Čo je chladiaca kvapalina?

Chladiaca kvapalina je látka pretekajúca vašou batériou, ktorá bráni bunkám, aby sa uvarili. Pomerne jednoduchý koncept, ale veľa ľudí si ho mýli.

V aplikáciách EV a ESS hovoríme o zmesi glykolu-vody, ktorá cirkuluje cez studené platne alebo chladiace kanály opracované do štruktúry balenia. Kvapalina odoberá teplo z článkov, prenáša ho do chladiča alebo radiátora, odvádza teplo a vracia sa späť. Slučka beží, kým je balík aktívny.

Samotná tekutina

Zabudnite na všetko, čo viete o chladiacej kvapaline pre automobily. Ten zelený Prestone z AutoZone zničí batériu. Inhibítory korózie v konvenčných nemrznúcich zmesiach sú iónové zlúčeniny,-ktoré vedú elektrinu. Ak to dáte cez 400V batériu, pýtate sa na zemné poruchy.

Chladiaca kvapalina batérie musí spĺňať dve požiadavky, o ktoré sa bežné nemrznúce zmesi nestarajú:

Electrical resistivity above 100 kΩ·cm minimum. Most OEMs spec 150 kΩ·cm or higher. Tesla's spec calls for >200 kΩ·cm na čerstvú náplň.

Obsah iónov pod 25 ppm. Niektoré špecifikácie hovoria o 10 ppm. Preto nemôžete použiť iba destilovanú vodu a namiešať si vlastnú-glykol samotný musí byť ultra{5}}čistý.

BASF Glysantin G40 a Arteco Havoline XLC sú dva, ktoré v teréne uvidíte najčastejšie. Chevron tiež vyrába-špecifické zloženie pre batérie. Tie bežia okolo 40-60 $ za galón oproti 12-15 $ za bežné chladiace médium OAT. Stojí to za to.

Miešací pomer

Štandard 50/50 etylénglykolu k deionizovanej vode. Niektorí chlapci bežia 60/40 v chladnom podnebí. Ak prekročíte 60 % glykolu, v skutočnosti vám ublíži-viskozita stúpa, prenos tepla klesá, čerpadlo pracuje intenzívnejšie.

Matematika bodu mrazu:

Zmes 50/50 zamrzne okolo -37 stupňov

60/40 vás dostane možno na -52 stupňov

Čistý glykol zamrzne pri -12 stupňoch (áno, pridaním vody sa zníži bod tuhnutia, chémia je divná)

Pre väčšinu Severnej Ameriky je 50/50 v poriadku. Ak nasadzujete balíčky v Minnesote alebo Alberte, porozprávajte sa so svojím tepelným inžinierom o tom, že budete bohatší.

Prietok

Tu vidím najväčší zmätok. Ľudia lodičky buď predimenzujú, alebo poddimenzujú.

Výpočet nie je zložitý. Potrebujete vedieť tri veci: koľko tepla generuje jednotka, aký nárast teploty dokážete tolerovať v okruhu a špecifické teplo vašej chladiacej kvapaliny.

Pre zmes 50/50 EG/voda je špecifické teplo asi 3,3 kJ/kg·K. Hustota okolo 1,07 kg/l.

Povedzme, že máte 75 kWh sadu s vybíjaním 2C. To je výkon 150 kW. Obrázok 5-6 % generovanie tepla pri tejto rýchlosti-nazývame 8 kW tepelného zaťaženia. Ak chcete udržať deltu medzi vstupom{10}} a výstupom pod 4 stupne:

8000 W ÷ (1,07 kg/L × 3300 J/kg·K × 4 K) × 60=34 l/min

To je skutočné číslo zo skutočného projektu. Skutočné čerpadlo, ktoré sme špecifikovali, malo hodnotu 40 l/min, aby nám poskytlo priestor na hlavu.

Väčšina súprav EV pre cestujúcich beží 8 – 15 l/min pri bežnom jazdnom zaťažení. Naskočí počas rýchleho nabíjania alebo trvalo vysokého výkonu.

