Cách chọn Bơm bánh răng từ tính thu nhỏ để làm mát bằng chất lỏng sạc cực nhanh

Khi công suất sạc của xe điện tiếp tục tăng, quản lý nhiệt đã trở thành một trong những yếu tố thiết kế quan trọng nhất cần cân nhắc đối với các trạm sạc nhanh DC. Dòng sạc cao tạo ra nhiệt đáng kể trong cáp sạc, đầu nối, mô-đun nguồn, tụ điện, cuộn cảm và các bộ phận điều khiển.

MỘT bơm làm mát chất lỏng sạc cực nhanh tuần hoàn chất làm mát qua hệ thống sạc, truyền nhiệt ra khỏi các bộ phận quan trọng và giúp duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định trong quá trình sạc công suất cao liên tục.

Đối với các nhà sản xuất trạm sạc và nhà tích hợp hệ thống quản lý nhiệt, bơm bánh răng từ tính thu nhỏ đang trở thành một lựa chọn bơm quan trọng vì cấu trúc nhỏ gọn, phân phối chất lỏng có thể dự đoán được, thiết kế truyền động từ tính và sự phù hợp cho mạch làm mát chất lỏng khép kín.

Tại sao các trạm sạc cực nhanh cần làm mát bằng chất lỏng?

Sạc công suất cao, thường được gọi là HPC, được sử dụng trong các trạm sạc DC cực nhanh hoạt động ở mức dòng điện cao. Phoenix Contact mô tả HPC là loại sạc DC hiệu suất cao sử dụng dòng sạc trên 375 A. Hệ thống cáp sạc làm mát bằng chất lỏng mới nhất của HPC được thiết kế để đạt công suất sạc lên tới 1.000 kW trong các chế độ vận hành được chỉ định.

Khi dòng sạc tăng lên, điện trở sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn trong dây dẫn, các tiếp điểm đầu nối và các linh kiện điện tử xung quanh. Nếu không làm mát đầy đủ, nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến:

• Giảm năng lượng sạc

• Tự động giảm dòng điện

• Lão hóa thành phần sớm

• Cách điện cáp bị hư hỏng

• Nhiệt độ đầu nối không thoải mái

• Tăng thời gian ngừng hoạt động của bộ sạc

• Rủi ro về chất làm mát hoặc an toàn điện tiềm ẩn

Làm mát bằng chất lỏng loại bỏ nhiệt bằng cách tuần hoàn chất làm mát qua ống, tấm làm mát, bộ trao đổi nhiệt, cáp sạc hoặc cụm đầu nối. Lưu thông chất làm mát ổn định là điều cần thiết vì dòng chảy không đủ hoặc không ổn định có thể làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.

Máy bơm làm mát bằng chất lỏng sạc cực nhanh là gì?

Bơm làm mát bằng chất lỏng sạc cực nhanh là bơm tuần hoàn chất làm mát được lắp đặt bên trong trạm sạc xe điện, bộ làm mát bằng chất lỏng, bộ phân phối sạc hoặc mô-đun làm mát cáp.

Chức năng chính của nó là lưu thông chất lỏng làm mát giữa các bộ phận sinh nhiệt và bộ trao đổi nhiệt hoặc bộ tản nhiệt.

Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống, máy bơm có thể làm mát:

• Cáp sạc EV làm mát bằng chất lỏng

• Đầu nối sạc CCS hoặc NACS

• Đầu nối sạc megawatt

• Mô-đun nguồn sạc DC

• Linh kiện chỉnh lưu và biến tần

• Điện tử công suất IGBT hoặc SiC

• Thanh cái và tiếp điểm điện

• Tủ điều khiển trạm sạc

• Bộ làm mát bằng chất lỏng tích hợp

Một mạch làm mát hoàn chỉnh có thể bao gồm máy bơm, bình chứa chất làm mát, bộ tản nhiệt, quạt, bộ lọc, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng, buồng giãn nở và bộ điều khiển điện tử.

Máy bơm bánh răng từ tính thu nhỏ là gì?

