Ultra Hızlı Şarjlı Sıvı Soğutma için Minyatür Manyetik Dişli Pompa Nasıl Seçilir

Elektrikli araç şarj gücü artmaya devam ettikçe termal yönetim, DC hızlı şarj istasyonları için en önemli tasarım hususlarından biri haline geldi. Yüksek şarj akımları, şarj kablolarında, konektörlerde, güç modüllerinde, kapasitörlerde, indüktörlerde ve kontrol bileşenlerinde önemli miktarda ısı üretir.

Bir ultra hızlı şarj eden sıvı soğutma pompası, soğutma sıvısını şarj sistemi içerisinde dolaştırır, ısıyı kritik bileşenlerden uzaklaştırır ve sürekli yüksek güçlü şarj sırasında sabit bir çalışma sıcaklığının korunmasına yardımcı olur.

, şarj istasyonu üreticileri ve termal yönetim sistemi entegratörleri için Minyatür manyetik dişli pompa kompakt yapısı, öngörülebilir sıvı dağıtımı, manyetik tahrik tasarımı ve kapalı sıvı soğutma devrelerine uygunluğu nedeniyle önemli bir pompa seçeneği haline geliyor.

Ultra Hızlı Şarj İstasyonları Neden Sıvı Soğutmaya İhtiyaç Duyar?

Yaygın olarak HPC olarak adlandırılan Yüksek Güçlü Şarj, yüksek akım seviyelerinde çalışan ultra hızlı DC şarj istasyonlarında kullanılır. Phoenix Contact, HPC'yi 375 A'nın üzerinde şarj akımları kullanan yüksek performanslı DC şarj sınıfı olarak tanımlar. En yeni sıvı soğutmalı şarj kablosu sistemleri, belirli çalışma modlarında 1.000 kW'a kadar şarj gücü için tasarlanmıştır.

Şarj akımı arttıkça elektrik direnci iletkende, konnektör kontaklarında ve çevredeki elektronik bileşenlerde daha fazla ısı üretir. Yeterli soğutma olmadığında aşırı sıcaklık aşağıdakilere yol açabilir:

• Azaltılmış şarj gücü

• Otomatik akım azalması

• Erken bileşen yaşlanması

• Hasarlı kablo yalıtımı

• Rahatsız edici konnektör sıcaklıkları

• Şarj cihazının kapalı kalma süresinin artması

• Potansiyel soğutma sıvısı veya elektriksel güvenlik riskleri

Sıvı soğutma, soğutucuyu tüpler, soğutma plakaları, ısı eşanjörleri, şarj kabloları veya konektör düzenekleri arasında dolaştırarak ısıyı giderir. Tutarlı soğutma sıvısı sirkülasyonu önemlidir çünkü yetersiz veya dengesiz akış, ısı transfer performansını azaltabilir.

Ultra Hızlı Şarj Edilen Sıvı Soğutma Pompası Nedir?

Ultra hızlı şarjlı sıvı soğutma pompası, bir EV şarj istasyonu, sıvı soğutma ünitesi, şarj dağıtıcısı veya kablo soğutma modülünün içine monte edilen bir soğutma sıvısı sirkülasyon pompasıdır.

Ana işlevi, soğutma sıvısını ısı üreten bileşenler ile bir ısı eşanjörü veya radyatör arasında sirküle etmektir.

Sistem tasarımına bağlı olarak pompa aşağıdaki durumlarda soğuyabilir:

• Sıvı soğutmalı EV şarj kabloları

• CCS veya NACS şarj konnektörleri

• Megawatt şarj konnektörleri

• DC şarj güç modülleri

• Doğrultucu ve invertör bileşenleri

• IGBT veya SiC güç elektroniği

• Baralar ve elektrik kontakları

• Şarj istasyonu kontrol kabinleri

• Entegre sıvı soğutma üniteleri

Tam bir soğutma devresi, pompayı, soğutma sıvısı deposunu, radyatörü, fanı, filtreyi, sıcaklık sensörünü, basınç sensörünü, akış sensörünü, genleşme haznesini ve elektronik kontrol cihazını içerebilir.

