Además de lanzar nuevos modelos energéticos más competitivos, los fabricantes de automóviles también están diseñando intensamente redes de carga. En los últimos dos años, se han lanzado una tras otra plataformas de alto voltaje de 800 V y tecnologías de carga 4C, y se acerca la era de la carga rápida integral. Tesla, Xiaopeng, Ideal, Zeekr, Huawei y otras empresas están acelerando la construcción de estaciones y pilas de supercarga en todo el país, proporcionando mayor potencia de carga y eficiencia de reabastecimiento de energía para brindar una experiencia de carga evolucionada a los usuarios finales y eliminar la ansiedad por el kilometraje.
En lo que respecta a las políticas, el fuerte apoyo del país a las instalaciones de carga de vehículos con nuevas energías lo está convirtiendo en un mercado emergente de gran interés. Ya en 2020 se incluyeron nuevas pilas de carga de energía en una de las siete áreas clave de la "nueva infraestructura". Después de años de desarrollo, ha resultado bastante eficaz. Según las estadísticas de China Charging Alliance, en 2023, el aumento en la infraestructura de carga será de 3.386 millones de unidades, y la relación de aumento entre pilas y vehículos será de 1:2,8, lo que significa que la velocidad de construcción de las pilas de carga puede básicamente cumplir con los requisitos. Rápido desarrollo de vehículos de nueva energía.
Cuando la atención se centra en la cadena industrial de pilas de carga, las empresas transformadoras tienen una demanda cada vez más fuerte de sobrealimentación de alta potencia, carga rápida de CC, refrigeración líquida, etc. Esta demanda se transmite a los proveedores de componentes de equipos de carga ascendentes, incluidas pistolas de carga y cables de carga. , los módulos de potencia, los controladores y otros componentes deben actualizarse en consecuencia y cumplir con requisitos de seguridad como resistencia a altas temperaturas y resistencia a altos voltajes para respaldar la implementación de pilas de carga de especificaciones más altas.
En el diseño de pilotes de carga, la elección de los materiales es crucial. Especialmente para indicadores como la conductividad térmica, el sellado, el aislamiento y el retardo de llama, se necesitan avances en los materiales, incluidos los materiales de silicona. La silicona se puede usar como adhesivo conductor térmico, sellador, adhesivo, etc., y se usa ampliamente en componentes centrales como gestión térmica, protección de carga y módulos de energía de pilotes de carga, desempeñando un papel clave en los componentes de pilotes de carga.
¿Qué desafíos trae la popularización de la tecnología de sobrealimentación a las instalaciones de carga?
Si los vehículos de nuevas energías quieren obtener una experiencia de carga similar a la de los vehículos de combustible, deben mejorar su eficiencia de carga de manera integral. Esta es la razón por la que las empresas automotrices se esfuerzan por llevar la tecnología de sobrealimentación 4C o incluso 5C a los consumidores y al mismo tiempo promover la plataforma de alto voltaje de 800V.
En agosto de 2023, CATL lanzó la primera batería de sobrealimentación de fosfato de hierro y litio 4C del mundo: la batería de sobrealimentación Shenxing, afirmando lograr 10 minutos de carga y una autonomía de 400 kilómetros. Después de eso, la carga rápida 4C ha entrado cada vez con más frecuencia en el campo de visión de los consumidores.
¿Cómo se define la sobrealimentación 4C? En pocas palabras, XC se refiere a la tasa de carga, es decir, la relación entre la corriente de carga máxima que la batería puede aceptar durante la carga y la capacidad nominal de la batería, representada por C, que generalmente se usa para describir la velocidad de carga. En concreto, si el vehículo está equipado con una batería de 100 kWh, la potencia de carga puede alcanzar unos 200 kW a una velocidad de unos 2 C; a una velocidad de aproximadamente 4C, la potencia de carga puede alcanzar aproximadamente 400kW; a una velocidad de 6C, la potencia de carga puede alcanzar unos 600kW. En resumen, cuanto mayor sea la tasa de carga, más rápida será la velocidad de carga.
Si realmente desea popularizar la sobrealimentación, además de alimentar baterías y plataformas de alto voltaje, también debe adaptarse a las pilas de carga de CC de alta potencia. La capacidad de salida de energía de la pila de carga y la estabilidad del suministro de energía afectarán la velocidad de carga. Las pilas de carga de alta potencia y las fuentes de alimentación estables pueden proporcionar velocidades de carga más altas.
La pila de carga se compone principalmente de una pistola de carga, un cable de carga, una carcasa, un módulo de control, un módulo de gestión térmica, un módulo de protección de carga y otros componentes. Desde la carga lenta de CA hasta la carga rápida de CC y luego hasta la carga súper rápida, que puede volverse popular gradualmente en el futuro, todos los componentes deben actualizarse de forma iterativa para adaptarse al cambio de potencia de carga.
