فن در صنایع خودروسازی -خودرو برقی

فن در صنایع خودروسازی -خودرو برقی

• تهویه مناسب دیتاسنتر ها
• خودروهای برقی و اهمیت ایستگاه‌ شارژ
• دفع حرارت بصورت کارآمد

خودروهای برقی به عنوان نمایندگان شگفت‌ انگیز نوآوری در صنعت خودروسازی به سرعت در حال گسترش هستند. این خودروها با تکنولوژی پیشرفته باتری‌های لیتیوم-یون و سیستم‌های موتور برقی، به کمک محیط زیست و کاهش آلودگی هوا می‌پردازند. اما این روند گسترش نیازمند زیرساخت‌های اصلی مانند ایستگاه‌های شارژ است. در این مقاله، به بررسی نیاز به خنک‌کنندگی در ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی خواهیم پرداخت و چگونگی تأثیر آن بر عملکرد و ایمنی این ایستگاه‌ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد. چگونگی عملکرد خودروهای برقی خودروهای برقی عملکردی متفاوت نسبت به خودروهای معمولی دارند. آنها با استفاده از باتری‌های بزرگی که در داخل آنها قرار دارند، انرژی را ذخیره و تبدیل به حرکت می‌کنند. این باتری‌ها از شبکه برق یا ایستگاه‌های شارژ، شارژ می‌شوند. در زمان شارژ، انرژی از شبکه برق به باتری‌ها منتقل می‌شود و سپس موتور الکتریکی به کمک این انرژی حرکت می‌کند. این فرآیند بدون احتراق و بدون انتشار گازهای مضر می‌باشد.

مزایا و معایب انواع خودرو برقی

• 1. مزایا: • کم‌مصرفی: خودروهای برقی با مصرف انرژی بهینه، کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش هزینه‌های سوخت برای مالکانشان را به همراه دارند. • انتشارات گازهای گلخانه‌ای: با عدم وجود احتراق، خودروهای برقی منبع اصلی آلاینده‌های هوا نظیر دی‌اکسید کربن و ذرات معلق را تولید نمی‌کنند. • صدای کم: موتورهای الکتریکی بسیار کم‌صدا و کم‌لرزش هستند که از راحتی و آرامش رانندگان و مسافران در حین سفر حمایت می‌کند. 2. معایب: • محدودیت دامنه: خودروهای برقی معمولاً دارای محدودیت در دامنه‌ی مسافرتی هستند و نیازمند شارژ مکرر می‌باشند. • زمان شارژ: شارژ باتری‌ها ممکن است به مدت چندین ساعت طول بکشد و این ممکن است برنامه‌ریزی سفر را مختل کند. • هزینه باتری: هزینه خرید و تعویض باتری‌ها می‌تواند یکی از عواملی باشد که مالکیت خودروی برقی را گران‌تر از خودروهای سوختی کند. با توجه به پیشرفت‌های مستمر در فناوری باتری‌ها و شبکه‌ی ایستگاه‌های شارژ، خودروهای برقی به سرعت در جهان رواج پیدا می‌کنند و در آینده ممکن است به عنوان راهکار اصلی در حمل و نقل شهری و بین‌شهری مطرح شوند.

خودروهای برقی و اهمیت ایستگاه‌ شارژ

خودروهای برقی، به عنوان جایگزینی پایدار و کم‌مصرف برای خودروهای سوختی، از مزایای بسیاری برخوردارند. این خودروها باعث کاهش مستقیم انتشارات گازهای گلخانه‌ای می‌شوند و به حفظ محیط زیست کمک می‌کنند. با افزایش تعداد خودروهای برقی، نیاز به ایستگاه‌های شارژ نیز بیشتر شده و ایجاد زیرساخت‌های قوی و کارآمد برای شارژ این خودروها ضروری می‌شود که اغلب این ایستگاه ها با سیستم های ذخیره سازی باتری برای جبران نوسانات و تثبیت شبکه ترکیب می شوند. همانطور که علاقه به وسایل نقلیه الکتریکی به طور پیوسته افزایش می یابد، در دسترس بودن ایستگاه های شارژ سریع نیز یک چالش خواهد بود. برای کاهش زمان شارژ، قدرت اتصال شارژ بسته به نوع کاربری آن به چند صد کیلووات نیز می رسد. در نتیجه، بار حرارتی بر روی اجزای الکتریکی در سیستم ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

