidar com múltiplas ramificações de resfriamento paralelas.
Alguns fabricantes de estações de carregamento usam uma unidade de distribuição de resfriamento completa contendo bomba, reservatório, radiador, ventilador, sensores, filtro e controlador.
Uma bomba de engrenagem magnética compacta pode ser integrada nesta unidade como principal componente de circulação do refrigerante.
O fluxo necessário deve ser calculado de acordo com:
Carga térmica máxima
Capacidade de calor do refrigerante
Aumento permitido da temperatura do líquido refrigerante
Requisitos de resfriamento de cabos e conectores
Número de filiais de resfriamento
Eficiência do trocador de calor
Não escolha simplesmente a bomba com a vazão máxima mais alta. Uma bomba superdimensionada pode aumentar o consumo de energia, a pressão do sistema, a vibração, o ruído do fluido e o aumento da temperatura do líquido refrigerante causado pela recirculação interna.
A bomba deve superar a resistência de todo o circuito de refrigeração, incluindo:
Cabo de carregamento
Conector
Placas de resfriamento
Tubos e mangueiras
Curvas e acessórios
Filtros
Válvulas
Permutador de calor
Medidor de vazão
Acoplamentos rápidos
Peça ao fornecedor da bomba para fornecer uma curva de fluxo-pressão usando uma viscosidade do líquido refrigerante próxima à aplicação real.
A viscosidade do líquido refrigerante pode aumentar significativamente em ambientes frios. Uma bomba que funciona corretamente a 25°C pode produzir uma vazão mais baixa ou exigir mais torque do motor em temperaturas abaixo de zero.
O processo de seleção deve considerar:
Temperatura mínima de inicialização
Temperatura máxima contínua do líquido refrigerante
Viscosidade de partida a frio
Viscosidade operacional normal
Corrente máxima permitida do motor
Margem de torque do acoplamento magnético
Fornecer a ficha técnica completa do líquido refrigerante ao fabricante da bomba.
A avaliação deve incluir:
Composição química
Concentração de glicol
Aditivos
Condutividade elétrica
Lubricidade
Viscosidade
Temperatura máxima
Temperatura mínima
Intervalo de substituição esperado
Testes de imersão ou circulação de longo prazo podem ser necessários quando o líquido refrigerante contém aditivos proprietários.
As tensões de controle de equipamentos de carregamento comuns podem incluir 12 VCC, 24 VCC, 48 VCC ou fontes de alimentação personalizadas.
O motor da bomba selecionado deve corresponder à arquitetura elétrica do carregador e fornecer proteção adequada contra:
Sobrecorrente
Sobretensão
Polaridade reversa
Rotor bloqueado
Temperatura excessiva do motor
Falha de comunicação
Um sistema moderno de refrigeração líquida não deve depender apenas de comandos de operação da bomba.
O controlador também pode monitorar:
Fluxo de refrigerante
Temperatura de entrada e saída
Pressão do circuito
Nível de líquido do reservatório
Corrente do motor da bomba
Velocidade da bomba
Vazamento de refrigerante
Bloqueio de filtro
A monitorização destes valores ajuda o carregador a reduzir a produção ou a parar o carregamento com segurança quando o desempenho de refrigeração é insuficiente.
Antes de solicitar um orçamento, os fabricantes de estações de carregamento devem fornecer as seguintes informações:
Item de seleção |
Informações do projeto necessárias |
|---|---|
Aplicativo |
Cabo de carregamento, conector, módulo de potência ou unidade de resfriamento completa |
Refrigerante |
Água-glicol, líquido dielétrico, óleo de silicone ou outro líquido refrigerante |
Fluxo necessário |
Taxa de fluxo nominal e máxima |
Pressão do sistema |
Pressão diferencial normal e máxima |
Temperatura |
Temperatura mínima de inicialização e temperatura máxima de operação |
Viscosidade |
Viscosidade em toda a faixa de temperatura operacional |
Tensão do motor |
12 VCC, 24 VCC, 48 VCC ou personalizado |
Método de controle |
Velocidade fixa, PWM, analógica, CAN ou RS485 |
Instalação |
Montagem horizontal, vertical ou personalizada |
Conexão de porta |
Rosca, espiga de mangueira, flange ou acessório personalizado |
Vida útil |
Horas de operação alvo e ciclos start-stop |
Certificação |
Requisitos de conformidade específicos da aplicação |
Quantidade anual |
Protótipo, projeto piloto e demanda de produção em massa |
O fornecimento de dados operacionais completos permite que o fabricante da bomba recomende um modelo baseado nas condições reais de serviço, em vez de apenas na vazão nominal.
O fluxo máximo é geralmente medido em condições de baixa resistência. O fluxo real dentro de um circuito de resfriamento de cabo de carregamento pode ser substancialmente diferente.
