Análise de otimização do sistema de dissipação de calor por estacas de carregamento DC para veículos elétricos
Para resolver o problema da dissipação de calor da estaca de carga sob as novas condições de demanda, como aumento da potência de saída, estrutura interna complexa e ambiente de trabalho externo rigoroso, é necessário analisar as características térmicas da estaca de carga. Este artigo toma uma pilha de carga DC de 150kW como objeto de pesquisa e estabelece seu modelo de características térmicas. O método de volume finito é usado para analisar o campo de fluxo e o campo de temperatura na estaca de carga refrigerada a ar forçado, e o esquema de ventilação e resfriamento do sistema é otimizado para comparar e analisar o efeito de resfriamento da estaca de carga sob a ventilação real e o esquema de ventilação aprimorado, e os efeitos de fatores como o volume de ar do ventilador da estaca e a potência de saída no campo de temperatura da estaca de carga são estudados adicionalmente. Os resultados mostram que o esquema aprimorado de otimização da ventilação é mais propício para reduzir a resistência ao vento e acelerar a dissipação de calor do sistema, o que fornece orientação teórica para o desenvolvimento de produtos de estacas de carregamento DC.
Estima-se que a confiabilidade dos componentes será reduzida pela metade a cada aumento de 10°C na temperatura ambiente [2-6], e a falha dos componentes afetará a carga confiável de toda a pilha de carga. Portanto, o design eficiente de dissipação de calor é uma parte importante do projeto estrutural dos equipamentos de estacas de carga, e também é um dos fatores importantes para garantir a operação estável do equipamento.
Atualmente, a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) tornou-se um meio importante para analisar problemas de simulação térmica, e a análise numérica da simulação CFD pode fornecer uma compreensão intuitiva da distribuição de velocidades, temperatura e distribuição de pressão em qualquer local do modelo de simulação antecipadamente.
A pilha de carregamento DC de 150kW é composta por módulo de energia, barramento DC, sistema de detecção de isolamento AC/DC, fonte de alimentação auxiliar, interruptor de entrada e carcaça, entre outros. O software de modelagem é usado para estabelecer um modelo tridimensional da estaca de carga, que tem dimensões externas de 1880mm×786mm×695mm, e a estrutura é mostrada em Figu
Essa estaca de carregamento DC adota o módulo de potência EVR700-15000, e o próprio módulo possui 4 ventiladores soprando da frente para a parte traseira do módulo, então a estaca de carregamento adota o resfriamento por ar forçado instalando um ventilador extrator na parte traseira do corpo da estaca. Entre muitos métodos de resfriamento, a capacidade de resfriamento do ar por convecção forçada é muito melhor do que o resfriamento natural por ar por convecção, sendo mais simples e fácil de realizar do que o resfriamento a água e a óleo, com maior confiabilidade, sendo o principal método de resfriamento para dispositivos de armários externos comumente usados. O principal método de dissipação de calor para dispositivos de armários externos comumente usados.
Modelo de análise de simulação CFD de estacas de carga
O módulo de potência consiste em entradas e saídas de ar dianteiras e traseiras, placas superiores e inferiores revestidas de alumínio-zinco, dissipadores de calor internos, entre outros. Os 10 módulos de potência estão organizados de baixo para cima, o barramento DC, a parte de detecção AC e DC e a fonte auxiliar de alimentação estão instalados no meio do 8º módulo e 9º módulo de potência, e os contatores AC e os interruptores de entrada estão instalados na parte inferior do módulo de potência. O modelo de volumes finitos é mostrado na Figura 2. O modelo tridimensional é efetivamente simplificado ao omitir as partes com pouca alteração na troca de calor e no fluxo de ar. A ventilação real da estaca de carregamento adota o caminho de ventilação de instalar ventiladores na parte traseira e no topo do corpo da estaca para extrair ar, e o ar externo entra no módulo pelas duas portas de entrada do corpo da estaca e pelos orifícios de entrada de ar na parte superior e inferior do corpo da estaca, e então passa pelos dutos do módulo para liberar o calor pela saída lateral traseira.
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