Kapalinou chlazené nabíjecí kabely: Proč 500 A potřebuje chladicí kapalinu

Nad určitou hranicí proudu přestává být nabíjecí kabel vodičem a stává se tepelným problémem. Měď potřebná k přenášení proudu bez přehřátí roste rychleji než proud, stejně jako její hmotnost. V určitém bodě je kabel technicky schopný a prakticky nepoužitelný, protože ho driver nemůže zvednout, navinout nebo zatlačit do konektoru.

Kapalinové chlazení je inženýrskou odpovědí na tuto zeď. Není to marketingová funkce přilepená k vysokému číslu; Právě to umožňuje toto číslo bez kabelu, který váží stejně jako hasičská hadice. Pochopení, kde se stěna nachází, vysvětluje, proč jsou některé svorky chlazené kapalinou a jiné na stejném místě ne.

teplota se škáluje s čtvercem proudu

Teplo generované ve vodiči následuje druhou mocninu proudu, který jím prochází, vynásobenou jeho odporem. Zdvojnásobí proud a teplo se zčtyřnásobí. Tento vztah je celým příběhem návrhu vysokovýkonných kabelů a proto přechod z průměrné nabíječky na ultra rychlou není lineární inženýrské cvičení.

Teplo musí někam jít. Uniká skrz izolaci, skrz kabel a do okolního vzduchu. Rychlost, jakou může kabel opustit, závisí na povrchu kabelu a na teplotním rozdílu mezi kabelem a jeho okolím. Obojí je omezené: plocha se zvětšuje s průměrem a okolní teplota je podle toho, co lokalita nabízí, často se slunečním zátěží navrchu.

Takže otázka designu se stává kruhovou. Více proudu znamená více tepla, což znamená větší plochu, což znamená silnější kabel, což znamená více izolace a větší hmotnost, což ztěžuje manipulaci s kabelem. Každý krok té smyčky zhoršuje ten další.

Co se stane s tloušťkou mědi

Udržení nízkého odporu při vysokém proudu vyžaduje průřezovou plochu a měď je těžká. Kabel také nese ochranný vodič, stínění, senzory a chladicí cestu, pokud tam je, vše uvnitř pláště, která musí přežít tahání přes přednádraží.

Výsledkem je kabel, jehož tuhost roste rychleji, než naznačuje jeho průměr. Kabel, který je jen silný, je nepohodlný. Kabel, který je silný a tuhý, nemůže být navinut řidičem v zimních rukavicích, a kabel, který nelze navíjet, se upustí, táhne a přejede přes něj. Manipulace s poškozením se pak stává dominantním režimem selhání, který žádná kapacita proudu nekompenzuje.

To je praktický důvod, proč průmysl jednoduše nezvětšil vzduchem chlazené kabely. Po určitém bodě by produkt splnil své elektrické specifikace a jako produkt selhal

kde vzduchové chlazení přestává být praktické

Vzduchové chlazení v tomto kontextu není ventilátor foukající na kabel. To znamená, že kabel spoléhá na přirozený nebo nucený pohyb vzduchu po svém povrchu, aby odváděl teplo, což dělá každý běžný kabel. Funguje dobře do určité míry a ta se mění podle podmínek.

Studený okolní vzduch a krátké seance tomu vyhovují. Horké klima, přímé slunce, kabely ležící na horkém asfaltu a nepřetržité tréninky za sebou to všechno brzdí. Kabel určený pro proud v laboratoři může být v létě potřeba snížit hodnotu na předprodejišti, a toto snížení aplikuje nabíječka, nikoli měnič, takže viditelný efekt je pomalejší sezení bez vysvětlení.

Přechod tedy není ostrý práh, ale oblast. Zhruba uprostřed vysokovýkonového rozsahu se konstrukce rozcházejí: některé používají větší vodiče a přijímají hmotnost, jiné přijímají snížení výkonu v teple, některé přecházejí do kapalných. Výběr dodavatele je patrný v průměru kabelu a v křivce snižování výkonu zveřejněné pro terminál.