De hecho, antes de la tecnología de súper carga, en el proceso de desarrollo de pilas de carga desde carga lenta de CA hasta carga rápida de CC, problemas como el alto costo, la carga de la red, la compatibilidad, la duración de la batería y la difícil instalación se han resuelto a grandes rasgos.
Sobre la base de la tecnología de carga rápida de CC, la carga súper rápida proporciona una velocidad de carga más alta, por lo que la pila de carga debe soportar mayor potencia, mayor corriente y mayor generación de calor. Al mismo tiempo, también es necesario resolver el problema del tamaño y peso excesivos de la pila de carga y los requisitos más estrictos de flexibilidad del cable.
Para la pistola de carga, para lograr una carga rápida, la pistola de supercarga debe poder transmitir una gran corriente. Esto requiere que la pistola de carga tenga una buena conductividad y un diseño de disipación de calor para garantizar una transmisión de corriente segura y eficiente.
La tecnología de sobrealimentación también debe estar equipada con un mecanismo de protección de seguridad completo, que incluya protección contra sobrecorriente, protección contra sobretensión, protección contra cortocircuitos, etc. Las pilas de carga y las pistolas de carga deben tener funciones de monitoreo y protección para evitar fallas de funcionamiento y peligros durante la carga.
No solo eso, dado que la carga de alta potencia generará mucho calor, las pilas de carga y las pistolas de carga deben estar equipadas con un sistema de enfriamiento eficaz para evitar el sobrecalentamiento, incluidos ventiladores, disipadores de calor, refrigeración por agua y otros métodos de disipación de calor.
¿Cuáles son los requisitos de materiales para la mejora de las instalaciones de carga?
Con el aumento de la potencia de carga, las pilas de carga no solo necesitan diseñar estructuras más avanzadas para cumplir con la conductividad térmica bajo alta potencia, sino que también, en el lado del material, es imperativo utilizar materiales con un fuerte aislamiento, resistencia a altas temperaturas y alta temperatura. conductividad.
Tomando como ejemplo el sistema de gestión térmica de las pilas de carga, a diferencia del enfriamiento por aire tradicional, la sobrealimentación requiere un mayor uso de enfriamiento líquido para resolver los problemas de eficiencia y disipación de calor. En la actualidad, los métodos de refrigeración líquida más utilizados en el mercado son la refrigeración a base de agua y la refrigeración a base de aceite. La refrigeración por agua tiene un mejor rendimiento de disipación de calor, menor costo y es más respetuosa con el medio ambiente; El enfriamiento de aceite tiene un buen aislamiento eléctrico, una menor tasa de evaporación y estabilidad química.
En los últimos años, los cables refrigerados por aceite se han utilizado en pistolas de supercarga, obteniendo la ventaja de ser el primero en actuar. En la actualidad, algunos fabricantes han desarrollado pilas de supercarga y pistolas de carga enfriadas por aceite, pero a medida que pasa el tiempo de funcionamiento, la desventaja de costos del enfriamiento por aceite se vuelve cada vez más prominente. Ahora, más fabricantes están comenzando a estudiar y probar cables refrigerados por agua y pistolas de supercarga refrigeradas por agua.
El principio de funcionamiento de los cables refrigerados por agua y las pistolas de supercarga refrigeradas por agua es que el tubo de refrigeración por agua está diseñado fuera del cable de carga de múltiples hilos y el agua fluye en el medio del tubo. Dependiendo de la conductividad térmica del propio tubo, el calor generado por el cable de carga de varios hilos se transfiere al refrigerante en el centro del tubo. Estos refrigerantes intercambian calor con el mundo exterior a través de bombas electrónicas para lograr el control de temperatura de los cables y pistolas de supercarga.
Basado en este principio, muchos fabricantes utilizaron tubos de nailon comunes como tubos de refrigeración por agua en medio de cables refrigerados por agua. Debido al uso de material PA, la conductividad térmica es de sólo 0,2W/m·K. Cuando la corriente supera los 400 A, el aumento de temperatura se acelera bruscamente. En este momento, debido a la insuficiente conductividad térmica del tubo de refrigeración por agua, el calor no se puede transferir a tiempo. Después del cálculo, se encontró que, basándose en la estructura común de los cables actuales, si se desea lograr el objetivo de una carga rápida de alta corriente, se debe mejorar considerablemente la conductividad térmica de la tubería de agua fría, al menos 1,5 W/m· K o más. Por lo tanto, los sectores ascendente y descendente de la cadena industrial prestan cada vez más atención a la aplicación innovadora de materiales de alta conductividad térmica, y los tubos de silicona termoconductores se han convertido en uno de los componentes clave de la gestión térmica de las pilas de supercarga.
