01.「液冷過給」とは何ですか？
動作原理：
液冷式スーパーチャージとは、ケーブルとチャージガンの間に専用の液体循環経路を設け、放熱用の液体冷却剤をこの経路に注入し、パワーポンプを通して冷却剤を循環させることで、充電プロセス中に発生する熱を外部に放出する方式です。
システムの電源部は液体冷却方式で放熱し、外部環境との空気のやり取りがないため、IP65設計を実現しています。また、大風量ファンを搭載し、低騒音で環境にも配慮した放熱を実現しています。
02.液冷スーパーチャージのメリットは何ですか？
液冷スーパーチャージの利点：
1. 大電流と高速充電。出力電流は充電パイル充電ガンの電線によって制限されます。充電ガンの電線内部の銅線は電気を伝導し、電線から発生する熱は電流の2乗に比例します。充電電流が大きいほど、電線の発熱量も大きくなります。これを低減する必要があります。過熱を避けるためには、電線の断面積を大きくする必要があり、当然電線も重くなります。現在の250A国家標準充電ガンは、一般的に80mm2のケーブルを使用しています。充電ガンは全体的に非常に重く、曲げにくいです。より大きな電流充電を実現したい場合は、デュアルガン充電も使用できますが、これは特定の状況での応急処置に過ぎません。大電流充電の最終的な解決策は、液冷充電ガンで充電することだけです。
液冷式チャージングガンの内部にはケーブルと水道管があります。500A液冷式チャージングガンのケーブルは充電銃液冷式チャージングガンのケーブル径は通常35mm²で、熱は水管内の冷却剤の流れによって奪われます。ケーブルが細いため、液冷式チャージングガンは従来のチャージングガンよりも30～40%軽量です。液冷式チャージングガンには、水タンク、水ポンプ、ラジエーター、ファンからなる冷却ユニットも必要です。水ポンプは冷却剤を駆動し、ガンライン内で循環させることで熱をラジエーターに運び、ファンで放熱します。これにより、従来の自然冷却式チャージングガンよりも大きな容量を実現しています。
2.ガンコードが軽くなり、充電装置も軽量になりました。
3.発熱が少なく、放熱が速く、安全性が高い。従来の充電パイルと半液体冷却充電パイルのパイル体は、放熱のために空冷されています。空気は片側からパイル体に入り、電気部品と整流器モジュールの熱を吹き飛ばし、反対側のパイル体から放散されます。空気はほこり、塩水噴霧、水蒸気と混ざり合って内部機器の表面に吸着され、システムの絶縁が悪く、放熱が悪く、充電効率が低下し、機器寿命が短くなります。従来の充電パイルや半液体冷却充電パイルにとって、放熱と保護は2つの矛盾した概念です。保護が良ければ放熱の設計が難しくなり、放熱が良ければ保護の対応が難しくなります。
完全液冷式充電パイルは、液冷式充電モジュールを採用しています。液冷モジュールの前面と背面にはエアダクトがありません。モジュールは、液冷プレート内を循環する冷媒を利用して外界と熱交換を行います。そのため、充電パイルの電源部を完全に密閉することで、放熱性を低減できます。放熱器は外部に設置されており、内部の冷媒を通して放熱器に熱が伝わり、外気が放熱器表面の熱を吹き飛ばします。充電パイル内部の液冷式充電モジュールと電気部品は外部環境と接触しないため、IP65保護等級と高い信頼性を実現しています。
4. 充電時の騒音が低く、保護レベルが高い。従来の充電スタンドと半液冷式充電スタンドには、空冷式充電モジュールが内蔵されています。空冷式モジュールには複数の高速小型ファンが組み込まれており、動作音は65db以上に達します。充電スタンド本体にも冷却ファンが付いています。現在、空冷式モジュールを採用した充電スタンドは、フルパワーで稼働している場合、騒音は基本的に70dB以上です。日中はほとんど影響がありませんが、夜間は非常に迷惑です。そのため、充電スタンドの騒音は、事業者にとって最も苦情の多い問題です。苦情があれば、事業者は問題を解決しなければなりません。しかし、解決コストが高く、効果も限られています。最終的には、騒音を減らすために電力を下げる必要があります。