Bơm bánh răng từ tính thu nhỏ là máy bơm chuyển vị dương nhỏ gọn sử dụng các bánh răng quay để di chuyển chất làm mát qua mạch làm mát.

Thay vì sử dụng phốt trục thông thường giữa động cơ và buồng bơm, máy bơm sử dụng khớp nối từ để truyền mô-men xoắn. Nam châm phía động cơ điều khiển một nam châm bên trong được kết nối với các bánh răng của máy bơm.

Thiết kế này tách động cơ khỏi chất lỏng được bơm và có thể giảm đường rò rỉ liên quan đến phốt trục động.

Bơm bánh răng điều khiển bằng từ tính đã được sử dụng trong các ứng dụng làm mát bộ sạc xe điện vì chúng có thể cung cấp khả năng phân phối chất lỏng có kiểm soát trong một gói nhỏ gọn. Một số máy bơm bánh răng dẫn động từ thương mại được thiết kế đặc biệt cho chất lỏng có nhiệt độ cao và sử dụng cấu trúc truyền động từ không kín.

Tại sao nên sử dụng Bơm bánh răng từ tính thu nhỏ trong Bộ sạc EV?

1. Giảm nguy cơ rò rỉ phốt trục

Rò rỉ chất làm mát là mối lo ngại nghiêm trọng bên trong thiết bị sạc vì chất lỏng có thể làm hỏng các thiết bị điện tử, bảng điều khiển, hệ thống cách điện và kết nối điện.

Bơm dẫn động từ giúp loại bỏ sự xuyên thấu của trục quay giữa buồng bơm ướt và động cơ bên ngoài. Điều này làm giảm sự phụ thuộc vào phốt trục động thông thường.

Tuy nhiên, máy bơm hoàn chỉnh vẫn yêu cầu các vòng đệm tĩnh, khớp nối vỏ, kết nối ống và phụ kiện được thiết kế phù hợp. Do đó, máy bơm nên được đánh giá như một phần của toàn bộ mạch làm mát thay vì được coi là bộ phận kiểm soát rò rỉ duy nhất.

2. Cài đặt nhỏ gọn

Thiết bị sạc cực nhanh chứa các mô-đun nguồn, bộ phận phân phối điện, thiết bị giám sát, hệ thống thông tin liên lạc, thiết bị làm mát và cấu trúc quản lý cáp.

Không gian cài đặt có sẵn thường bị hạn chế.

MỘT bơm bánh răng từ tính thu nhỏ có thể được tích hợp vào:

• Đơn vị phân phối làm mát nhỏ gọn

• Mô-đun làm mát cáp sạc

• Bộ sạc DC treo tường

• Bộ phân phối sạc độc lập

• Tủ sạc mô-đun

• Thiết bị sạc di động

• Hệ thống kiểm tra làm mát bằng chất lỏng

Thiết kế nhỏ gọn của nó giúp các nhà sản xuất thiết bị sạc linh hoạt hơn khi bố trí bình chứa, bộ trao đổi nhiệt, cảm biến, đường ống và các bộ phận điều khiển.

3. Cung cấp chất làm mát có thể dự đoán được

Bơm bánh răng truyền một lượng chất lỏng xác định trong mỗi vòng quay của bánh răng. Điều này cho phép điều chỉnh tốc độ dòng chảy thông qua tốc độ động cơ trong phạm vi hoạt động được phê duyệt của máy bơm.

Việc phân phối chất làm mát có thể dự đoán trước đặc biệt hữu ích khi hệ thống sạc cần duy trì tốc độ dòng mục tiêu thông qua các ống làm mát hẹp, cáp sạc dài, đầu nối, bộ lọc hoặc bộ trao đổi nhiệt nhỏ gọn.