Čo sa pokazí

V priebehu rokov bolo vidieť niekoľko spôsobov zlyhania.

Nesprávny typ chladiacej kvapaliny.Počas servisu nakupujte s konvenčnou nemrznúcou zmesou. Špičky vodivosti. BMS vidí chybu izolácie, balenie sa vypne. Ak máte šťastie, hádže iba kódy. Ak nemáte šťastie, dostanete vnútorný oblúk.

Kontaminácia.Na kvalite vody záleží. Jedna stránka, na ktorej som pracoval, používala na počiatočné naplnenie vodu z vodovodu, pretože „aj tak prechádza cez deionizér“. Ibaže obišli deionizér. Obsah chloridov bol 180 ppm. Musel som prepláchnuť celý systém a vymeniť studené platne-Úloha za 40 000 USD pri inštalácii za 200 000 USD.

Degradácia v priebehu času.Glykol oxiduje. Vytvára kyselinu glykolovú, potom kyselinu šťaveľovú. pH klesá. Inhibítory korózie sa spotrebúvajú. OEM hovoria, že 4-5-ročný servisný interval, ale videl som, že sa chladiaca kvapalina pokazí za 2 roky v prostredí s vysokou teplotou. Testovať ročne.

Vzduch v systéme.Odvzdušňovanie chladiacich slučiek EV je náročné. Vzduchové vrecká spôsobujú horúce miesta. Bunka priamo pod bublinou je o 8-10 stupňov teplejšia ako jej susedia. Zrýchlené starnutie, vyblednutie kapacity, prípadne reklamácia.

Testovanie stavu chladiacej kvapaliny

Potrebujete tri merania:

pH-čerstvej chladiacej kvapaliny má hodnotu 7,8 až 8,5 v závislosti od zloženia. Pod 7,0 znamená, že balík inhibítorov je vyčerpaný. Zmeňte to.

Prenosné merače odporu-existujú, ale sú drahé. Pošlite vzorku do laboratória, ak ju nemáte. Čokoľvek pod 50 kΩ·cm sa stáva okrajovým.

Refraktometer koncentrácie glykolu-funguje. Nástroj za 30 dolárov, trvá 10 sekúnd. Kontrolujete zriedenie spôsobené kondenzáciou alebo niekým pridávaním čistej vody.

Niektoré flotily robia programy v štýle analýzy oleja, posielajú vzorky do laboratórií Polaris alebo Blackstone každých 6 mesiacov. Overkill pre väčšinu aplikácií, ale dáva zmysel pre veľké inštalácie.

Priame ponorenie vs nepriame chladenie

Všetko vyššie predpokladá nepriamu chladiacu kvapalinu-tekujúcu cez kanály, nikdy sa nedotýka buniek. To je 95% toho, čo je vonku.

Priame ponorenie je iné. Bunky sedia v kúpeli dielektrickej tekutiny. Žiadne studené platne, žiadny materiál tepelného rozhrania, kvapalina sa priamo dotýka plechovky. Prenos tepla je lepší. Zložitosť je v niektorých smeroch nižšia, v iných vyššia.

Odlišné sú aj tekutiny. 3M Novec a Solvay Galden sú veľké mená. Sú to fluórované zlúčeniny, extrémne nízka vodivosť, chemicky inertné. Tiež extrémne drahé-300 – 400 USD za liter pre niektoré prípravky.

Priame ponorenie sa objavuje v mriežkových úložiskách a niektorých-aplikáciách vysokovýkonných vozidiel. Zatiaľ to nie je hlavný prúd, ale s tepelným výkonom je ťažké argumentovať.

Technický list

Rýchly prehľad toho, čo treba hľadať pri získavaní chladiacej kvapaliny batérie:

Získajte kartu bezpečnostných údajov a kartu technických údajov od svojho dodávateľa. Ak nemôžu poskytnúť údaje o odpore, nájdite iného dodávateľa.