Minyatür Manyetik Dişli Pompa Nedir?

Minyatür manyetik dişli pompa, soğutucuyu soğutma devresi boyunca hareket ettirmek için dönen dişliler kullanan kompakt, pozitif deplasmanlı bir pompadır.

Pompa, motor ile pompa haznesi arasında geleneksel bir salmastra kullanmak yerine, torku iletmek için manyetik kaplin kullanır. Motor tarafındaki mıknatıs, pompa dişlilerine bağlı dahili bir mıknatısı çalıştırır.

Bu tasarım, motoru pompalanan sıvıdan ayırır ve dinamik salmastralarla ilişkili sızıntı yollarını azaltabilir.

Manyetik olarak tahrik edilen dişli pompalar, kompakt bir pakette kontrollü sıvı dağıtımı sağlayabildikleri için EV şarj cihazı soğutma uygulamalarında halihazırda kullanılmaktadır. Bazı ticari manyetik tahrikli dişli pompalar, yüksek sıcaklıktaki akışkanlar için özel olarak tasarlanmıştır ve contasız bir manyetik iletim yapısı kullanır.

Elektrikli Araç Şarj Cihazında Neden Minyatür Manyetik Dişli Pompa Kullanılmalı?

1. Salmastra Sızıntısının Azaltılmış Riski

Soğutma sıvısı sızıntısı, şarj ekipmanının içinde ciddi bir sorundur çünkü sıvı, güç elektroniğine, kontrol panolarına, yalıtım sistemlerine ve elektrik bağlantılarına zarar verebilir.

Manyetik tahrikli pompa, ıslak pompa haznesi ile harici motor arasındaki dönen şaft girişini ortadan kaldırır. Bu, geleneksel bir dinamik salmastraya olan bağımlılığı azaltır.

Bununla birlikte, pompanın tamamı yine de uygun şekilde tasarlanmış statik contalara, mahfaza bağlantılarına, boru bağlantılarına ve bağlantı parçalarına ihtiyaç duyar. Bu nedenle pompa, tek sızıntı kontrol bileşeni olarak ele alınmak yerine, tüm soğutma devresinin bir parçası olarak değerlendirilmelidir.

2. Kompakt Kurulum

Ultra hızlı şarj ekipmanı, güç modülleri, elektrik dağıtım bileşenleri, izleme cihazları, iletişim sistemleri, soğutma ekipmanı ve kablo yönetim yapılarını içerir.

Kullanılabilir kurulum alanı genellikle sınırlıdır.

A minyatür manyetik dişli pompa aşağıdakilere entegre edilebilir:

• Kompakt soğutma dağıtım üniteleri

• Şarj kablosu soğutma modülleri

• Duvara monte DC şarj cihazları

• Bağımsız şarj dağıtıcıları

• Modüler şarj dolapları

• Mobil şarj ekipmanı

• Sıvı soğutma test sistemleri

Kompakt tasarımı, şarj ekipmanı üreticilerine rezervuarları, ısı eşanjörlerini, sensörleri, boruları ve kontrol bileşenlerini düzenlerken daha fazla esneklik sağlar.

3. Öngörülebilir Soğutma Sıvısı Dağıtımı

Dişli pompalar, her dişli dönüşü sırasında belirli bir hacimde sıvı aktarır. Bu, akış hızının, pompanın onaylı çalışma aralığı dahilinde motor hızına göre ayarlanmasına olanak tanır.

Tahmin edilebilir soğutma sıvısı dağıtımı, şarj sisteminin dar soğutma tüpleri, uzun şarj kabloları, konektörler, filtreler veya kompakt ısı eşanjörleri aracılığıyla hedef akış hızını koruması gerektiğinde özellikle kullanışlıdır.