Además del control de temperatura del cable de carga, cómo reducir el aumento de temperatura del cabezal de la pistola de carga durante el proceso de carga también es un punto problemático en el diseño actual de la pila de carga. En la actualidad, es difícil resolver el problema de la disipación de calor mediante refrigeración por aire. Al utilizar un innovador pegamento para macetas conductor térmico, el calor del conector del cabezal de la pistola se puede transferir de manera eficiente para garantizar que la eficiencia de carga no disminuya debido al aumento de temperatura y, al mismo tiempo, se puede mejorar aún más la experiencia del usuario durante la operación. .
Por otro lado, cuando la plataforma de voltaje de los vehículos de nueva energía en el futuro generalmente alcance los 800 V, la corriente de carga alcance los 600 A y la potencia de carga alcance más de 400 kW, cualquier problema en el proceso de carga puede causar consecuencias extremadamente graves. Por lo tanto, las propiedades de sellado y antifugas de los materiales estructurales se valorarán sin precedentes.
Bajo la nueva tendencia, ¿cómo innovar en el aspecto material?
Cuando se trata de proveedores de materiales en la cadena industrial de pilotes de carga, Dow es el primero en aportar muchos diseños innovadores e ideas de vanguardia a la industria. Dow no solo puede proporcionar una rica selección de materiales, sino también personalizar soluciones exclusivas para infraestructura de carga rápida de CC de mayor potencia (incluidas estaciones de carga, pistolas de carga (conectores), cables y gabinetes de carga) para satisfacer las necesidades más estrictas del mercado.
En el ámbito de las instalaciones de carga, Dow se centra en tres direcciones principales. En primer lugar, en términos de materiales de gestión térmica, Dow ofrece una amplia gama de productos adhesivos que incluyen agentes de calafateo, adhesivos, materiales de interfaz térmica sin curado, refrigerantes de inmersión, geles y pegamentos para macetas para resolver los problemas de disipación de calor en las instalaciones de carga; en términos de protección y materiales de ensamblaje, Dow proporciona adhesivos, selladores y revestimientos conformados para brindar protección integral a los componentes de carga; Además, Dow también puede proporcionar elastómeros, caucho de silicona termoconductor sólido y caucho de silicona líquida para soportar aislamiento, conductividad térmica y otras necesidades.
Por ejemplo, capturando los requisitos de conductividad térmica del cable de carga mencionado anteriormente, Dow ha desarrollado un nuevo caucho de silicona termoconductor: el caucho de silicona SILASTIC™ HTE5015-90U, que resuelve las dificultades técnicas clave en la solución de pistola de súper carga refrigerada por agua: el La tubería de agua de refrigeración debe tener alta conductividad térmica y materiales de alta resistencia y tenacidad. La ventaja más significativa de este producto es que tiene una conductividad térmica más alta, con una conductividad térmica de hasta 1,5 W/m·K, que puede enfriar el cable de la pistola supercargadora con una corriente de 600 A y proporcionar protección térmica. Al mismo tiempo, sus buenas propiedades físicas y su resistencia a entornos hostiles permiten su uso para extruir tubos de silicona térmicamente conductores. La alta dureza y la alta resistencia permiten la torsión directa con cables. Además, una mejor flexibilidad, durabilidad, resistencia a altas y bajas temperaturas, resistencia al refrigerante, aislamiento y otros indicadores brindan protección a largo plazo para las pistolas de súper carga.
En respuesta a las necesidades de disipación de calor y sellado de los cabezales de las pistolas de carga, Dow ha desarrollado una serie de productos. El pegamento para macetas conductor térmico DOWSIL™ TC-6040 de Dow tiene una conductividad térmica de 4,0 W/m·K, que puede enfriar rápidamente las pistolas de carga sobrecalentadas, que no estarán calientes, y garantizar el funcionamiento normal de los módulos dentro del sistema, especialmente El módulo inversor más importante. Fiabilidad a largo plazo; Para los requisitos de sellado de pilas de carga refrigeradas por líquido, los anillos de sellado y los anillos de sellado del mazo de cables fabricados con materiales de elastómero de silicona de Dow han logrado buenos efectos a prueba de agua.
Conclusión
Después de años de vigoroso desarrollo en la industria de vehículos de nueva energía, los puntos débiles de los usuarios finales han pasado gradualmente de la autonomía de crucero a la experiencia de reabastecimiento de energía eficiente, y la promoción de instalaciones de carga de alta potencia y alta eficiencia es inminente. En este proceso, las empresas upstream y downstream de la cadena industrial deben trabajar juntas para hacer frente a los diversos desafíos que enfrenta la tendencia de carga rápida, desde baterías hasta instalaciones de carga, desde materiales hasta aplicaciones. Esperamos que las empresas líderes en el upstream y downstream de la cadena industrial puedan aportar soluciones más eficientes y fáciles de usar para el desarrollo de carga rápida de vehículos de nueva energía.
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