Carregamento de veículos elétricos refrigerados a líquido: escolhas entre água e óleo

Por que resfriamento líquido está na mesa
Altas correntes geram calor nos condutores e nas interfaces de contato. Se esse calor não for dissipado, as temperaturas aumentam, a resistência de contato piora e os cabos ficam pesados ​​e rígidos quando se tenta resolver o problema com mais cobre. Um circuito fechado de líquido transfere o calor do conector/cabo para um radiador, mantendo a potência alta e o manuseio fácil.

Duas rotas em uma visão

À base de água (água-glicol)
Alta capacidade térmica específica e maior condutividade térmica. Excelente no transporte de calor em massa. Como a água-glicol conduz eletricidade, ela permanece atrás de uma barreira isolante; o calor atravessa uma interface e chega ao líquido de arrefecimento. O comportamento do fluxo em clima frio é geralmente previsível com a mistura e os materiais corretos.

Óleo sintético degradável
Intrinsecamente isolante, alguns projetos permitem que ele se aproxime de pontos críticos. O calor específico e a condutividade térmica são menores que os da água-glicol, portanto, o sistema compensa por meio da área de superfície, controle de fluxo ou gerenciamento do ciclo de trabalho. Muitos óleos engrossam mais em baixas temperaturas; projetado para partida e serviço de inverno.

O que há dentro do loop
Unidade de circulação com bomba, radiador/ventilador e reservatório → linhas flexíveis roteadas através do cabo e da alça → sensores de nível de líquido, temperatura e pressão → software da estação que monitora tendências e emite alarmes. Diferentes comprimentos de cabo alteram a resistência do fluxo; percursos mais longos exigem maior altura manométrica da bomba e roteamento cuidadoso.

Instantâneo da propriedade

Como escolher: um caminho simples

Comece com a carga, não com as manchetes
Defina a faixa atual que você verá na maior parte do dia (não o pico de marketing), a duração típica da sessão e se as sessões ocorrem em sequência. Isso define o calor que você precisa remover a cada minuto e o "tempo de recuperação" entre as sessões.

Mapear o clima e o recinto
Regiões extremamente frias exigem que você considere a viscosidade de partida, o roteamento das linhas e o comportamento de aquecimento. Ar quente, empoeirado ou salgado exige fluxo de ar desobstruído e disciplina no filtro do radiador.

Decida o quão perto o refrigerante pode ir
Se você quiser que o líquido de arrefecimento fique muito próximo de pontos quentes, os óleos isolantes simplificam o lado elétrico; se você preferir um limite isolado robusto e transporte máximo de calor por litro, a água-glicol é atraente.

Verifique as perdas na linha e na altura da bomba
O comprimento do cabo e da mangueira, as curvas e as conexões rápidas aumentam a resistência. Certifique-se de que a bomba consiga manter o fluxo desejado abaixo dessa resistência. Como regra geral, para cabos de alta corrente, os projetos geralmente visam vários bar de altura manométrica disponível; muitos sistemas para cabos de carregamento rápido operam em torno da faixa de bar de um dígito para se manterem confortáveis ​​com percursos mais longos e passagens de pequeno diâmetro.

Dimensione o radiador pela recuperação, não apenas pelo pico
Você está projetando para repetibilidade: temperaturas estáveis ​​em sessões consecutivas. Escolha a capacidade de resfriamento para que o sistema retorne a uma linha de base estável com rapidez suficiente para o padrão de tráfego do seu site.

Cenário → foco → movimento de engenharia

Exemplo prático

Um site executa muitas sessões com um alto nível de corrente. Perdas resistivas em cabos e interfaces de contato se transformam em calor Q que deve ser removido pelo loop.

O circuito remove o calor aumentando a temperatura do líquido de arrefecimento através do segmento do cabo e despejando-o no radiador.

Se o calor médio a ser removido for da ordem de centenas de watts a alguns quilowatts (típico para cabos de alta potência sob carga sustentada), então, com um aumento de 5 a 10 °C no refrigerante, você estará se movendo na ordem de 0,02–0,2 kg/s de água-glicol. Para o óleo, espera-se um maior fluxo de massa (ou maior ΔT, ou mais área) para mover o mesmo calor devido ao menor calor específico e condutividade.

Mangueiras mais longas e passagens mais estreitas exigem uma altura manométrica maior para manter o fluxo. Planeje a altura manométrica com margem para que o fluxo não diminua quando os filtros ficarem cheios ou as tubulações envelhecerem.

Monitoramento que realmente previne o tempo de inatividade

Temperatura de tendência, não persiga apenas um limite. Um aumento lento na mesma carga indica que o circuito está ficando "sujo" (pequena infiltração, ar, sobrecarga do filtro, desgaste do ventilador).

Observe o nível e a pressão juntos. Nível estável, mas pressão em queda sugere restrições; nível em queda com pressão ruidosa sugere ingestão de ar ou infiltração.

Saúde do instrumento importa. Um ventilador ou bomba cansados ​​ainda "funcionam", mas a curva térmica indicará que estão perdendo potência.

Fechamento de alarme deve ser visível. Não é um alarme até que alguém o receba e aja.

Conformidade como três linhas de defesa
Materiais e geometria que mantêm o líquido de arrefecimento e os condutores em suas faixas → detecção em tempo real com redundância para temperatura/nível/pressão → alarmes de estação que chegam às equipes responsáveis ​​com uma transferência clara para resolução.

Comissionamento e cuidados de rotina
Encha e ventile o circuito corretamente; confirme se a temperatura, o nível e a pressão estão corretos no software da estação; inspecione as mangueiras em busca de pontos de atrito; mantenha os contatos limpos; registre verificações rápidas. Pequenas rotinas evitam grandes problemas.

Água vs óleo

Escolher água-glicol quando o transporte de calor em massa e o fluxo previsível em clima frio são as principais prioridades, e um limite de troca de calor isolado se ajusta à sua filosofia de projeto.

Escolher óleo sintético quando o isolamento elétrico no líquido de arrefecimento é estrategicamente útil, você pode projetar para viscosidade de partida a frio e deseja maior proximidade dos pontos críticos sem uma parede isolada extra.

Principais conclusões
Projete para a corrente que você realmente fornece, o clima em que você vive e a cadência do seu trânsito. Escolha a família de fluidos de arrefecimento que corresponda a essas realidades, dê margens honestas à bomba e ao radiador e monitore as tendências. Faça isso bem e o carregamento rápido permanecerá rápido, estável e fácil de manusear — sessão após sessão.