Gerçek çalışma akışı şunlardan etkilenir:

• Pompa hızı

• Soğutucu viskozitesi

• Soğutma suyu sıcaklığı

• Diferansiyel basınç

• İç sızıntı

• Boru çapı

• Kablo uzunluğu

• Filtre direnci

• Isı eşanjörü basınç düşüşü

Bu nedenle pompa seçiminde tek başına serbest akış değeri yerine komple sistem direnç eğrisi esas alınmalıdır.

4. Farklı Soğutma Mimarileriyle Uyumluluk

Ultra hızlı şarj sistemlerinin tümü aynı soğutucuyu kullanmaz.

Su-glikol karışımları şarj ekipmanlarında ve sıvı soğutmalı şarj kablolarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin Phoenix Contact bazı soğutmalı HPC şarj kablosu sistemleri için su-glikol karışımını belirtmektedir. Diğer şarj veya megawatt şarj sistemleri, sıvının iletken ve elektrikli bileşenlerle nasıl temas ettiğine bağlı olarak dielektrik soğutma sıvıları kullanabilir.

Farklı soğutucular için minyatür manyetik dişli pompa geliştirilebilir ancak her proje için malzeme uyumluluğu doğrulanmalıdır.

Önemli pompa malzemeleri şunları içerir:

• Pompa gövdesi

• Dişli malzemesi

• Şaft malzemesi

• Rulman malzemesi

• O-halkalar

• Contalar

• Yapıştırıcılar

• Manyetik muhafaza bileşenleri

Su için uygun bir pompanın glikol karışımları, silikon yağı, dielektrik soğutucu veya diğer tasarlanmış soğutma sıvıları için otomatik olarak uygun olduğunu asla varsaymayın.

5. Değişken Hızda Soğutma Kontrolü

Şarj döngüsü sırasında şarj ısı yükü değişir. Ayrıca araç talebine, akünün şarj durumuna, ortam sıcaklığına, şarj akımına ve aktif şarj çıkış sayısına göre de değişiklik gösterebilir.

Değişken hızlı bir pompa, soğutma kontrol ünitesinin soğutma sıvısı sirkülasyonunu gerçek zamanlı çalışma koşullarına göre ayarlamasına olanak tanır.

Olası kontrol yöntemleri şunları içerir:

• PWM hız kontrolü

• 0–10 V hız girişi

• Analog voltaj kontrolü

• CAN iletişimi

• RS485 iletişimi

• Özelleştirilmiş motor kontrol protokolleri

Değişken hızlı çalışma, şarj cihazı daha düşük bir termal yükte çalışırken gereksiz enerji tüketimini ve gürültüyü azaltmaya yardımcı olabilir.

6. Sürekli Dolaşıma Uygun

Kamuya açık DC şarj istasyonları uzun süre çalışabilir ve her gün birden fazla şarj seansını tamamlayabilir. Bu nedenle soğutma pompası sık başlatma, uzun süreli çalışma ve değişen çevre koşullarına göre tasarlanmalıdır.

Bir değerlendirirken EV şarj cihazı soğutma pompasını alıcılar aşağıdakilerle ilgili test bilgileri talep etmelidir:

• Sürekli görev çalışması

• Başlat-durdur döngüleri

• Yüksek ve düşük sıcaklık performansı

• Soğutma sıvısının yaşlanması

• Basınç döngüsü

• Motor sıcaklığı artışı

• Rulman ve dişli aşınması

• Sızıntı testi

• Uzun süreli dayanıklılık testi

Manyetik Dişli Pompa Nereye Kurulur?

Sıvı Soğutmalı Şarj Kablosu Devresi

Pompa, soğutucuyu ısı eşanjörüne geri göndermeden önce şarj kablosu ve konnektör üzerinden dolaştırır.