Luồng vận hành thực tế bị ảnh hưởng bởi:

• Tốc độ bơm

• độ nhớt nước làm mát

• Nhiệt độ nước làm mát

• Áp suất chênh lệch

• Rò rỉ nội bộ

• Đường kính ống

• Chiều dài cáp

• Kháng bộ lọc

• Giảm áp suất trao đổi nhiệt

Vì lý do này, việc lựa chọn máy bơm phải dựa trên đường cong sức cản hệ thống hoàn chỉnh thay vì chỉ dựa trên giá trị dòng chảy tự do.

4. Khả năng tương thích với các kiến ​​trúc làm mát khác nhau

Các hệ thống sạc cực nhanh không phải tất cả đều sử dụng cùng một chất làm mát.

Hỗn hợp nước-glycol thường được sử dụng trong thiết bị sạc và cáp sạc làm mát bằng chất lỏng. Ví dụ: Phoenix Contact chỉ định hỗn hợp nước-glycol cho một số hệ thống cáp sạc HPC được làm mát. Các hệ thống sạc hoặc sạc megawatt khác có thể sử dụng chất lỏng làm mát điện môi, tùy thuộc vào cách chất lỏng tiếp xúc với dây dẫn và các bộ phận điện.

Một máy bơm bánh răng từ tính thu nhỏ có thể được phát triển cho các chất làm mát khác nhau, nhưng tính tương thích của vật liệu phải được xác minh cho từng dự án.

Vật liệu bơm quan trọng bao gồm:

• Vỏ bơm

• Vật liệu bánh răng

• Vật liệu trục

• Vật liệu chịu lực

• Vòng chữ O

• Vòng đệm

• Chất kết dính

• Thành phần ngăn chặn từ tính

Đừng bao giờ cho rằng máy bơm phù hợp với nước sẽ tự động phù hợp với hỗn hợp glycol, dầu silicon, chất làm mát điện môi hoặc chất lỏng làm mát được thiết kế khác.

5. Điều khiển làm mát theo tốc độ thay đổi

Tải nhiệt sạc thay đổi trong chu kỳ sạc. Nó cũng có thể thay đổi tùy theo nhu cầu của xe, trạng thái sạc của pin, nhiệt độ môi trường, dòng sạc và số lượng đầu ra sạc đang hoạt động.

Máy bơm có tốc độ thay đổi cho phép bộ điều khiển làm mát điều chỉnh lưu thông chất làm mát theo điều kiện vận hành theo thời gian thực.

Các phương pháp kiểm soát có thể bao gồm:

• điều khiển tốc độ pwm

• Đầu vào tốc độ 0–10 V

• Điều khiển điện áp tương tự

• CÓ THỂ giao tiếp

• Giao tiếp RS485

• Giao thức điều khiển động cơ tùy chỉnh

Hoạt động ở tốc độ thay đổi có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng không cần thiết và tiếng ồn khi bộ sạc hoạt động ở mức tải nhiệt thấp hơn.

6. Thích hợp cho việc lưu thông liên tục

Các trạm sạc DC công cộng có thể hoạt động trong thời gian dài và hoàn thành nhiều đợt sạc mỗi ngày. Do đó, bơm làm mát phải được thiết kế để khởi động thường xuyên, vận hành kéo dài và thay đổi điều kiện môi trường.

Khi đánh giá máy bơm làm mát bộ sạc EV , người mua nên yêu cầu thông tin thử nghiệm liên quan đến:

• Hoạt động liên tục

• Chu kỳ bắt đầu-dừng

• Hiệu suất ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp

• Lão hóa chất làm mát

• Chu kỳ áp lực

• Nhiệt độ động cơ tăng

• Độ mòn ổ trục và bánh răng

• Kiểm tra rò rỉ

• Kiểm tra độ bền lâu dài

Bơm bánh răng từ tính được lắp đặt ở đâu?

Mạch cáp sạc làm mát bằng chất lỏng

Máy bơm tuần hoàn chất làm mát qua cáp sạc và đầu nối trước khi đưa nó trở lại bộ trao đổi nhiệt.

Ứng dụng này yêu cầu kiểm soát cẩn thận tổn thất áp suất vì các kênh làm mát bên trong cáp có thể hẹp và tổng chiều dài cáp có thể là vài mét.

