電気自動車用直流充電パイル放熱システムの最適化解析
出力電力の増加、複雑な内部構造、過酷な屋外作業環境などの新たな需要条件下での充電パイルの放熱の問題を解決するには、充電パイルの熱特性を分析する必要があります。本論文では、150kWのDC充電パイルを研究対象として、その熱特性モデルを確立します。有限体積法を使用して、強制空冷充電パイル内の流れ場と温度場を分析し、システムの換気および冷却スキームを最適化して、実際の換気と改良された換気スキームの下での充電パイルの冷却効果を比較および分析し、パイルファンの風量や出力電力などの要因が充電パイルの温度フィールドに及ぼす影響をさらに研究します。結果は、改良された換気最適化スキームが風の抵抗を低減し、システムの熱放散を促進するのにより役立つことを示しており、DC 充電パイル製品開発に理論的な指針を提供します。
周囲温度が10°C上昇するごとにコンポーネントの信頼性が半分になると推定されており[2-6]、コンポーネントの故障は充電パイル全体の信頼性の高い充電に影響を与えます。したがって、効率的な放熱設計は、充電パイル装置の構造設計の重要な部分であり、装置の安定した動作を確保するための重要な要素の1つでもあります。
現在、数値流体力学(CFD)は熱シミュレーションの問題を分析するための重要な手段となっており、CFDシミュレーションの数値解析により、シミュレーションモデル内の任意の位置の速度分布、温度分布、圧力分布を事前に直感的に理解できます。
150kW DC 充電パイルは、電源モジュール、DC バス、AC/DC 絶縁検出システム、補助電源、インレット スイッチ、シェルなどで構成されています。モデリングソフトウェアを使用して、外形寸法が1880mm×786mm×695mmの装填パイルの3次元モデルを確立し、その構造を図に示します
このDC充電パイルはEVR700-15000パワーモジュールを採用しており、モジュール自体にはモジュールの前面から裏側に吹き付ける4つのファンがあるため、充電パイルはパイル本体の裏側に換気扇を取り付けることによる強制空冷を採用しています。多くの冷却方法の中で、強制対流空冷の冷却能力は自然対流空冷よりもはるかに優れており、水冷や油冷よりもシンプルで実現しやすく、信頼性が高く、一般的に使用される屋外キャビネットデバイスの主な冷却方法です。一般的に使用される屋外キャビネットデバイスの主な放熱方法。
充電パイルのCFDシミュレーション解析モデル
電源モジュールは、前後の吸気口と排気口、上下のアルミニウム亜鉛メッキプレート、内部ヒートシンクなどで構成されています。10個の電源モジュールは下から順に配置されており、DCバス、AC、DC検出部、補助電源は8番目のモジュールと9番目の電源モジュールの中央に設置され、ACコンタクタとインレットスイッチは電源モジュールの下部に設置されています。有限体積モデルを図2に示します。熱交換や気流の変化が少ない部品を省略することで、3次元モデルを効果的に簡略化しています。充電パイルの実際の換気は、パイル本体の裏側と上部にファンを設置して空気を抽出する換気経路を採用し、外気はパイル本体の2つの吸気口とパイル本体の上下の吸気穴からモジュールに入ります。 そしてモジュール内のダクトを通過し、背面の出口から熱を放出します。
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