고전력 DC 충전 캐비닛의 액체 냉각과 공기 냉각 비교: 어떤 기술을 선택해야 합니까?

신에너지 차량(NEV)의 주행 거리가 계속 증가하고{0}}고속도로 휴게소, 물류단지, 버스 정류장 및 대규모-충전소-고전력-에서 빠른 에너지 보충에 대한 수요가 증가함에 따라 NEV 충전 인프라의 핵심 개발 방향으로 DC 충전이 떠오르고 있습니다.

 

표준 저전력 충전 장비에 비해-고전력 DC 충전 시스템은 더 짧은 시간에 더 많은 에너지를 전송해야 합니다. 결과적으로 충전 모듈, 전원 장치, 버스바, 커넥터 및 충전 케이블과 같은 구성 요소는 더 높은 열 부하를 받게 됩니다.

이러한 배경에서 열 관리 기술은 고전력 DC 충전 캐비닛 설계에서 중요한 요소가 되었습니다.-

현재 고전력{0}}충전 장비는 주로 두 가지 열 관리 방법을 사용합니다.

 

· 공기 냉각
· 액체 냉각

 

그렇다면 공기 냉각과 액체 냉각의 차이점은 정확히 무엇입니까? DC 고속 충전에서 액체 냉각의 중요성이 점점 더 커지고 있는 이유는 무엇입니까? 그리고 이 캐비닛을 구입할 때 어떻게 올바른 선택을 해야 할까요?

 

 

고전력 DC 충전 캐비닛의 핵심 기능은{0}}그리드의 AC 전력을 신에너지 자동차의 견인 배터리에 적합한 DC 전력으로 변환하는 것입니다.

 

기본적인 에너지 전환 과정은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

 

AC 그리드 → 전력 모듈 → DC 출력 → 충전 디스펜서 → EV 배터리

 

이 과정에서 반도체 장치, 인덕터, 커패시터, 변압기 및 기타 전력 전자 장치와 같은 전력 모듈 내의 구성요소-가 열을 발생시킵니다.-

 

최신 충전 모듈은 높은 변환 효율을 자랑하지만, 수백-킬로와트-수준에서 작동하는 충전 시스템에서는 아주 작은 효율 손실이라도 상당한 절대 열 부하를 초래할 수 있습니다.

 

예를 들어, 고전력 충전 시스템이 수백 킬로와트의 전력을 지속적으로 공급하는 경우 내부 손실로 인해 발생하는 열은 지속적으로 방출되어야 합니다. 그렇지 않으면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

 

· 전력 부품의 온도 상승
· 충전 효율 감소
· 출력 전력 제한
· 손상된 부품 수명
· 시스템 보호 메커니즘 활성화
· 장시간 작동 시 안정성 감소

 

따라서 고전력 DC 충전 캐비닛의 경우 냉각 시스템은 단순한 보조 구성 요소가 아니라 장비의 지속적인 출력 성능을 결정하는 중요한 요소입니다.

 

 

공냉식 DC 충전 캐비닛은 공기를 냉각 매체로 사용하여 장비 내부에서 발생하는 열을 팬, 방열판, 공기 덕트 등의 구성 요소를 통해 주변 환경으로 방출합니다.

 

일반적인 공랭식-시스템에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.

 

·냉각팬
· 방열판
· 에어 덕트
· 에어필터
· 온도 센서
· 환기구조

 

기본 작동 원리는 다음과 같습니다.

 

열 생성 → 방열판 → 강제 통풍 → 열 방출 → 주변 공기

 

팬은 전원 모듈과 방열판을 통해 공기를 구동하여 장비의 열을 배출합니다.

이 접근 방식은 상대적으로 성숙한 설계를 특징으로 하며 적절한 환경 조건을 갖춘 중전력 DC 충전 장비 및 애플리케이션에 매우 실용적입니다.

 

 

액체-냉각식 DC 충전 캐비닛은 냉각수를 열 전달 매체로 사용합니다.

 

공기에 비해 특별히 설계된 냉각 루프를 통해 순환하는 액체는 장비 내부에서 생성된 열을 열교환기로 더 효과적으로 전달하여 이후 환경으로 소산시킬 수 있습니다.

 

일반적인 액체{0}}냉각식 시스템에는 다음이 포함될 수 있습니다.

 

· 냉각수 펌프
· 냉각판
· 열교환기
· 라디에이터
· 냉각수 저장소
· 온도 센서
· 유량 센서
· 압력 모니터링 시스템

 

기본 운영 프로세스는 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

 

파워모듈 → 냉각판 → 냉각수 → 열교환기 → 라디에이터 → 방열

 

더 높은 전력의 -충전 시스템에서는 액체 냉각 기술을 캐비닛 내부의 전원 모듈뿐만 아니라 고전류 충전 케이블 및 커넥터에도 적용할 수 있습니다.-

 

예를 들어, 공개적으로 이용 가능한 업계 데이터에 따르면 실시간 차량 수요에 따라 전력을 동적으로 할당하는 동시에 여러 차량의 동시 충전을 지원하도록 설계된{0}}500A 수냉식 충전 케이블과 결합된 600kW 전원 캐비닛-을 갖춘 분산 충전 시스템이{5}}보입니다.