Làm mát đầu nối sạc

Nhiệt có thể tích tụ xung quanh các điểm tiếp xúc sạc khi hoạt động với dòng điện cao. Mạch làm mát chuyên dụng có thể mang nhiệt ra khỏi đầu nối và khu vực đầu cuối cáp.

Máy bơm phải cung cấp đủ lưu lượng mà không tạo ra áp suất quá mức có thể làm hỏng ống, vòng đệm hoặc các bộ phận đầu nối.

Làm mát mô-đun nguồn DC

Các mô-đun nguồn sạc chứa các thành phần bán dẫn và thiết bị điện sinh nhiệt. Các tấm làm mát bằng chất lỏng có thể được sử dụng để truyền nhiệt từ các mô-đun sang mạch làm mát chung.

Trong ứng dụng này, máy bơm có thể cần xử lý nhiều nhánh làm mát song song.

Đơn vị phân phối làm mát tích hợp

Một số nhà sản xuất trạm sạc sử dụng bộ phân phối làm mát hoàn chỉnh bao gồm máy bơm, bình chứa, bộ tản nhiệt, quạt, cảm biến, bộ lọc và bộ điều khiển.

Một bơm bánh răng từ tính nhỏ gọn có thể được tích hợp vào thiết bị này làm bộ phận tuần hoàn chất làm mát chính.

Cách chọn máy bơm làm mát bằng chất lỏng sạc cực nhanh

Xác định tốc độ dòng chảy yêu cầu

Lưu lượng yêu cầu phải được tính theo:

• Tải nhiệt tối đa

• Công suất nhiệt làm mát

• Độ tăng nhiệt độ nước làm mát cho phép

• Yêu cầu làm mát cáp và đầu nối

• Số nhánh làm mát

• Hiệu suất trao đổi nhiệt

Đừng chỉ chọn máy bơm có tốc độ dòng chảy tối đa cao nhất. Máy bơm quá khổ có thể làm tăng mức tiêu thụ năng lượng, áp suất hệ thống, độ rung, tiếng ồn của chất lỏng và tăng nhiệt độ chất làm mát do tuần hoàn bên trong.

Tính tổng áp suất giảm

Máy bơm phải vượt qua lực cản từ mạch làm mát hoàn chỉnh, bao gồm:

• Cáp sạc

• Đầu nối

• Tấm làm mát

• Ống và ống mềm

• Uốn cong và phụ kiện

• Bộ lọc

• Van

• Bộ trao đổi nhiệt

• Đồng hồ đo lưu lượng

• Khớp nối nhanh

Yêu cầu nhà cung cấp máy bơm cung cấp đường cong áp suất dòng chảy sử dụng độ nhớt chất làm mát gần với ứng dụng thực tế.

Xác nhận độ nhớt của chất làm mát ở nhiệt độ khác nhau

Độ nhớt của chất làm mát có thể tăng đáng kể trong môi trường lạnh. Một máy bơm hoạt động chính xác ở 25°C có thể tạo ra tốc độ dòng chảy thấp hơn hoặc yêu cầu nhiều mô-men xoắn động cơ hơn ở nhiệt độ dưới 0.

Quá trình lựa chọn nên xem xét:

• Nhiệt độ khởi động tối thiểu

• Nhiệt độ nước làm mát liên tục tối đa

• Độ nhớt khởi động nguội

• Độ nhớt hoạt động bình thường

• Dòng động cơ tối đa cho phép

• Biên độ mô-men xoắn khớp nối từ

Xác minh tính tương thích của vật liệu ướt

Cung cấp bảng dữ liệu kỹ thuật đầy đủ của chất làm mát cho nhà sản xuất máy bơm.

Việc đánh giá nên bao gồm:

• Thành phần hóa học

• Nồng độ Glycol

• phụ gia

• Độ dẫn điện

• bôi trơn

• Độ nhớt

• Nhiệt độ tối đa

• Nhiệt độ tối thiểu

• Khoảng thời gian thay thế dự kiến

Các thử nghiệm ngâm hoặc tuần hoàn trong thời gian dài có thể cần thiết khi chất làm mát có chứa các chất phụ gia độc quyền.

