Жидкостные зарядные кабели: почему 500 А нуждается в охлаждающей жидкости

При повышении определённого тока зарядный кабель перестаёт быть проводом и становится тепловой проблемой. Медь, необходимая для прохождения тока без перегрева, растёт быстрее тока, как и её вес. В какой-то момент кабель становится технически пригодным и практически непригодным, потому что драйвер не может его поднять, намотить или вставить в разъём

Жидкое охлаждение — инженерный ответ на эту стену. Это не маркетинговая функция, привязанная к большому числу; Именно это делает число возможным без кабеля, весящего столько же, сколько пожарный шланг. Понимание места расположения стены объясняет, почему некоторые клеммы охлаждаются жидкостно, а другие на том же участке — нет.

тепло масштабируется с квадратом тока

Тепло, образуемое в проводнике, повторяет квадрат тока, проходящего через него, умноженный на сопротивление. Если удвоить ток, тепло увеличится в четыре раза. Эта связь — вся история проектирования высокомощных кабелей, и именно поэтому переход от умеренного зарядного устройства к ультрабыстрому — это не линейное инженерное упражнение.

Жара должна куда-то уйти. Он выходит через изоляцию, через кабельную оболочку и попадает в окружающий воздух. Скорость, с которой он может уходить, зависит от площади поверхности кабеля и от разницы температур между ним и окружающей местностью. Оба варианта ограничены: площадь поверхности растёт с диаметром, а температура окружающей среды зависит от того, что предлагает участок, часто с солнечной нагрузкой сверху.

Таким образом, вопрос дизайна становится круговым. Больше тока — больше тепла, а значит — больше площади поверхности, а значит — более толстый кабель, а значит — больше изоляции и больший вес, что делает кабель сложнее в обращении. Каждый шаг этого цикла только усугубляет следующий.

что происходит с медным весом

Для низкого сопротивления при высоком токе требуется площадь поперечного сечения, а медь тяжёлая. Кабель также несёт защитный проводник, экранирование, сенсорные провода и путь охлаждения, если он есть, всё это внутри оболочки, которая должна выдержать

В результате получается кабель, чья жесткость увеличивается быстрее, чем предполагает его диаметр. Кабель, который просто толстый, — это неудобно. Толстый и жёсткий кабель не может быть намотан драйвером в зимних перчатках, а кабель, который нельзя скрутить, уронятся, перетаскивают и переезжают. Управление повреждением становится доминирующим режимом отказа, который никакая текущая мощность не компенсирует

Это практическая причина, по которой отрасль не просто увеличила воздушно-охлаждаемые кабели. После определённого момента продукт соответствовал электрическим требованиям и выходил из строя как продукт.

где воздушное охлаждение перестаёт быть практичным

В данном контексте воздушное охлаждение — это не вентилятор, дующий на кабель. Это значит, что кабель зависит от естественного или принудительного движения воздуха по поверхности для отвода тепла, что и происходит с обычным тросом. Это хорошо работает до определённого момента, и эта точка меняется с условиями.

Холодный окружающий воздух и короткие сессии этому способствуют. Жаркий климат, прямое солнце, кабели, лежащие на раскалённом асфальте, и непрерывные сессии подряд работают против этого. Кабель, рассчитанный на ток в лаборатории, может потребовать снижения температуры на площадке летом, и это снижение нагрузки применяется зарядным устройством, а не водителем, поэтому видимый эффект — это более медленная сессия без объяснений

Переход, таким образом, не является резким порогом, а областью. Примерно в середине диапазона высокой мощности конструкции расходятся: одни используют более крупные проводники и принимают вес, некоторые — снижение температуры, некоторые переходят в жидкость. Какой выбор сделал поставщик, видно по диаметру кабеля и в кривой снижения номинала, опубликованной для клеммы.