 

 

1. 고전력 밀도 설계에 더 적합

DC 충전 전력이 계속 증가함에 따라 충전 캐비닛에는 더 많은 용량의 전력 전자 모듈을 설치해야 합니다.-

단순히 팬을 추가하고 공기 흐름을 늘리면 내부 공기 흐름 경로 설계, 방열판 크기, 소음 수준, 캐비닛 공간 제약과 같은 문제가 심각한 문제가 될 수 있습니다.

 

이와 대조적으로, 액체 냉각 시스템은 냉각판과 순환 루프를 활용하여 열을 발생하는 구성 요소 근처에서 직접 열을 추출하므로{0}} 고전력 밀도 장비에 더 큰 설계 유연성을 제공합니다.

 

2. 높은-전류 충전을 촉진합니다.

충전 전력은 다음과 같이 간단히 표현할 수 있습니다.

 

P = U × I

 

즉, 주어진 전압에 대해 충전 전력을 높이려면 더 높은 전류가 필요합니다.

그러나 전류가 증가함에 따라 도체, 케이블 및 커넥터의 열 발생이 더욱 두드러집니다.

 

 

다음과 같은 특성을 가진 프로젝트에서는 액체 냉각 솔루션을 우선적으로 사용해야 합니다.

 

1. 고속도로 초고속-충전소

고속도로 서비스 지역은 일반적으로 짧은 차량 체류 시간이 필요하므로 신속한 에너지 보충 기능에 대한 수요가 높습니다.

여러 대의 차량이 동시에 충전되면 충전 장비는 장기간 높은 부하에서 작동할 수 있으므로 열 관리 시스템에 대한 수요가 높아집니다.

 

2. 상업용 차량 및 물류 차량

물류 차량은 일반적으로 재충전을 위한 특정 창을 통해 정의된 일정에 따라 작동합니다.

빠른 처리 시간이 필요한 차량의 경우, 고전력 DC 충전은 차량이 충전소에서 소비하는 시간을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

미국 에너지부는 또한 DC 고속 충전이 짧은 정차 중에 차량을 재충전해야 하는 특정 차량 애플리케이션에 적합하다고 지적했습니다.

 

3. 버스 및 대형-전기 자동차

버스, 트럭, 항구 차량 및 기타 상업용 전기 차량은 일반적으로 배터리 용량이 큽니다. 결과적으로 충전 인프라에는 더 높은 전력 출력과 장기간 지속적으로 작동할 수 있는 능력이 필요할 수 있습니다.

MCS-와 같은 고전력 충전 표준 및 시스템-및{1}}개발로 인해 고전류 충전 애플리케이션에서 액체 냉각 기술의 중요성이-점점 더 커지고 있습니다.

 

4. 활용도가 높은 충전소-

하루 종일 지속적으로 많은 수의 차량을 충전하기 위해 충전소가 필요한 경우 장비의 실제 작동 부하는 일반적인 사무실이나 주거 환경에서 발견되는 부하보다 훨씬 높을 수 있습니다.

 

 

신에너지 차량 충전에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 고전력 충전 시스템은 여러 주요 방향으로 발전하고 있습니다.{0}}

 

1. 더 높은 전력

충전 시스템은 기존의 저전력 수준에서 수백 킬로와트 또는 심지어 메가와트(MW) 범위의 용량으로 전환되고 있습니다.

 

2. 더 높은 전력 밀도

동일한 캐비닛 설치 공간 내에 더 많은 전원 모듈을 구성하면 열 관리 및 구조 설계에 대한 요구 사항이 더 커집니다.

 

3. 모듈성

모듈형 전원 캐비닛을 사용하면 프로젝트 요구 사항에 따라 다양한 수의 전원 모듈을 구성할 수 있을 뿐만 아니라 유지 관리 및 전원 확장도 용이해집니다.

 

4. 지능형 전력 할당

미래의 충전소는 반드시 모든 차량에 고정 전력을 공급하지는 않을 것입니다. 대신 차량 충전 상태(SOC), 실시간 충전 수요, 다른 충전 단말기의 부하 등의 요인에 따라 전력이 동적으로 할당됩니다.

 

현재 600kW-급 분산 충전 시스템은 이미 동적 전력 할당을 채택하고 있어 여러 차량이 중앙 집중식 전원 캐비닛을 공유할 수 있습니다.

 

5. 액체 냉각 기술 적용 확대

더 높은 전력 및 전류에 대한 요구에 따라 액체 냉각 기술은 전원 캐비닛을 넘어 충전 건, 케이블 및 커넥터와 같은 구성 요소에 점점 더 많이 적용될 것입니다.