Chọn đúng điện áp động cơ

Điện áp điều khiển thiết bị sạc thông thường có thể bao gồm 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC hoặc nguồn điện tùy chỉnh.

Động cơ máy bơm được chọn phải phù hợp với cấu trúc điện của bộ sạc và cung cấp khả năng bảo vệ phù hợp chống lại:

• Quá dòng

• Quá điện áp

• Phân cực ngược

• Rôto bị khóa

• Nhiệt độ động cơ quá cao

• Lỗi giao tiếp

Đánh giá các yêu cầu giám sát

Một hệ thống làm mát bằng chất lỏng hiện đại không nên chỉ dựa vào các lệnh vận hành máy bơm.

Bộ điều khiển cũng có thể giám sát:

• dòng nước làm mát

• Nhiệt độ đầu vào và đầu ra

• Áp suất mạch

• Mức chất lỏng hồ chứa

• Dòng điện động cơ bơm

• Tốc độ bơm

• Rò rỉ chất làm mát

• Tắc nghẽn bộ lọc

Việc theo dõi các giá trị này giúp bộ sạc giảm công suất hoặc ngừng sạc một cách an toàn khi hiệu suất làm mát không đủ.

Thông tin chính cần cung cấp cho nhà cung cấp máy bơm

Trước khi yêu cầu báo giá, nhà sản xuất trạm sạc nên cung cấp các thông tin sau:

Việc cung cấp dữ liệu vận hành hoàn chỉnh cho phép nhà sản xuất máy bơm đề xuất một mô hình dựa trên điều kiện hoạt động thực tế thay vì chỉ lưu lượng danh nghĩa.

Những lỗi lựa chọn máy bơm phổ biến

Chỉ chọn theo lưu lượng tối đa

Lưu lượng tối đa thường được đo trong điều kiện điện trở thấp. Dòng chảy thực tế bên trong mạch làm mát cáp sạc có thể khác nhau đáng kể.

Bỏ qua độ nhớt khi khởi động nguội

Chất làm mát có thể trở nên nhớt hơn nhiều ở nhiệt độ thấp, làm tăng yêu cầu về công suất và mô-men xoắn của bơm.

Sử dụng vật liệu niêm phong không tương thích

Vật liệu vòng đệm hoặc vòng đệm không phù hợp có thể phồng lên, cứng lại, nứt hoặc mất hiệu suất bịt kín sau khi tiếp xúc với chất làm mát trong thời gian dài.

Bỏ qua không khí trong mạch làm mát

Không khí bị giữ lại có thể làm giảm khả năng truyền nhiệt, tăng tiếng ồn, làm gián đoạn dòng chảy hoặc khiến máy bơm hoạt động không ổn định. Hệ thống phải bao gồm việc bố trí nạp, thông hơi và chứa nước phù hợp.

Vận hành bên ngoài đường cong bơm

Hoạt động liên tục ở áp suất quá cao hoặc tốc độ không phù hợp có thể làm tăng độ mài mòn, nhiệt độ động cơ và rò rỉ bên trong.

Kiểm tra máy bơm riêng biệt khỏi hệ thống

Máy bơm có thể hoạt động tốt trên bàn thí nghiệm nhưng hoạt động khác khi được kết nối với cáp, tấm làm mát, bộ trao đổi nhiệt, bộ lọc và mạng lưới đường ống thực tế.

Do đó, thử nghiệm nguyên mẫu nên sử dụng mạch làm mát gần giống với thiết bị sạc cuối cùng.

Bơm bánh răng từ tính thu nhỏ so với bơm ly tâm

Cả hai loại máy bơm đều có thể được sử dụng trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng, nhưng chúng có những đặc điểm khác nhau.

Lựa chọn cuối cùng phải dựa trên đặc tính chất làm mát, lưu lượng yêu cầu, độ giảm áp suất, tiếng ồn, kích thước gói hàng, tuổi thọ sử dụng, chi phí và yêu cầu bảo trì.