Um líquido refrigerante pode se tornar muito mais viscoso em baixas temperaturas, aumentando o torque da bomba e os requisitos de potência.
Um anel de vedação ou material de junta inadequado pode inchar, endurecer, rachar ou perder o desempenho de vedação após exposição prolongada ao líquido refrigerante.
O ar retido pode reduzir a transferência de calor, aumentar o ruído, interromper o fluxo ou causar operação instável da bomba. O sistema deve incluir arranjos adequados de enchimento, ventilação e reservatório.
A operação contínua com pressão excessiva ou velocidade inadequada pode aumentar o desgaste, a temperatura do motor e vazamentos internos.
Uma bomba pode funcionar bem em uma bancada de laboratório, mas se comportar de maneira diferente quando conectada ao cabo, placa de resfriamento, trocador de calor, filtro e rede de tubulação reais.
Os testes de protótipo devem, portanto, utilizar um circuito de refrigeração que represente de perto o equipamento de carga final.
Ambos os tipos de bombas podem ser usados em sistemas de refrigeração líquida, mas possuem características diferentes.
Comparação |
Bomba de engrenagem magnética |
Bomba Centrífuga |
|---|---|---|
Característica de fluxo |
Deslocamento previsível por revolução |
O fluxo muda mais fortemente com a resistência do sistema |
Capacidade de pressão |
Adequado para circuitos com resistência moderada ou superior |
Frequentemente preferido para circuitos de alto fluxo e baixa pressão |
Tamanho |
Compacto para aplicações de fluxo baixo a médio |
Disponível em uma ampla faixa de fluxo |
Preparação |
Depende do projeto e instalação da bomba |
Muitas vezes requer uma entrada inundada |
Limpeza fluida |
Líquido refrigerante limpo normalmente é recomendado |
Pode tolerar diferentes condições de partículas dependendo do projeto |
Controle de velocidade |
Adequado para ajuste de fluxo controlado |
Comumente usado com controle de velocidade variável |
Melhor aplicação |
Circuitos de resfriamento compactos e controlados |
Sistemas de circulação maiores com alta demanda de vazão |
A escolha final deve ser baseada nas propriedades do refrigerante, vazão necessária, queda de pressão, ruído, tamanho do pacote, vida útil, custo e requisitos de manutenção.
Ela pode ser projetada para misturas de água e glicol, mas o fornecedor da bomba deve verificar a compatibilidade da engrenagem, do rolamento, do alojamento, da contenção do ímã e do material de vedação com a concentração exata de glicol e aditivos.
Potencialmente, sim. No entanto, os fluidos dielétricos podem ter diferentes características de viscosidade, lubricidade, inchamento e temperatura. O teste de aplicação é necessário antes da produção em massa.
O acionamento magnético remove uma vedação de eixo rotativa convencional, reduzindo um importante caminho de vazamento. Entretanto, vedações estáticas, juntas de alojamento, portas, tubulações e conexões ainda devem ser projetadas e testadas corretamente.
Não existe uma taxa de fluxo universal. Depende da corrente de carga, do design do cabo, das dimensões do canal de resfriamento, do tipo de líquido refrigerante, do comprimento do cabo, do aumento de temperatura permitido e da queda de pressão do sistema.
Sim, quando a bomba estiver equipada com um motor DC sem escovas compatível e um controlador de velocidade. O carregador pode aumentar ou reduzir a velocidade da bomba de acordo com a temperatura, corrente de carga ou necessidade de resfriamento.
O fabricante da bomba normalmente exige dados do refrigerante, vazão, pressão, viscosidade, temperatura operacional, tensão do motor, método de controle, espaço de instalação, tipo de porta, vida útil esperada, requisitos de certificação e demanda anual.
À medida que os sistemas de carregamento de veículos elétricos avançam em direção a correntes e potências mais altas, a circulação estável de líquidos torna-se cada vez mais importante. Cabos e conectores refrigerados a líquido já estão sendo desenvolvidos para centenas de amperes e, em alguns sistemas, para carregamento da classe megawatt.
Uma bomba de engrenagem magnética em miniatura devidamente selecionada pode fornecer circulação compacta de refrigerante para cabos de carga, conectores, módulos de potência e unidades de distribuição de refrigeração integradas.
A integração bem-sucedida da bomba exige mais do que corresponder a uma vazão nominal. Os fabricantes de equipamentos de carregamento devem avaliar o circuito de resfriamento completo, a viscosidade do líquido refrigerante, a perda de pressão, a faixa de temperatura, a compatibilidade dos materiais, a estratégia de controle, os requisitos de monitoramento e a vida útil esperada.
Ao trabalhar com um experiente fabricante de bombas de resfriamento líquido de carregamento ultrarrápido , os OEMs de carregadores EV podem desenvolver uma configuração de bomba personalizada que atenda aos seus requisitos de desempenho de resfriamento, instalação, confiabilidade e produção em massa.