نیازمندی‌ کولینگ در ایستگاه‌ شارژ اتومبیل الکتریکی از جمله نیازمندی‌های اساسی در ایستگاه‌های شارژ، خنک‌ کاری مناسب می‌باشد. در هنگام شارژ باتری‌های خودروهای برقی، انرژی به صورت الکتریکی به باتری منتقل می‌شود که باعث افزایش دما می‌شود. بدون سیستم خنک‌کننده موثر، دمای باتری‌ها می‌تواند به حدی افزایش یابد که منجر به کاهش عمر مفید و عملکرد باتری‌ها شود. توسعه‌های اخیر در خنک‌کننده‌های ایستگاه شارژ در دهه‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در فناوری خنک‌کننده‌های ایستگاه‌های شارژ برای خودروهای برقی به وقوع پیوسته است. این نوآوری‌ها بهبود‌های مهمی در عملکرد، کارایی و کاهش مصرف انرژی این سیستم‌ها را به همراه داشته‌اند برخی از این موارد عبارتند از: 1. استفاده از مواد نوین و مقاوم: با تحقیقات گسترده در زمینه مواد، از جمله پلیمرهای پیشرفته و آلیاژهای خاص، تولید کنندگان خنک‌کننده‌ها موادی را به کار گرفته‌اند که در مقابل شرایط سخت محیطی ایستگاه‌های شارژ، مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند. این اقدام باعث افزایش عمر مفید و کاهش نیاز به تعمیرات مکرر شده است. 2. سیستم‌های خنک‌کننده هوشمند: با به کارگیری تکنولوژی‌های هوشمند و سنسورهای پیشرفته، سیستم‌های خنک‌کننده امروزه به اندازه‌گیری دقیق دما، فشار و سرعت هوا اختصاص داده‌اند. این اطلاعات به صورت پویا بر اساس شرایط فعلی ایستگاه شارژ، تنظیمات خنک‌کننده را بهینه می‌کنند. به علاوه، این سیستم‌ها قابلیت پیش‌بینی نیازمندی‌های خنک‌کنندگی را در زمان‌های مختلف فراهم می‌کنند. 3. استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده به کمک فن‌ها: از آنجایی که ایستگاه‌های شارژ در معرض شرایط مختلف آب و هوایی قرار دارند، استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده با فن‌ها، که قابلیت تنظیم جریان هوا را دارند، می‌تواند به بهینه‌سازی عملکرد در شرایط مختلف بیرونی کمک کند. 4. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر: برخی از ایستگاه‌های شارژ از منابع تجدیدپذیر نظیر پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی به عنوان منابع انرژی برای سیستم‌های خنک‌کننده استفاده می‌کنند. این اقدامات باعث کاهش تاثیرات منفی بر محیط زیست و افزایش پایداری ایستگاه می‌شوند. 5. سیستم‌های مدیریت حرارت پیشرفته: از طریق استفاده از سیستم‌های هوشمند مدیریت حرارت، امکان تنظیم دمای باتری‌ها و دیگر تجهیزات در حین شارژ ارائه می‌شود. این کنترل دقیق به باتری‌ها کمک می‌کند تا در دماهای بهینه شارژ شوند و عمر مفید آنها را افزایش دهند.

محدوده و زمان شارژ از پارامترهای مهم برای وسایل نقلیه الکتریکی هستند. به همین دلیل، فرآیندهای شارژ سریع به طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار می‌گیرند و نیاز به مفاهیم سرمایش با عملکرد بالا حس می‌شود. آنها باید به خوبی ترکیب شده و حتی تحت شرایط سخت به مدت طولانی به صورت قابل اعتماد کار کنند.

