Tecnologia de arrefecimento líquido para postos de carregamento rápido

A tecnologia de refrigeração líquida para estações de carregamento rápido é aplicada em dois locais: no conjunto de cabos e conectores e nos módulos de potência dentro do gabinete. A zona que limita uma estação depende da corrente contínua, da resistência do condutor, da temperatura ambiente de projeto e do ciclo de trabalho, e não apenas da potência nominal. As classificações de cabos publicadas mostram o mercado de forma clara. Para a mesma classificação de 1.000 V, um fabricante lista 375 A continuamente sem refrigeração e 800 A com refrigeração. As perdas no gabinete acompanham a eficiência do módulo e são proporcionais à potência de saída. Ambas as zonas são especificadas separadamente, e muitas estações refrigeram apenas uma delas.

Como funciona a tecnologia de resfriamento líquido para estações de carregamento rápido

Uma estação de carregamento com refrigeração líquida remove o calor do conjunto de cabos e conectores, dos módulos de energia do gabinete ou de ambos, dependendo de onde o projeto atinge seu limite. A arquitetura varia conforme o produto: unidades de refrigeração separadas por função ou um sistema integrado de gerenciamento térmico. permutador de calor O sistema rejeita o calor coletado, geralmente por meio de um resfriador seco externo, embora existam modelos refrigerados e com assistência evaporativa. A corrente fornecida, a eficiência do módulo e a temperatura ambiente do local determinam a quantidade de calor que o circuito transporta.

A instrumentação dentro do circuito controla a lógica do carregador. Contato Phoenix A empresa publica um esquema representativo para seus conjuntos CCS refrigerados: sensores Pt 1000 no conector, um fluido refrigerante de água e glicol e detecção de vazamento do fluido refrigerante feita pelo monitor de isolamento da estação antes do início da sessão. Quando o fluxo diminui ou a temperatura do fluido refrigerante aumenta, o controlador corta a corrente de saída em vez de permitir que a temperatura do contato suba. Os limites estão definidos nos dados de comissionamento, não em uma folha de dados.

O objetivo de todo o circuito é simular um aumento de temperatura acima da temperatura ambiente, verificado sob as condições de teste declaradas. A norma IEC 62196-1 estabelece um requisito de teste de tipo de 50 K para o aumento da temperatura nos terminais do conector de carregamento. A nota de rodapé do mesmo fabricante é explícita: a capacidade de corrente permanente de um cabo refrigerado depende tanto dos limites normativos quanto da capacidade de refrigeração disponível. O comportamento em campo depende de fatores além do teste de tipo, incluindo limites de temperatura superficial, a faixa de operação declarada e o monitoramento da própria estação.

Quando as perdas de conversão do gabinete dominam a carga de refrigeração

As perdas de conversão do gabinete dominam a carga de refrigeração sempre que a ineficiência do módulo produz mais quilowatts do que o cabo e o conector dissipam. A potência do carregador por si só não resolve essa comparação. É necessário considerar o mapa de eficiência medido do módulo e os dados de resistência ou teste térmico do conjunto do cabo.

O calor residual dentro do gabinete decorre apenas da eficiência: Q ≈ P × (1/η − 1). Com a eficiência do modelo 95%, um gabinete de 480 kW dissipa aproximadamente 25 kW. Com a eficiência do modelo 98%, o mesmo gabinete dissipa aproximadamente 10 kW, o que altera significativamente as perdas nos cabos, barramentos e equipamentos auxiliares. Aplique a mesma expressão aos seus próprios números: pegue a potência nominal do gabinete, divida pela eficiência de plena carga do seu módulo e, em seguida, subtraia a potência nominal.

Ambos os valores de eficiência provêm de um estudo térmico publicado de um módulo de carregamento CC de 20 kW. O relatório indica cerca de 96% com carga entre 45 e 55% e 95% com carga máxima. Essa curva pertence ao módulo estudado. Projetos modernos de carbeto de silício podem atingir valores mais altos, portanto, o mapa de eficiência deve ser obtido do módulo específico que você especificou.

As perdas em cabos e conectores funcionam de maneira diferente, pois a seção transversal do condutor, a resistência de contato e o comprimento do cabo influenciam o resultado. O padrão é previsível: o aquecimento por efeito Joule aumenta com o quadrado da corrente, portanto, aumentar a corrente de um cabo de 350 A para 500 A praticamente dobra as perdas no condutor, mantendo-se a resistência constante.

Dimensionar um circuito de refrigeração com base nas especificações do dispensador, sem verificar a posição da curva de eficiência do módulo em plena carga, raramente resultará em problemas que se manifestam como alarmes. Eles surgem como uma inexplicável redução da corrente durante a primeira onda de calor. A investigação geralmente começa pelo cabo, pois é a parte visível.