Câu hỏi thường gặp

Máy bơm bánh răng từ tính thu nhỏ có thể xử lý chất làm mát bằng nước-Glycol không?

Nó có thể được thiết kế cho hỗn hợp nước-glycol, nhưng nhà cung cấp máy bơm phải xác minh bánh răng, ổ trục, vỏ, ngăn chặn nam châm và khả năng tương thích của vật liệu bịt kín với nồng độ chính xác của glycol và các chất phụ gia.

Máy bơm có thể được sử dụng cho chất làm mát điện môi không?

Có khả năng là có. Tuy nhiên, chất lỏng điện môi có thể có các đặc tính về độ nhớt, độ bôi trơn, độ trương nở và nhiệt độ khác nhau. Kiểm tra ứng dụng là cần thiết trước khi sản xuất hàng loạt.

Máy bơm bánh răng từ tính có hoàn toàn không bị rò rỉ không?

Bộ truyền động từ loại bỏ phốt trục quay thông thường, giảm một đường rò rỉ quan trọng. Tuy nhiên, các vòng đệm tĩnh, mối nối vỏ, cổng, ống và phụ kiện vẫn phải được thiết kế và thử nghiệm chính xác.

Tốc độ dòng chảy cần thiết cho cáp sạc làm mát bằng chất lỏng là bao nhiêu?

Không có tốc độ dòng chảy phổ quát. Nó phụ thuộc vào dòng sạc, thiết kế cáp, kích thước kênh làm mát, loại chất làm mát, chiều dài cáp, mức tăng nhiệt độ cho phép và độ giảm áp suất của hệ thống.

Tốc độ bơm có thể được điều chỉnh theo nguồn điện sạc không?

Có, khi máy bơm được trang bị động cơ DC không chổi than và bộ điều khiển tốc độ tương thích. Bộ sạc có thể tăng hoặc giảm tốc độ bơm theo nhiệt độ, dòng sạc hoặc nhu cầu làm mát.

Thông tin gì cần thiết cho việc tùy chỉnh máy bơm?

Nhà sản xuất máy bơm thường yêu cầu dữ liệu chất làm mát, lưu lượng, áp suất, độ nhớt, nhiệt độ vận hành, điện áp động cơ, phương pháp điều khiển, không gian lắp đặt, loại cổng, tuổi thọ dự kiến, yêu cầu chứng nhận và nhu cầu hàng năm.

Máy bơm làm mát nhỏ gọn để sạc xe điện thế hệ tiếp theo

Khi hệ thống sạc EV hướng tới dòng điện cao hơn và công suất cao hơn, việc tuần hoàn chất lỏng ổn định ngày càng trở nên quan trọng. Cáp và đầu nối làm mát bằng chất lỏng đã được phát triển cho hàng trăm ampe và trong một số hệ thống, sạc loại megawatt.

được lựa chọn phù hợp Bơm bánh răng từ tính thu nhỏ có thể cung cấp khả năng tuần hoàn chất làm mát nhỏ gọn cho cáp sạc, đầu nối, mô-đun nguồn và bộ phân phối làm mát tích hợp.

Việc tích hợp máy bơm thành công đòi hỏi nhiều thứ hơn là chỉ phù hợp với tốc độ dòng chảy danh nghĩa. Các nhà sản xuất thiết bị sạc nên đánh giá toàn bộ mạch làm mát, độ nhớt của chất làm mát, tổn thất áp suất, phạm vi nhiệt độ, khả năng tương thích vật liệu, chiến lược điều khiển, yêu cầu giám sát và tuổi thọ dự kiến.

Bằng cách làm việc với một người có kinh nghiệm nhà sản xuất máy bơm làm mát bằng chất lỏng sạc cực nhanh , OEM bộ sạc EV có thể phát triển cấu hình máy bơm tùy chỉnh đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất làm mát, lắp đặt, độ tin cậy và sản xuất hàng loạt của họ.