Что такое охлаждающая жидкость?

Охлаждающая жидкость — это вещество, протекающее через аккумуляторную батарею и не позволяющее элементам приготовиться. Довольно простая концепция, но многие люди понимают ее неправильно.

В приложениях EV и ESS мы говорим о смеси гликоля-воды, циркулирующей через охлаждающие пластины или каналы охлаждения, встроенные в структуру упаковки. Жидкость забирает тепло от ячеек, переносит его в охладитель или радиатор, отдает тепло и возвращается снова. Цикл продолжает работать, пока пакет активен.

Сама жидкость

Забудьте все, что вы знали об автомобильной охлаждающей жидкости. Этот зеленый Prestone от AutoZone уничтожит аккумулятор. Ингибиторы коррозии в обычном антифризе представляют собой ионные соединения,-они проводят электричество. Вы пропускаете его через блок питания на 400 В и запрашиваете замыкания на землю.

Охлаждающая жидкость аккумулятора должна отвечать двум требованиям, которые не учитываются обычным антифризом:

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

Содержание ионов ниже 25 ppm. В некоторых характеристиках указано 10 частей на миллион. Вот почему вы не можете просто использовать дистиллированную воду и приготовить ее самостоятельно.-Сам гликоль должен быть сверхчистым-.

BASF Glysantin G40 и Arteco Havoline XLC — это те продукты, которые вы чаще всего встретите в полевых условиях. Chevron также производит рецептуру-специально для аккумуляторов. Они стоят около 40–60 долларов за галлон по сравнению с 12–15 долларами за обычную охлаждающую жидкость OAT. Стоило того.

Соотношение смеси

Стандартно соотношение этиленгликоля и деионизированной воды 50/50. Некоторые парни бегают 60/40 в холодном климате. Если содержание гликоля превышает 60 %, это действительно вредно.-Вязкость повышается, теплопередача снижается, насос работает интенсивнее.

Математика точки замерзания:

Смесь 50/50 замерзает при -37 градусах.

60/40 дает вам, возможно, -52 градуса.

Чистый гликоль замерзает при -12 градусах (да, добавление воды снижает температуру замерзания, химия странная)

Для большей части Северной Америки соотношение 50/50 вполне приемлемо. Если вы устанавливаете агрегаты в Миннесоте или Альберте, поговорите со своим инженером-теплотехником о том, как стать богаче.

Скорость потока

Вот здесь я вижу наибольшую путаницу. Люди либо завышают размер насосов, либо занижают его.

Расчет не сложный. Вам нужно знать три вещи: сколько тепла генерирует блок, какое повышение температуры вы можете выдержать в контуре и удельную теплоемкость вашей охлаждающей жидкости.

Для смеси ЭГ/вода 50/50 удельная теплоемкость составляет около 3,3 кДж/кг·К. Плотность около 1,07 кг/л.

Допустим, у вас есть аккумулятор мощностью 75 кВтч, разряжающий 2C. Это мощность 150 кВт. Рисунок 5.-Выделение тепла 6% при такой скорости-назовем это тепловой нагрузкой 8 кВт. Если вы хотите, чтобы разница впускных-выпускных отверстий не превышала 4 градусов:

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

Это реальная цифра из реального проекта. Фактический насос, который мы указали, был рассчитан на производительность 40 л/мин, чтобы обеспечить нам запас по высоте.

Большинство пассажирских электромобилей работают со скоростью 8–15 л/мин при нормальных нагрузках. Скачки во время быстрой зарядки или продолжительной высокой мощности.

Что идет не так

Видел несколько режимов отказа за эти годы.

Неправильный тип охлаждающей жидкости.Во время обслуживания магазин доливается обычным антифризом. Скачки проводимости. BMS обнаруживает неисправность изоляции, блок отключается. Если вам повезет, он просто выдаст коды. Если вам не повезет, вы получите внутреннюю дугу.

Загрязнение.Качество воды имеет значение. На одном объекте, где я работал, для первоначального заполнения использовалась водопроводная вода, потому что «она все равно проходит через деионизатор». Вот только они обошли деионизатор. Содержание хлоридов составляло 180 частей на миллион. Пришлось промыть всю систему и заменить охлаждающие пластины-работа на 40 тысяч долларов при установке на 200 тысяч долларов.

Деградация с течением времени.Гликоль окисляется. Образует гликолевую кислоту, затем щавелевую кислоту. pH падает. Ингибиторы коррозии изнашиваются. OEM-производители говорят, что интервал обслуживания составляет 4-5 лет, но я видел, как охлаждающая жидкость выходила из строя за 2 года в условиях высоких температур. Тестируйте ежегодно.

Воздух в системе.Прокачка контуров охлаждения электромобилей — дело привередливое. Воздушные карманы вызывают появление горячих точек. Ячейка, находящаяся непосредственно под пузырем, нагревается на 8-10 градусов выше, чем ее соседи. Ускоренное старение, снижение емкости, в конечном итоге претензия по гарантии.

Проверка состояния охлаждающей жидкости

Вам понадобится три измерения:

pH-свежей охлаждающей жидкости составляет от 7,8 до 8,5 в зависимости от состава. Ниже 7,0 означает, что пакет ингибиторов исчерпан. Измените это.

Портативные измерители удельного сопротивления-существуют, но они дорогие. Отправьте образец в лабораторию, если у вас его нет. Все, что ниже 50 кОм·см, становится маргинальным.

Рефрактометр концентрации гликоля-работает. Инструмент за 30 долларов, занимает 10 секунд. Вы проверяете разбавление из-за конденсата или кто-то добавляет чистую воду.

Некоторые автопарки используют программы анализа масла и отправляют образцы в Polaris Labs или Blackstone каждые 6 месяцев. Излишнее для большинства приложений, но имеет смысл для больших установок.

Прямое погружение против непрямого охлаждения

Все вышеизложенное предполагает, что жидкость непрямого охлаждения- проходит по каналам и никогда не касается клеток. Это 95% того, что есть.

Прямое погружение — это другое. Клетки находятся в ванне с диэлектрической жидкостью. Никаких холодных пластин, никакого термоинтерфейсного материала, жидкость контактирует напрямую с банкой. Теплопередача лучше. Сложность в чем-то ниже, где-то выше.

Жидкости тоже разные.. 3M Novec и Solvay Galden — громкие имена. Это фторированные соединения, чрезвычайно низкой проводимости, химически инертны. Также чрезвычайно дорогие-$300-400 за литр некоторых составов.

Прямое погружение проявляется в сетевых хранилищах данных и некоторых-высокопроизводительных приложениях для транспортных средств. Это еще не мейнстрим, но с тепловыми характеристиками трудно спорить.

Спецификация

Краткий справочник о том, на что следует обращать внимание при выборе охлаждающей жидкости для аккумулятора:

Получите паспорт безопасности материала и технические данные у своего поставщика. Если они не могут предоставить данные по сопротивлению, найдите другого поставщика.