Bu uygulama, kablo içindeki soğutma kanalları dar olabileceğinden ve toplam kablo uzunluğunun birkaç metre olabileceğinden basınç kaybının dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.

Şarj Konektörü Soğutma

Yüksek akımla çalışma sırasında şarj kontaklarının çevresinde ısı birikebilir. Özel bir soğutma devresi, ısıyı konnektörden ve kablo terminal alanından uzaklaştırabilir.

Pompa, borulara, contalara veya konektör bileşenlerine zarar verebilecek aşırı basınç üretmeden yeterli akışı sağlamalıdır.

DC Güç Modülü Soğutma

Şarj güç modülleri, ısı üreten yarı iletken bileşenler ve elektrikli cihazlar içerir. Isıyı modüllerden ortak bir soğutma devresine aktarmak için sıvı soğutma plakaları kullanılabilir.

Bu uygulamada pompanın birden fazla paralel soğutma kolunu kullanması gerekebilir.

Entegre Soğutma Dağıtım Ünitesi

Bazı şarj istasyonu üreticileri pompa, rezervuar, radyatör, fan, sensörler, filtre ve kontrol cihazını içeren eksiksiz bir soğutma dağıtım ünitesi kullanır.

Bu üniteye ana soğutucu sirkülasyon bileşeni olarak kompakt bir manyetik dişli pompa entegre edilebilir.

Ultra Hızlı Şarjlı Sıvı Soğutma Pompası Nasıl Seçilir

Gerekli Akış Hızını Tanımlayın

Gerekli akış aşağıdakilere göre hesaplanmalıdır:

• Maksimum ısı yükü

• Soğutucu ısı kapasitesi

• İzin verilen soğutma suyu sıcaklık artışı

• Kablo ve konnektör soğutma gereksinimleri

• Soğutma branşmanlarının sayısı

• Isı eşanjörü verimliliği

Sadece en yüksek maksimum akış hızına sahip pompayı seçmeyin. Büyük boyutlu bir pompa enerji tüketimini, sistem basıncını, titreşimi, akışkan gürültüsünü ve iç devridaimden kaynaklanan soğutucu sıcaklığı artışını artırabilir.

Toplam Basınç Düşüşünü Hesaplayın

Pompa, aşağıdakiler de dahil olmak üzere tüm soğutma devresindeki direncin üstesinden gelmelidir:

• Şarj kablosu

• Bağlayıcı

• Soğutma plakaları

• Tüpler ve hortumlar

• Dirsekler ve bağlantı parçaları

• Filtreler

• Vanalar

• Isı eşanjörü

• Akış ölçer

• Hızlı bağlantılar

Pompa tedarikçisinden gerçek uygulamaya yakın bir soğutucu viskozitesi kullanarak bir akış-basınç eğrisi sağlamasını isteyin.

Farklı Sıcaklıklarda Soğutucu Viskozitesini Doğrulayın

Soğutma sıvısının viskozitesi soğuk ortamlarda önemli ölçüde artabilir. 25°C'de doğru performans gösteren bir pompa, sıfırın altındaki sıcaklıklarda daha düşük bir akış hızı üretebilir veya daha fazla motor torku gerektirebilir.

Seçim süreci şunları dikkate almalıdır:

• Minimum başlatma sıcaklığı

• Maksimum sürekli soğutma suyu sıcaklığı

• Soğuk başlangıç ​​viskozitesi

• Normal çalışma viskozitesi

• İzin verilen maksimum motor akımı

• Manyetik kaplin tork marjı

Islanan Malzeme Uyumluluğunu Doğrulayın

Pompa üreticisine soğutucunun tüm teknik veri sayfasını sağlayın.

Değerlendirme şunları içermelidir:

• Kimyasal bileşim

• Glikol konsantrasyonu

• Katkı maddeleri

• Elektrik iletkenliği

• kayganlık

• Viskozite

• Maksimum sıcaklık

• Minimum sıcaklık

• Beklenen değiştirme aralığı

Soğutma sıvısı özel katkı maddeleri içerdiğinde uzun süreli daldırma veya sirkülasyon testleri gerekli olabilir.