Jak funguje kapalinové chlazení uvnitř kabelu

Kapalinou chlazený kabel vede chladicí obvod vedle vodičů nebo kolem nich. Teplo se z mědi přesouvá do chladicí kapaliny, chladicí kapalina se vrací kabelem zpět do výměníku tepla v terminálu nebo skříňce a ochlazená kapalina se vrací zpět. Kabel už není omezen tím, jak rychle může teplo unikat jeho povrchem, protože teplo je odnášeno zevnitř.

Dva důsledky následují přímo. Průřez vodiče může být menší při stejném proudu, protože nárůst teploty je řízen chladicí kapalinou, nikoli pouze mědí. A lano lze ztenčit a odlehčit, což obnovuje ovladatelnost, kterou čistě vzduchem chlazený design při vysokém proudu ztrácí.

Proto je kapalinové chlazení soustředěno na konektor, nikoli na celou trasu. Většina horka a téměř veškerý problém s ovládáním se nachází v posledních metrech: kabel, kterého se driver dotýká, tělo konektoru a kontaktní piny. Chlazení této části přináší většinu výhod za zlomek složitosti chlazení celého stejnosměrného proudu.

Jeden hub tak může obsahovat oba typy terminálů. Styl HPC terminál je dimenzován na 500 A s krátkým zvyšením na 600 A a používá kapalinou chlazený kabel, zatímco zesilovací terminál na stejném hostiteli je vzduchem chlazený. Spojení je záměrné: chlazený terminál slouží řidiči, který potřebuje co nejrychlejší zastávku, a vzduchem chlazený slouží řidiči, který ne, za nižší náklady a s jednodušší údržbou.

Jaké změny při údržbě

Kapalinou chlazený kabel zavádí nový subsystém a s ním novou sadu režimů poruchy. Kabel už není pasivní součástí, která buď vede, nebo ne. Má obvod, který může unikat, čerpadlo, které může selhat, zásobník, který může klesnout pod hladinu, a konektory, které mohou pomalu odtékat tam, kde se připojuje cesta chladicí kapaliny.

Důsledkem pro operátora je změna inspekčního seznamu. Stav kabelu stále hraje roli, ale je spojen s hladinou chladicí kapaliny, viditelnými zbytky na spojích, chodem čerpadla a teplotními hodnotami, které terminál během sezení hlásí. Terminál, který snižuje hodnotu dříve než dříve, může mít částečně zablokovanou cestu chladicí kapaliny místo selhávajícího výkonového stupně.

Je tu také praktický bod ohledně oprav. Poškozený kapalinou chlazený kabel není polní spoj. Jedná se o jednotku, která se vyměňuje a vrací, což znamená, že místo potřebuje náhradní nebo přijímá výpadek. To patří do plánu údržby a do seznamu náhradních dílů a zřídka se o tom mluví ve fázi nákupu.

když je 500 A špatná odpověď

Argument pro kapalinové chlazení je silný, což usnadňuje přecenění. Čtyři situace tomu neříkají.

Když stránka nemůže podporovat napájení za kabelem, hodnocení kabelu je dekorativní. Terminál 500 A na zdroji, který umožňuje jen zlomek toho, nepřináší nic navíc a přidává servisní subsystém bez užitku.

Když vozidla nemohou přijmout písmo, platí totéž. Flotila dodávek s mírnou mírou DC akceptace stráví většinu času pod tím, co poskytuje vzduchem chlazený terminál.

Když je doba zadržení dlouhá, propustnost není omezením. Maloobchodní parkoviště s dvouhodinovým pobytem moc nezíská tím, že zkrátí dobu nabíjení, která je už tak kratší než samotný nákup

A když operátor nemůže udržet chladicí obvod, nedostatečně udržovaný kapalný systém je horší než vzduchem chlazený, protože selhává způsoby, které jsou hůře viditelné. Realistické srovnání není špičkový proud, ale dodaná energie za týden, a toto číslo závisí stejně na době provozu jako na proudech. Styl ultra-rychlý nabíjecí dosah spáruje oba typy terminálů právě z tohoto důvodu, takže koridorová lokalita je může kombinovat místo chlazení každého boxu.

Užitečná specifikace tedy není otázka, zda terminál dosahuje proudu hlavního proudu, ale za jakých podmínek jej udržuje. Na to odpoví křivka snižování hodnot, interval údržby chladicí kapaliny a uvedená politika výměny kabelu. Jediný vrchol ne.