完全液冷式充電パイルは、デュアルサイクル放熱アーキテクチャを採用しています。内部の液冷モジュールは、水ポンプを利用して冷却剤の循環を駆動し、放熱を行い、モジュールで発生した熱をフィンラジエーターに伝達します。外部の放熱は、低速大容量ファンまたはエアコンによって実現されます。デバイスから熱が放出され、低速で大容量のファンの騒音は、高速の小型ファンの騒音よりもはるかに低くなります。完全液冷式過給パイルは、分割放熱設計も採用できます。分割型エアコンと同様に、放熱ユニットは人混みから離れた場所に設置され、プールや噴水との熱交換を行うことで、より良い放熱と低コストの騒音を実現します。
5. 低いTCO
充電ステーションにおける充電設備のコストは、充電スタンドのライフサイクルコスト（TCO）全体から検討する必要があります。従来の空冷式充電モジュールを採用した充電スタンドの耐用年数は通常5年を超えませんが、現在の充電スタンドのリース期間は8～10年であるため、スタンドの稼働サイクル中に少なくとも1回は充電設備を交換する必要があります。一方、全液冷式充電スタンドの耐用年数は10年以上で、スタンドのライフサイクル全体をカバーできます。また、空冷式モジュールを採用した充電スタンドでは、頻繁に筐体を開けて埃を除去したり、メンテナンスなどの作業が必要になりますが、全液冷式充電スタンドでは、外部のラジエーターに埃が溜まった後にフラッシュするだけで済むため、メンテナンスが簡単です。
完全液冷式充電システムの TCO は、空冷式充電モジュールを使用する従来の充電システムよりも低く、完全液冷式システムが広く普及するにつれて、そのコスト効率の利点はさらに明らかになります。
03. 液冷式スーパーチャージャーの市場状況
テスラは、業界で初めて液冷式スーパーチャージャーを一括導入した自動車会社です。現在、中国国内に1,500カ所以上のスーパーチャージャーステーションを設置し、合計1万基のスーパーチャージャーを設置しています。テスラV3スーパーチャージャーは、完全液冷設計、液冷充電モジュール、液冷式充電ガンを採用しています。1ガンあたり最大250kW/600Aの充電が可能で、15分で航続距離を250キロメートル延長できます。V4モデルもまもなく一括導入されます。充電ガン1基あたりの充電出力は350kWに向上します。
その後、ポルシェ タイカンは世界で初めて 800V の高電圧電気アーキテクチャを導入し、350kW の高出力急速充電に対応しました。グレートウォール サロン メカ ドラゴン 2022 グローバル限定版は、最大電流 600A、最大電圧 800V、ピーク充電電力 480kW です。GAC AION V は、ピーク電圧 1000V、最大電流 600A、ピーク充電電力 480kW です。小鵬 G9 は、800V シリコン カーバイド電圧プラットフォームを搭載し、480kW の超急速充電に適した量産車です。
04. 液冷式スーパーチャージャーの今後の動向は？
液冷過充電分野はまだ黎明期にあり、大きな潜在力と幅広い発展の見通しを秘めています。液冷は高出力充電に最適なソリューションです。国内外の高出力充電スタンド電源の設計・製造において、技術的な問題は発生していません。高出力充電スタンド電源から充電ガンまでのケーブル接続の問題を解決する必要があります。
しかし、わが国では高出力液冷式急速充電スタンドの普及率はまだ低い。これは、液冷式充電ガンのコストが比較的高いためであり、急速充電スタンドは2025年には数千億規模の市場を開拓すると予想されている。公開情報によると、充電スタンドの平均価格は約0.4元/Wである。240kWの急速充電スタンドの価格は約9万6000元と推定されている。CHINAEVSE記者会見で発表された液冷式充電ガンケーブルの価格が2万元/セットであることから、液冷式充電ガンのコストは推定値であり、充電スタンドのコストの約21%を占め、充電モジュールに次いで最も高価な部品となる。新エネルギー急速充電モデルの増加に伴い、高出力急速充電スタンドの市場スペースは拡大すると予想される。急速充電パイルわが国では2025年に約1,334億人民元となるでしょう。
今後も液冷式スーパーチャージング技術は普及を加速し続けるでしょう。
高出力液冷式過充電技術の開発と展開には依然として長い道のりが残されており、自動車メーカー、バッテリーメーカー、パイルメーカーなどの協力が不可欠です。こうして初めて、中国の電気自動車産業の発展をより良く支援し、秩序ある充電とV2Gをさらに推進し、省エネ・排出削減、低炭素・グリーン発展を支援し、「ダブルカーボン」戦略目標の実現を加速することができます。
投稿日時: 2024年3月4日