Escolher entre refrigeração líquida e a ar em um ponto de carregamento

O resfriamento líquido justifica sua utilização em pontos de recarga quando a corrente contínua, a seção transversal do condutor e as condições ambientais de projeto não são compatíveis com um sistema de resfriamento a ar. Não existe um valor universal em quilowatts que defina esse ponto. O ciclo de trabalho e o peso máximo permitido do cabo devem ser considerados na mesma decisão. As especificações publicadas por um fabricante tornam as opções viáveis para uma única tensão nominal: 375 A contínuos sem resfriamento, 500 A e 800 A contínuos com resfriamento, todos a 1.000 V.

A diferença entre essas classes é a questão de engenharia em sua forma mais concisa. Com a mesma resistência do condutor, passar de 375 A para 800 A aumentaria a perda I²R em cerca de 4,5 vezes. Em instalações elétricas reais, a resistência não é constante. A classe sem refrigeração atinge sua capacidade nominal por meio do aumento da seção transversal do condutor, portanto, a compensação é entre a capacidade de refrigeração e o cobre, o que influencia a decisão térmica em relação ao peso e à facilidade de manuseio do cabo. As instalações com refrigeração são comercializadas, em parte, por serem mais leves e fáceis de manusear. Isso é importante em qualquer instalação elétrica onde o público precise conectar seus equipamentos sem assistência.

Cada linha é um ponto de partida para uma discussão sobre especificações. Fator de simultaneidade, compartilhamento de energia, classificação IP, exposição à poeira e sal, densidade de potência do gabinete, redundância e código local influenciam a resposta. A arquitetura do fabricante do carregador também determina quais zonas um comprador pode especificar separadamente.

Um carregador de posto de trabalho, que fornece de 60 a 120 kW, fica ocioso a maior parte do dia. Um circuito de refrigeração líquida no local adiciona bombas, vedações, verificações de fluido refrigerante e um modo de falha por vazamento que o local não utiliza. O dinheiro deveria ser investido na conexão à rede elétrica.

O resfriamento de cabos e o resfriamento do gabinete podem ser aplicados individualmente ou em conjunto, dependendo de qual zona atingir seu limite primeiro. Combinar um cabo resfriado com um gabinete resfriado a ar é uma configuração comum para sistemas de média potência.

Variáveis de projeto da placa fria para módulos de alimentação de gabinetes de carregamento

O desempenho da placa fria em um gabinete de carregamento depende de quatro variáveis que interagem entre si: temperatura de entrada do fluido refrigerante, vazão em relação à queda de pressão permitida, geometria do canal sob os pontos de perda de calor e a interface entre a placa e a base do módulo. O fluxo de calor na área do ponto de perda de calor, e não a potência total do módulo, determina o quanto essa geometria precisa trabalhar.

A temperatura de entrada é definida fora do gabinete. Em um resfriador a seco operando sem assistência evaporativa ou refrigeração, a temperatura de alimentação do fluido refrigerante permanece acima da temperatura de bulbo seco ambiente devido à temperatura de aproximação do resfriador. Uma placa validada com uma entrada de 30 °C não atingirá a mesma temperatura do módulo quando a temperatura ambiente de projeto no verão for de 40 °C. Portanto, o parâmetro de dimensionamento é a temperatura ambiente de projeto do local mais a temperatura de aproximação.

A interface é onde o desempenho medido diverge da simulação. A planicidade da placa de base, a espessura do material da interface e o torque de montagem influenciam a resistência de contato. Uma placa que atende à meta na análise ainda pode não atingi-la se a placa de base do módulo ficar fora da tolerância de planicidade para a qual o material da interface foi escolhido.

As especificações da placa fria para gabinetes de carregamento devem indicar, no mínimo:

• Carga térmica por módulo e fluxo de calor na área do ponto quente, com o número de módulos que compartilham uma placa ou um coletor.
• Resistência térmica alvo do líquido refrigerante à placa de base do módulo e limite de temperatura da placa de base que ela protege.
• Vazão de projeto, queda de pressão admissível e tolerância de distribuição de fluxo entre módulos paralelos em um coletor compartilhado.
• Seleção do líquido de arrefecimento, concentração de glicol e pacote de inibidores, além de todos os materiais em contato com o fluido — placas de alumínio combinadas com conexões de cobre ou latão abrem um caminho de corrosão galvânica o inibidor tem que cobrir
• Pressão de prova, taxa de vazamento aceitável e o método de teste que demonstra ambos
• Método de construção, já que foi brasado, soldado por fricção e tubo-em-placa Os projetos diferem em termos de geometria de canal alcançável, limpeza interna e facilidade de reparo.

Dois desses fatores precedem os demais. A composição química do fluido refrigerante e a temperatura de entrada do projeto são definidas primeiro, pois todos os cálculos subsequentes as utilizam como entradas, e porque o material da placa, o método de junção e as conexões das portas resistem a alterações economicamente viáveis após a existência das ferramentas. A vazão e a velocidade da bomba são pontos de ajuste e permanecem ajustáveis durante o comissionamento. Verificamos a queda de pressão e a distribuição do fluxo entre os módulos paralelos na vazão especificada antes que a geometria da placa seja definida definitivamente.

Verificação de uma estação de carregamento com refrigeração líquida antes do envio.