Как работает жидкостное охлаждение внутри кабеля

Жидкостный кабель проводит контур охлаждающей жидкости вдоль или вокруг проводников. Тепло перемещается от меди в охлаждающую жидкость, охлаждающая жидкость возвращается через кабель к теплообменнику в клемме или шкафу, и охлаждённая жидкость возвращается. Кабель больше не ограничен скоростью, с которой тепло может выходить через собственную поверхность, потому что тепло уносится изнутри

Два следствия следуют напрямую. Сечение проводника может быть меньше при одном и том же токе, поскольку повышение температуры контролируется охлаждающей жидкостью, а не только медью. Кабель можно сделать более тонким и легче, что восстанавливает управляемость, которую теряет чисто воздушно-охлаждаемая конструкция при высоком токе.

Вот почему жидкостное охлаждение сосредоточено на разъёме, а не на всей линии. Большая часть тепла и почти все проблемы с управлением сосредоточены на последних метрах: кабель, к которому касается драйвер, корпус разъёма и контактные контакты. Охлаждение этого участка даёт большую часть пользы, сложнее охлаждения всей системы постоянного тока.

Один хаб может содержать оба типа терминалов. HPC-терминал рассчитан на 500 А с коротким увеличением до 600 А и использует жидкостный охлаждаемый кабель, в то время как усилительный терминал на том же хосте охлаждается воздухом. Сочетание выполнено целенаправленно: охлаждаемый терминал обслуживает водителя, которому нужна самая быстрая остановка, а воздушно-охлаждаемый — тому, кто не нуждается в этом, при более низкой стоимости и с более простым обслуживанием.

Какие изменения для обслуживания

Жидкостный кабель вводит новую подсистему и вместе с ней новый набор режимов отказа. Кабель больше не является пассивной частью, которая либо проводит, либо не проводит. У него есть цепь, которая может протечать, насос, который может выходить из строя, резервуар, который может опускаться ниже уровня, и разъёмы, которые могут развивать медленное вытекание там, где соединяется путь охлаждающей жидкости.

Следствием для оператора является изменение списка инспекций. Состояние кабеля всё ещё важно, но к нему добавляются уровень охлаждающей жидкости, видимые остатки на стыках, работа насоса и температурные показатели, которые терминал сообщает во время сессии. Клемма, которая рассеивается раньше, может иметь частично заблокированный путь охлаждающей жидкости, а не выходящий из строя силовой каскади.

Есть также практический момент по ремонту. Повреждённый жидкостным охлаждением кабель не является полевым соединением. Это единица, которую заменяют и возвращают, то есть объекту нужен запасной или он поддерживает простой. Это относится к плану обслуживания и в список запасных частей, и редко обсуждается на этапе закупок

когда 500 A — неправильный ответ

Аргументы в пользу жидкостного охлаждения весомы, что позволяет легко переопределить. Четыре ситуации с этим спорят.

Если площадка не может поддерживать питание кабеля, рейтинг кабеля является декоративным. Терминал на 500 А на источнике, который позволяет даже малую часть этого энергии, не даёт ничего дополнительного и добавляет подсистему обслуживания без какой-либо пользы

Когда транспортные средства не могут это принять, то же самое. Парк фургонов с умеренным уровнем приёма по постоянному току проводит большую часть сессии меньше, чем позволяет терминал с воздушным охлаждением.

При длительном времени одержимости пропускная способность не является ограничением. Розничная парковка с двухчасовым пребыванием мало выигрывает от сокращения времени зарядки, которое и так короче, чем поход по магазинам.

А когда оператор не может поддерживать охлаждающий контур, плохо обслуживаемая жидкостная система становится хуже, чем воздушно-охлаждающая, потому что она выходит из строя так, что трудно заметить. Реалистичное сравнение — это не пиковый ток, а подаваемая энергия в неделю, и эта цифра зависит не только от ампер, но и от времени безработной работы. сверхбыстрая зарядка связывает оба типа терминалов по этой причине, поэтому коридорная площадка может смешивать их, а не охлаждать все отсеки

Полезный вопрос спецификации заключается не в том, достигает ли терминал заголовочный ток, а в каких условиях он его поддерживает. Кривая снижения номинала, интервал обслуживания охлаждающей жидкости и заявленная политика замены кабеля отвечают на этот вопрос. Одна фигура пика — нет