Doğru Motor Gerilimini Seçin

Yaygın şarj ekipmanı kontrol voltajları 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC veya özelleştirilmiş güç kaynaklarını içerebilir.

Seçilen pompa motoru, şarj cihazının elektrik mimarisine uygun olmalı ve aşağıdakilere karşı uygun koruma sağlamalıdır:

• Aşırı akım

• Aşırı gerilim

• Ters polarite

• Kilitli rotor

• Aşırı motor sıcaklığı

• İletişim hatası

İzleme Gereksinimlerini Değerlendirin

Modern bir sıvı soğutma sistemi yalnızca pompa çalıştırma komutlarına dayanmamalıdır.

Denetleyici ayrıca şunları da izleyebilir:

• Soğutma sıvısı akışı

• Giriş ve çıkış sıcaklığı

• Devre basıncı

• Rezervuar sıvı seviyesi

• Pompa motoru akımı

• Pompa hızı

• Soğutma sıvısı sızıntısı

• Filtre tıkanıklığı

Bu değerlerin izlenmesi, soğutma performansı yetersiz olduğunda şarj cihazının çıkışı azaltmasına veya şarjı güvenli bir şekilde durdurmasına yardımcı olur.

Pompa Tedarikçisine Sağlanacak Temel Bilgiler

Fiyat teklifi talep etmeden önce şarj istasyonu üreticileri aşağıdaki bilgileri sağlamalıdır:

Tam çalışma verilerinin sağlanması, pompa üreticisinin yalnızca nominal akış yerine gerçek çalışma koşullarına dayalı bir model önermesine olanak tanır.

Yaygın Pompa Seçimi Hataları

Yalnızca Maksimum Akışa Göre Seçim

Maksimum akış genellikle düşük direnç koşulları altında ölçülür. Şarj kablosu soğutma devresi içindeki gerçek akış önemli ölçüde farklı olabilir.

Soğuk Başlatma Viskozitesinin Göz ardı Edilmesi

Soğutma sıvısı düşük sıcaklıklarda çok daha viskoz hale gelebilir, bu da pompa torkunu ve güç gereksinimini artırabilir.

Uyumsuz Sızdırmazlık Malzemelerinin Kullanılması

Uygun olmayan bir O-halkası veya conta malzemesi, soğutma sıvısına uzun süre maruz kaldıktan sonra şişebilir, sertleşebilir, çatlayabilir veya sızdırmazlık performansını kaybedebilir.

Soğutma Devresindeki Havanın Göz Ardı Edilmesi

Sıkışmış hava, ısı transferini azaltabilir, gürültüyü artırabilir, akışı kesebilir veya pompanın dengesiz çalışmasına neden olabilir. Sistem uygun doldurma, havalandırma ve rezervuar düzenlemelerini içermelidir.

Pompa Eğrisi Dışında Çalıştırma

Aşırı basınçta veya uygun olmayan hızda sürekli çalışma, aşınmayı, motor sıcaklığını ve iç sızıntıyı artırabilir.

Pompanın Sistemden Ayrı Olarak Test Edilmesi

Bir pompa laboratuvar tezgahında iyi performans gösterebilir ancak gerçek kabloya, soğutma plakasına, ısı eşanjörüne, filtreye ve boru ağına bağlandığında farklı davranabilir.

Bu nedenle prototip testinde son şarj ekipmanını yakından temsil eden bir soğutma devresi kullanılmalıdır.

Minyatür Manyetik Dişli Pompa ve Santrifüj Pompa Karşılaştırması

Her iki pompa tipi de sıvı soğutma sistemlerinde kullanılabilir ancak farklı özelliklere sahiptirler.

