新エネルギー分野における液体冷却板の応用!

液冷プレートは、新エネルギー産業全体に広く適用されている中核となる熱管理コンポーネントです。これらは、正確な温度制御、動作効率の向上、耐用年数の延長、および動作の安全性の強化を実現し、高出力新エネルギー機器の標準構成となっています。以下は主なアプリケーション シナリオです。

1. 新エネルギー車 (NEV)

   これは最大かつ最も成熟したアプリケーション分野です。

   1. パワーバッテリーシステム

      液冷プレートはバッテリーモジュール/パックの底面または側面に取り付けられ、閉じた液体循環ループを形成します。バッテリーの動作温度を 20 ～ 35 °C の間で安定して維持し、温度差は 2.5 °C 以内です。

      主要な値:2C〜5Cの超高速充電をサポートし、熱暴走のリスクを大幅に軽減し、航続距離を安定させ、バッテリーの耐用年数を15年以上に延長します。

      主な構造:高密度バッテリーセル用の蛇行チャネル、平行フローチャネル、中間層埋め込みコールドプレート。

   2. モーターコントローラーとIGBTモジュール

      IGBTやSiCパワーデバイスの放熱にはピンフィンや両面液冷プレートを採用。ジャンクション温度を 60 °C 未満に保ちます。

      利点:エネルギー変換効率を 1% ～ 1.5% 向上させ、800V 高電圧プラットフォームの高周波および高電力動作条件に適応します。

   3. 水冷充電パイル

      液冷プレートは、充電ガン、ケーブル、内部電源ユニットの放熱に使用されます。通電容量が 3 倍になり、超高速の公共充電が可能になります。

2. エネルギー貯蔵システム

   大規模な市場需要があり、急速に成長している軌道で、グリッドサイド、産業用および商業用、およびコンテナ化されたエネルギー貯蔵ステーションで広く使用されています。

   1. キャビネット型・コンテナ型蓄電装置

      コールドプレートはバッテリーモジュールにぴったりとフィットします。混合グリコール水溶液が冷却剤として機能し、全体の温度偏差を±2℃以内に制御します。

      ハイライト:空冷と比較して補助電力消費を 30% 以上削減し、バッテリーの一貫性とサイクル寿命を 20% 以上改善し、システム全体の往復効率 (RTE) を 93.5% 以上に高めます。

      アプリケーションの傾向:1GWh を超える大規模エネルギー貯蔵プロジェクトでは、完全液冷が主流になっています。

   2. 浸漬液体冷却 (高密度シナリオ)

      液冷プレートと絶縁フッ素化液体と組み合わせることで、PUE が 1.02 という超高熱流束密度のシナリオに適用されます。

3. 太陽光発電産業

   主に太陽光発電所の電源機器や太陽電池モジュールの放熱用に導入されています。

   1. 太陽光発電インバーター

      1500V集中型およびストリングインバータのIGBTユニットの冷却には、マイクロチャネルまたはピンフィン構造を備えた高性能液冷プレートが使用されます。優れた屋外耐食性を備え、発電所の25年間の耐用年数を満たします。

      利点：電力変換効率を 0.8% ～ 1.2% 向上させ、機器の故障率を削減します。

   2. PV-ESS統合システム

      インバーターとエネルギー貯蔵バッテリーは統合された液体冷却ループを共有し、高度な統合、一貫した温度制御、および全体的な運用コストの削減を特徴としています。

   3. 太陽光発電 (PVT) システム

      液冷プレートは PV モジュールの背面に取り付けられます。モジュールの動作温度を下げて発電を促進し、廃熱を暖房や産業用にリサイクルします。総合的な太陽エネルギー利用率は40%～50%に上昇します。

4. 風力発電産業

   主に陸上および洋上風力タービンのコンバーターの熱放散用。

   応用：カスタムの塩霧防止および腐食防止液冷プレートが 3MW 以上の高出力風力コンバータに装備されています。

   パフォーマンス：過酷な海洋および砂漠環境における機器の動作を安定させ、変換効率を0.5%～1%向上させ、耐用年数を20年に延長します。

5. 主な利点と業界のトレンド
   1. 主な利点
      • 優れた放熱性：熱抵抗が低く、熱束密度が50W/cm2を超える機器に適しています。
      • 正確な温度制御: 狭い温度差により、局所的なホットスポットやコンポーネントの減衰を回避します。
      • 高い信頼性: IP65 保護レベルに達し、塵、湿気、塩霧に対する耐性があります。
      • 省エネ：従来の空冷と比較して、補助エネルギー消費量を大幅に削減します。
   2. 開発動向
      • 材料のアップグレード: 従来のアルミニウム合金が引き続き主流です。銅とアルミニウムの複合材料や新しい複合材料が徐々に適用されています。
      • 構造の最適化: マイクロチャネル、トポロジーが最適化されたフロー チャネル、中間層コールド プレートが普及しています。
      • システム統合: 車両、エネルギー貯蔵、太陽光発電、風力発電用の統合液体冷却ソリューションが急速に開発されています。
      • ワイドバンドギャップデバイスへの適応：両面液冷と高効率コールドプレートで高周波SiCデバイスに対応。