دفع حرارت بصورت کارآمد

برای بهینه سازی دفع حرارتی و فعال کردن شارژ سریع، مدیریت حرارتی کنترل شده ای بر پایه استفاده از راه حل های خنک کاری مختلف مورد نیاز است. متخصصان موتور و فن در ebm-papst نگاهی دقیق به این موضوع داشته اند و اکنون می توانند روش های مختلف و مناسبی را برای خنک کردن سیستم های ایستگاه های شارژ ارائه دهند.

شکل ۱: حرکت به سمت انرژی الکتریکی که بر انرژی‌های تجدیدپذیر تکیه می‌کند، دارای اثرات محیط‌زیستی مثبت

فن‌های کامپکت با طرح‌های مختلف برای کولینگ کارآمد و کم‌صدا در بخش های الکترونیکی و سیستم‌های خنک کننده در کار با پمپ های مورد نیاز نقش مهمی دارند. یکی از نمونه های این نوع درایو ، فن با موتور روتور داخلی ECI-63.20-K4 است که به دلیل چگالی توان بالا، معمولاً به عنوان یک وسیله کارآمد برای خنک کردن کابل های شارژ در محدوده جریان های شارژ تا 500 آمپر استفاده می شود (شکل 2). درایو یاد شده در محدوده توان 180 تا 370 وات، طیف وسیعی از کاربردها را پوشش می دهد. با این حال، موتورهای روتور خارجی گشتاور – سرعت کنترلی از سری VDC-49.15-K4 نیز برای راه‌حل‌های خنک کاری در این زمینه ایده‌آل هستند که کاربران را قادر می‌سازد تا درباره فشار و جریان خنک‌کننده گزینه‌های متنوعی داشته باشند. این بدان معنی است که سنسورهای اضافی در برنامه مورد نیاز نیست، که تأثیر مثبتی بر کنترل سیستم ایستگاه شارژ دارد.

شکل 2: درایو ECI-63 برای خنک کردن کابل های شارژ. درایو در محدوده توان 180 تا 370 وات (تصویر از ebm-papst)

فن‌ ایستگاه شارژ برق خودرو فضای داخلی یک ایستگاه شارژ سریع ( کوییک شارژ ) ، الکترونیک قدرت و مدارهای خنک کننده آن معمولاً با هوا خنک می شوند (شکل 3). برای این کار عموماً از انواع مختلفی فن استفاده می شود که بسته به نیاز، از فن های فشرده محوری ( کامپکت فن اکسیال )، سانتریفیوژ و دایاگونال به عنوان گزینه های ممکن استفاده می شود که معمولا با اندازه‌های 25 تا 910 میلی‌متر و محدوده قدرت از 0.2 وات تا 4.6 کیلو وات می باشند (شکل 4). موتورهای DC بادوام و EC با فناوری Green Tech سیستم محرکه فن‌ها هستند. آنها در سطوح بازدهی بالا عمل می کنند و در نتیجه سهم مهمی در صرفه جویی در منابع دارند. در عین حال، راندمان بالای آنها هزینه های عملیاتی را پایین نگه می دارد. به لطف فناوری‌های موتوری مورد استفاده و بهینه‌سازی‌های آیرودینامیکی، فن‌ها نیز بسیار بی‌صدا کار می‌کنند، که به جلوگیری از تبدیل شدن ایستگاه‌های شارژ سریع به یک عامل آلاینده محیطی کمک می‌کند و به آنها اجازه می‌دهد به خوبی با محیط اطراف خود سازگاری داشته باشند. راندمان بالا و کنترل پذیری فن های EC کمک بزرگی به تطابق با نیازهای مصرف کننده حتی در محدوده بارهای جزئی نسبت به فن های معمولی AC می کند.

