你将学习:
- 提出了一种新的电动汽车大电流充电电缆冷却技术。
- 该系统依靠过冷流动沸腾来去除电缆上的热量。
- 以HFE-7100为冷却剂，进行环空过冷沸腾实验。
在减少电动汽车充电时间方面，仍存在许多挑战。这些参数包括充电站的可用电量、充电站的电力转换电子设备、将电力从充电站输送到车辆的电缆，以及车辆内部的充电子系统(图1)．
每一个障碍都需要新的方法和解决方案，可能由不同的行业专家来解决。当然，当充电电流达到几百安培以上时，每个解决方案都需要进行彻底的分析、测试和审查，以确保其工作良好、可靠和安全。
显然，向电动汽车输送的电流是决定所需充电时间的一个重要因素。普渡大学(Purdue University)的一个团队专注于充电电缆，并分析、设计和测试了一种将载流能力从目前的最大520 A提高到2400 A以上的方法。他们指出，520-A是迄今为止最高的，因为许多充电器都低于这个数字(图2)．
冷却的优点使它可以使用更小的电线直径在充电电缆和散发更高的电流，同时减少超过24千瓦的热量。普渡大学贝蒂鲁斯和米尔顿b霍兰德家族机械工程教授Issam Mudawar说:“我的实验室专门研究如何解决产生的热量远远超过当今技术所能消除的情况。”
液相冷却
为了实现这一能力的显著增加，该团队采用了基于流体的电缆冷却，因为即使是电缆及其连接器中微小的不可避免的阻力也会导致大量的I2R加热。该团队通过严格的流体和热模型、详细的方程以及对冷却动力学的进一步了解来实现这一点，
该项目开始使用电缆的基本热模型(图3)但这还不足以揭示他们在流体动力学建模过程中考虑的微妙之处和现实世界的考虑。他们在高级建模和后续仿真工具包中添加了从多个角度表征系统动力学的复杂方程。
他们的目标是发展一种统一的理论/经验方法来预测层流和湍流在具有均匀加热内壁和绝热外壁的同心环形环空中的传热和压降特性。通过捕获液体和蒸汽形式的热量，液体-蒸汽冷却系统可以比纯液体冷却至少多去除10倍的热量。
尽管保持整个电缆的过冷沸腾是一个关键的实际目标，但该巩固方法被证明能够处理多种流动状态(单相液体、过冷沸腾、饱和沸腾和单相蒸汽)。他们的模型在预测局部地表和流体温度方面非常有效。
建立和测试模型
尽管不管复杂程度如何建模和模拟是一回事，但构建和测试这些指示是另一回事。该团队的安排包括将高度过冷的介质液体HFE-7100泵入一个模拟实际电缆的同心圆环空。均匀加热的直径为6.35 mm的内表面为电导体，绝热的直径为23.62 mm的外表面为外导管。
在这样的功率、热量和流体流动水平下，基本的管道本身是复杂的，控制和测量所需的各种传感器和感兴趣的参数也是复杂的（图4和5）．
虽然原型还没有在电动汽车上进行测试，但Mudawar教授和他的学生在实验室中演示了他们的原型可以容纳超过2.4 kA的电流。(需要注意的是，37年来，他一直在研究如何更有效地冷却电子产品。通过捕获液体和蒸汽两种形式的热量，液体到蒸汽的冷却系统可以比单纯的液体冷却多去除一个数量级的热量。)
他们的原型模拟了现实世界的充电站的所有特征:它包括一个泵，一个与实际充电电缆直径相同的管子，相同的控制和仪表，并保持相同的流量和温度(图6)．
更多细节…
在两篇有些重叠的论文中，对这项工作进行了极其详细的描述，每一篇论文都是我在任何学术期刊上见过的最长的论文之一。论文包括丰富的分析，建模数据，详细的表格，洞察和结果。他们还周到地包括一个完整的页定义所有的命名法，希腊符号，下标，首字母缩写，和使用的缩写。
这两篇论文标题很长，但只有三位作者，他们是“超快电动汽车充电电缆环空过冷沸腾及热管理实验研究”(20页)及“结合超快电动汽车充电电缆热管理的环空过冷流动沸腾的理论/经验预测方法”(22页)。这两种方法都在付费墙后面，但是可以在韩国光州科学技术研究所(Gwangju Institute of Science and Technology)的两相流和热管理实验室(TPFTML)的网页上找到。在这里．
这个项目是由一个研究和开发机构资助的福特汽车公司(Ford Motor Co.)与普渡大学(Purdue)之间的联盟．研究人员已经为他们的充电电缆发明申请了专利。
