電気自動車向け直流充電パイル熱放散システムの最適化解析
出力増加、複雑な内部構造、過酷な屋外作業環境といった新たな需要条件下での充電パイルの熱放散問題を解決するためには、充電パイルの熱特性を分析する必要があります。本論文は150kWの直流充電パイルを研究対象とし、その熱特性モデルを確立します。有限体積法を用いて強制空冷充填パイル内の流場と温度場を解析し、システムの換気・冷却方式は最適化され、実際の換気と改良された換気方式下での充填パイルの冷却効果を比較・分析し、杭ファンの空気量や出力出力などの要因が充填パイルの温度場に与える影響をさらに研究しています。結果は、改良された換気最適化スキームが風抵抗の低減とシステムの熱放散加速により適していることを示し、直流充填パイル製品開発の理論的指針となります。
周囲温度が10°C上昇するごとに部品の信頼性が半減すると推定されており[2-6]、部品の故障は充電パイル全体の信頼性に影響を及ぼします。したがって、効率的な放熱設計はチャージパイル設備の構造設計において重要な要素であり、設備の安定運転を確保するための重要な要素の一つでもあります。
現在、計算流体力学(CFD)は熱シミュレーション問題の解析において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はシミュレーションモデル内の任意の位置における速度分布、温度分布、圧力分布を事前に直感的に理解することが可能です。
150kWの直流充電パイルは、パワーモジュール、DCバス、AC/DC絶縁検知システム、補助電源、インレットスイッチおよび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はチャージパイルの三次元モデルを作成し、外部寸法は1880mm×786mm×695mmで、構造はFiguで示されています
この直流充電パイルは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前面から背面へ4つのファンが吹き飛ばされているため、パイル本体の背面にエキストラクターファンを設置することで強制空冷を採用しています。多くの冷却方法の中で、強制対流空気冷却の冷却能力は自然対流空気冷却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が容易で信頼性が高く、一般的に使われる屋外キャビネット機器の主要な冷却方法です。一般的に使われる屋外キャビネット機器の主な熱放散方法です。
チャージパイルのCFDシミュレーション解析モデル
パワーモジュールは前後のエアインセントとアウトレット、上部および下部のアルミニウム・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上へ順に配置されており、DCバス、交流・直流検知部、補助電源は8番目と9番目のモジュールの中央に設置され、交流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。有限体積モデルは図2に示されています。三次元モデルは、熱交換や気流にほとんど変化がない部品を省略することで効果的に簡素化されます。充填パイルの実際の換気は、パイル本体の背面と上部にファンを設置して空気を排出する通気経路を採用し、外部の空気はパイル本体の2つの空気入口ポートとパイル本体の上下の空気入口からモジュール内に入ります。 そしてモジュール内のダクトを通って、後部の側面の出口から熱を放出します。
主要なチャージングパイメーカーの皆様、当社の軸流ファンを購入し、フルセットのソリューションをご提供いただくことを歓迎します!