شکل 3: راه حل های کارآمد برای ایستگاه های شارژ سریع(تصویر از ebm-papst)

یکی از عوامل مهم برای خنک کردن ایستگاه های شارژ سریع، مناسب بودن آنها در فضای باز است. حتی در شرایط سخت محیطی مانند باران، مه، گرد و غبار و محیط های نزدیک به دریا، نوسانات دما و سایر تأثیرات مربوط به آب و هوا، عملکرد قابل اعتماد فن ها باید تضمین شود. به همین دلیل است که آنها تحت آزمایش های دقیق توسط سازنده قرار می گیرند. بنابراین تست شوک، ارتعاش و خوردگی و همچنین تست عمر زمان کوتاه (HAL(Highly accelerated life ))، تست کنترل تغییر دما الزامی است. علاوه بر این، تمام فن ها دارای محافظت در برابر اضافه ولتاژ الکتریکی هستند.

شکل 4: فن کامپکت گریز از مرکز، محوری و دایاگونال برای طیف گسترده ای از راه حل های کولینگ پایانه شارژ برق. (تصویر از ebm-papst)

فن های پیشنهادی برای ایستگاه های شارژ سریع برق فن‌های سری AxiEco و AxiForce در حال حاضر با توجه به استفاده آنها در این نوع کاربری تا کنون پیشنهادهای آزمایش شده شرکت ebm می باشند. فن سری AxiEco با قطر 200 میلی متر، سرعت جریان هوای 1820 متر مکعب بر ساعت عملکرد و کارایی بالایی را در فضاهای کوچک ارائه می دهد و به کاربران امکان می دهد طراحی سیستم نهایی را بهینه کنند. (شکل 5). سرعت را می توان از طریق سیگنال PWM یا یک سیگنال آنالوگ تطبیق داد و همچنین باعث می شود تا نویز فن به حداقل برسد.

فن های سری AxiForce برای کاربردهایی با Back Pressure بالا مناسب هستند. آنها در اندازه‌های 80، 120 و 172 میلی‌متر موجود هستند و فشاری تا 1200 پاسکال دارند. علیرغم Back Pressure بالا، سرعت جریان هوا تا 650 متر مکعب بر ساعت می‌تواند به دست آید که می‌تواند به معنی افزایش قابل توجهی در نقطه عملکردی باشد. همچنین یک نسخه مخصوص که مقاوم در شرایط آب و هوایی گوناگون است وجود دارد که بخش الکترونیکی دارای الزامات کلاس حفاظتی IP68 است. به عبارت دیگر، ضد گرد و غبار است و در برابر جت آب فشار بالا محافظت می‌شود، و همچنین آزمایش اسپری نمک 30 روزه را با موفقیت به پایان رسانده است (شکل 6) . فن ها به صورت اختیاری با گواهینامه ATEX در دسترس هستند. بسیاری از انواع دیگری از این نوع فن های کامپکت وجود دارد که نه تنها برای خود ایستگاه های شارژ سریع استفاده می‌شود، بلکه در سیستم های ذخیره سازی باتری و خنک کننده پنل برق نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شکل 6: آزمایش اسپری نمک(تصویر از ebm-papst)

کسب اطلاعات بیشتر با توجه به اینکه شرکت تهویه توس به صورت دوره ای فن های مورد نیاز در بازار ایران را بر حسب نیاز صنایع موجود می کند ، جهت اطلاع از موجود بودن فن های شرکت ebm و همچنین قیمت محصولات لطفا با شماره های زیر )بخش مهندسی فروش ( تماس برقرار نمایید: تلفن: 58949-021 داخلی 132 واتساپ: 989002158949+ ایمیل:info@tahviehtoos.com یا با چت آنلاین داخل وب سایت تماس برقرار نمایید. یا از فرم درخواست مشاوره و فروش برای ارسال درخواست خرید یا طرح سوال خود و آگاهی از فن های موجود استفاده فرمایید.