Nihai seçim, soğutma sıvısı özelliklerine, gereken akışa, basınç düşüşüne, gürültüye, paket boyutuna, hizmet ömrüne, maliyete ve bakım gereksinimlerine göre yapılmalıdır.

Sıkça Sorulan Sorular

Minyatür Manyetik Dişli Pompa Su-Glikol Soğutucuyu Kullanabilir mi?

Su-glikol karışımları için tasarlanabilir, ancak pompa tedarikçisinin dişli, yatak, muhafaza, mıknatıs muhafazası ve sızdırmazlık malzemesinin tam glikol konsantrasyonu ve katkı maddeleri ile uyumluluğunu doğrulaması gerekir.

Pompa Dielektrik Soğutma Sıvısı İçin Kullanılabilir mi?

Potansiyel olarak evet. Ancak dielektrik sıvılar farklı viskozite, kayganlık, şişme ve sıcaklık özelliklerine sahip olabilir. Seri üretimden önce uygulama testi gereklidir.

Manyetik Dişli Pompa Tamamen Sızdırmaz mı?

Manyetik tahrik, geleneksel döner salmastrayı ortadan kaldırarak önemli bir sızıntı yolunu azaltır. Ancak statik contalar, mahfaza bağlantıları, portlar, borular ve bağlantı parçaları yine de doğru şekilde tasarlanmalı ve test edilmelidir.

Sıvı Soğutmalı Şarj Kablosu İçin Hangi Akış Hızı Gereklidir?

Evrensel bir akış hızı yoktur. Bu, şarj akımına, kablo tasarımına, soğutma kanalı boyutlarına, soğutucu tipine, kablo uzunluğuna, izin verilen sıcaklık artışına ve sistem basıncı düşüşüne bağlıdır.

Pompa Hızı Şarj Gücüne Göre Ayarlanabilir mi?

Evet, pompa uyumlu bir fırçasız DC motor ve hız kontrol cihazıyla donatıldığında. Şarj cihazı, sıcaklığa, şarj akımına veya soğutma talebine göre pompa hızını artırabilir veya azaltabilir.

Pompanın Özelleştirilmesi için Hangi Bilgiler Gereklidir?

Pompa üreticisi normalde soğutucu verilerine, akışa, basınca, viskoziteye, çalışma sıcaklığına, motor voltajına, kontrol yöntemine, kurulum alanına, bağlantı noktası tipine, beklenen kullanım ömrüne, sertifika gerekliliklerine ve yıllık talebe ihtiyaç duyar.

Yeni Nesil Elektrikli Araç Şarjı için Kompakt Soğutma Pompası

EV şarj sistemleri daha yüksek akıma ve daha yüksek güce doğru ilerledikçe, istikrarlı sıvı sirkülasyonu giderek daha önemli hale geliyor. Yüzlerce amper ve bazı sistemlerde megawatt sınıfı şarj için sıvı soğutmalı kablolar ve konektörler halihazırda geliştirilmektedir.

Düzgün seçilmiş bir minyatür manyetik dişli pompa, şarj kabloları, konektörler, güç modülleri ve entegre soğutma dağıtım üniteleri için kompakt soğutma sıvısı sirkülasyonu sağlayabilir.

Başarılı pompa entegrasyonu, nominal akış hızının eşleştirilmesinden daha fazlasını gerektirir. Şarj ekipmanı üreticileri, soğutma devresinin tamamını, soğutucu viskozitesini, basınç kaybını, sıcaklık aralığını, malzeme uyumluluğunu, kontrol stratejisini, izleme gereksinimlerini ve beklenen hizmet ömrünü değerlendirmelidir.

Tecrübeli biriyle çalışarak ultra hızlı şarjlı sıvı soğutma pompası üreticisi olan EV şarj cihazı OEM'leri, soğutma performansı, kurulum, güvenilirlik ve seri üretim gereksinimlerini karşılayan özelleştirilmiş bir pompa konfigürasyonu geliştirebilir.