Os testes de aceitação para uma estação de carregamento com refrigeração líquida abrangem três itens aos quais as falhas em campo podem ser atribuídas: aumento da temperatura na corrente nominal, integridade do circuito sob pressão e comportamento do controlador quando o desempenho de refrigeração cai.

O teste de elevação de temperatura opera o conjunto com corrente nominal até que as temperaturas se estabilizem e, em seguida, compara a elevação nos terminais com o requisito de teste de tipo aplicável nas condições declaradas. As condições do relatório são tão importantes quanto o resultado. Um teste a 20 °C de temperatura ambiente diz pouco sobre um local que foi projetado para 40 °C.

A integridade do circuito começa com uma verificação de pressão e vazamentos nas portas e conexões. Também abrange a detecção de vazamentos de fluido refrigerante durante a operação, e alguns projetos de conectores utilizam o monitor de isolamento da estação exatamente para isso. Os gabinetes externos sofrem variações de temperatura entre o dia e a noite. Conexões rápidas e a fixação das mangueiras nas portas da placa merecem uma atenção especial, pois a ciclagem térmica afeta as vedações muito antes de atingir a placa.

O comportamento do controlador é a verificação mais frequentemente ignorada. Somente seguindo o procedimento de validação aprovado pelo fabricante do carregador, confirme se uma condição de baixo fluxo ou alta temperatura de entrada produz uma redução controlada na corrente de saída. Em seguida, registre o fluxo, a temperatura de entrada e saída e a temperatura do módulo durante toda a sessão, para que o limite de redução de potência seja documentado em vez de ser descoberto no local.

Padrões de interface de carregamento e o que mudou em 2025–2026

Quatro documentos da IEC regem os requisitos de aumento de temperatura e gerenciamento térmico que uma estação de carregamento rápido deve atender, e três deles tiveram suas edições alteradas entre novembro de 2025 e abril de 2026. Todos os quatro fazem parte da estrutura IEC/CCS.

IEC 62196-1:2025, Edição 5.0, publicada em 25 de novembro de 2025. Norma de requisitos gerais para plugues, conectores, entradas e conjuntos de cabos de veículos elétricos, abrangendo ≤690 V CA a ≤250 A e ≤1.500 V CC a ≤800 A. Substitui a quarta edição de 2022. Ação: Confirme qual edição o relatório de teste de tipo do conector cita, pois a cláusula de aumento de temperatura abrange qualquer estratégia de redução de potência.

IEC 62196-3:2026, Edição 3.0, publicada em 23 de abril de 2026. Compatibilidade dimensional para acopladores CC e CA/CC, com o conteúdo da norma IEC TS 62196-3-1, a especificação de acopladores com gerenciamento térmico, incorporada como Anexo AA normativo, e classificações aumentadas para todas as configurações. Ação: Para conjuntos de cabos refrigerados, solicite evidências contrárias a esta edição, visto que a especificação técnica nela incorporada já não é mais definitiva.

IEC TS 63379:2026, Edição 1.0, publicada em 28 de janeiro de 2026. Abrange conectores, entradas de veículos e conjuntos de cabos para carregamento CC de megawatts até 1.500 V CC e 3.000 A, para sistemas que utilizam sensores térmicos ou transporte térmico combinado com sensores térmicos. Especifica o acoplador e o conjunto de cabos, não uma estação completa. Ação: Se veículos pesados estiverem dentro da vida útil do equipamento, verifique se a interface atende a essa especificação, pois um gabinete somente CCS não pode ser reclassificado para ela.

IEC 61851-23-3, Requisitos do lado da estação para carregamento de megawatts. O período de votação do FDIS decorreu até 22 de maio de 2026. Ação: Verifique o status atual da publicação na página da IEC antes de especificar uma edição em uma proposta de compra.

Decidindo onde alocar o orçamento de refrigeração em uma estação de carregamento rápido.

A tecnologia de refrigeração líquida para estações de carregamento rápido torna-se complexa quando atinge seu limite primeiro em alguma zona. Dois documentos definem qual zona é essa: o mapa de eficiência do módulo e os dados térmicos do conjunto de cabos. A capacidade de refrigeração se converte em corrente contínua, e ambas as zonas perdem margem de segurança à medida que a temperatura ambiente de projeto aumenta.

O resfriamento verificado apenas na temperatura de entrada da bancada tende a parecer adequado até a primeira onda de calor, quando a capacidade de rejeição e a tolerância de elevação do conector se esgotam na mesma tarde. As taxas de fluxo, a geometria do canal e a escolha do fluido refrigerante ainda dependem do mapa de perdas do módulo e da temperatura ambiente de projeto do local específico.

Se a potência de saída do seu gabinete for de 400 kW ou mais e a temperatura ambiente de projeto para o verão for superior a 35 °C, coloque o mapa de perdas do módulo ao lado da temperatura de entrada que sua unidade de rejeição pode fornecer de forma realista. Essa combinação é o que alinhamos. Placas de arrefecimento de água antes da geometria ser definida. Se o dispensador permanecer abaixo de 150 kW com baixo uso simultâneo, mantenha o gabinete refrigerado a ar e invista o orçamento na conexão à rede.

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