Що таке охолоджуюча рідина?

Охолоджуюча рідина – це речовина, що проходить через ваш акумулятор, не даючи клітинам самостійно готуватися. Досить проста концепція, але багато людей розуміють її неправильно.

У додатках EV та ESS ми говоримо про суміш гліколю-води, яка циркулює через холодні пластини або охолоджувальні канали, вмонтовані в структуру пачки. Рідина забирає тепло з клітин, переносить його до чиллера чи радіатора, віддає тепло, повертається за новим. Цикл продовжує працювати, поки пакет активний.

Сама рідина

Забудьте все, що ви знаєте про автомобільну охолоджуючу рідину. Той зелений Prestone з AutoZone знищить акумуляторну батарею. Інгібітори корозії у звичайних антифризах є іонними сполуками-вони проводять електрику. Ви пропускаєте це через пакет 400 В, ви просите замикання на землю.

Охолоджуюча рідина батареї має відповідати двом вимогам, про які звичайний антифриз не звертає уваги:

Electrical resistivity above 100 kΩ·cm minimum. Most OEMs spec 150 kΩ·cm or higher. Tesla's spec calls for >200 кОм·см при новому заповненні.

Вміст іонів нижче 25 ppm. У деяких характеристиках зазначено 10 ppm. Ось чому ви не можете просто використовувати дистильовану воду та змішувати власну-сам гліколь має бути над-чистим.

BASF Glysantin G40 і Arteco Havoline XLC – це два, які ви найчастіше побачите в полі. Компанія Chevron також створює-спеціальну рецептуру для акумуляторів. Вони коштують приблизно 40-60 доларів США за галон проти 12-15 доларів США за звичайну охолоджуючу рідину OAT. Варто того.

Співвідношення суміші

50/50 етиленгліколь до деіонізованої води є стандартним. Деякі хлопці бігають 60/40 у холодному кліматі. Перевищення 60% гліколю насправді шкодить вам-в’язкість підвищується, тепловіддача знижується, насос працює інтенсивніше.

Математика точки замерзання:

Суміш 50/50 замерзає близько -37 градусів

60/40 дає вам, можливо, -52 градуси

Чистий гліколь замерзає при -12 градусах (так, додавання води знижує температуру замерзання, хімія дивна)

Для більшості країн Північної Америки 50/50 підходить. Якщо ви розгортаєте пакети в Міннесоті чи Альберті, поговоріть зі своїм інженером-теплотехніком про те, щоб стати багатшими.

Швидкість потоку

Ось де я бачу найбільше плутанини. Люди як завищують, так і занижують туфлі.

Розрахунок не складний. Вам потрібно знати три речі: скільки тепла виділяє пакет, яке підвищення температури ви можете витримати в контурі та питому теплоносія охолоджуючої рідини.

Для суміші 50/50 EG/вода питома теплоємність становить приблизно 3,3 кДж/кг·K. Щільність близько 1,07 кг/л.

Скажімо, у вас є акумулятор потужністю 75 кВт/год, який розряджає 2C. Це 150 кВт потужності. Рисунок 5-Вироблення 6% тепла за такої швидкості-назвемо це тепловим навантаженням 8 кВт. Якщо ви хочете зберегти дельту від-до виходу нижче 4 градусів:

8000 Вт ÷ (1,07 кг/л × 3300 Дж/кг·К × 4 К) × 60=34 л/хв

Це реальне число з реального проекту. Фактичний насос, який ми специфікували, мав розраховану продуктивність 40 л/хв, щоб забезпечити нам запас.

Більшість пасажирських електромобілів працюють 8-15 л/хв за нормальних навантажень. Зривається під час швидкої зарядки або тривалої високої потужності.

Що йде не так

Бачив кілька режимів несправностей протягом багатьох років.

Неправильний тип охолоджуючої рідини.Магазин доливає звичайний антифриз під час обслуговування. Скачки провідності. BMS бачить помилку ізоляції, пакет вимикається. Якщо вам пощастить, він просто викидає коди. Якщо вам не пощастить, ви отримаєте внутрішню дугу.

забруднення.Якість води має значення. Одна компанія, на якій я працював, використовувала водопровідну воду для початкового заповнення, тому що «вона все одно проходить через деіонізатор». За винятком того, що вони обійшли деіонізатор. Вміст хлоридів становив 180 ppm. Довелося промити всю систему та замінити холодні пластини-Роботи 40 тис. дол. США на установку вартістю 200 тис. дол.

Деградація з часом.Гліколь окислюється. Утворює гліколеву кислоту, потім щавлеву. pH падає. Інгібітори корозії вичерпуються. Виробники комплектного обладнання кажуть, що міжсервісний інтервал становить 4-5 років, але я бачив, як охолоджуюча рідина псується через 2 роки в умовах високої температури. Перевірка щорічно.

Повітря в системі.Прокачування контурів охолодження електромобілів – справа складна. Повітряні кишені викликають гарячі точки. Осередок безпосередньо під бульбашкою нагрівається на 8-10 градусів вище своїх сусідів. Прискорене старіння, зменшення ємності, зрештою вимога по гарантії.

Тестування стану охолоджуючої рідини

Потрібно три вимірювання:

pH-свіжої охолоджуючої рідини становить від 7,8 до 8,5 залежно від складу. Нижче 7,0 означає, що пакет інгібіторів вичерпано. Змініть це.

Існують-портативні вимірювачі питомого опору, але вони дорогі. Надішліть зразок до лабораторії, якщо у вас його немає. Все, що менше 50 кОм·см, стає граничним.

Рефрактометр-концентрації гліколю працює. Інструмент за 30 доларів, займає 10 секунд. Ви перевіряєте розрідження через конденсат або хтось додає чисту воду.

Деякі автопарки проводять програми аналізу нафти в стилі, надсилаючи зразки до Polaris Labs або Blackstone кожні 6 місяців. Надлишок для більшості застосувань, але має сенс для великих установок.

Пряме занурення проти непрямого охолодження

Усе вище припускає, що рідина непрямого охолодження-тече через канали, ніколи не торкаючись клітин. Це 95% того, що є.

Пряме занурення буває іншим. Клітини перебувають у ванні з діелектричною рідиною. Ні холодних пластин, ні термоінтерфейсного матеріалу, рідина контактує безпосередньо з банкою. Тепловіддача краща. В одних аспектах складність нижча, в інших — вища.

Рідини також відрізняються. 3M Novec і Solvay Galden — відомі імена. Це фторовані сполуки, надзвичайно низької електропровідності, хімічно інертні. Також надзвичайно дорого-$300-400 за літр для деяких складів.

Пряме занурення з’являється в мережевих сховищах і деяких високо-додатках для транспортних засобів. Поки що не є масовим, але з тепловими характеристиками важко сперечатися.

Специфікація

Коротка довідка про те, на що слід звернути увагу під час пошуку охолоджуючої рідини для акумулятора:

Отримайте паспорт безпеки та технічну картку від свого постачальника. Якщо вони не можуть надати дані питомого опору, знайдіть іншого постачальника.