Co je chladicí kapalina?

Chladicí kapalina je látka, která prochází vaší baterií, která brání článkům v vaření. Docela jednoduchý koncept, ale spousta lidí to chápe špatně.

V aplikacích EV a ESS mluvíme o směsi glykolu-vody, která cirkuluje přes studené desky nebo chladicí kanály obrobené do struktury balení. Tekutina odebírá teplo z článků, přenáší ho do chladiče nebo radiátoru, odvádí teplo a vrací se pro další. Loop běží, dokud je balíček aktivní.

Samotná tekutina

Zapomeňte na vše, co víte o automobilové chladicí kapalině. Ten zelený Prestone z AutoZone zničí baterii. Inhibitory koroze v konvenčních nemrznoucích směsích jsou iontové sloučeniny,-které vedou elektrický proud. Když to dáte přes 400V sadu, ptáte se na zemní spojení.

Chladicí kapalina baterie musí splňovat dva požadavky, které běžné nemrznoucí směsi nezajímají:

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

Obsah iontů pod 25 ppm. Některé specifikace říkají 10 ppm. To je důvod, proč nemůžete použít pouze destilovanou vodu a namíchat si vlastní-glykol sám o sobě musí být ultra-čistý.

BASF Glysantin G40 a Arteco Havoline XLC jsou dva, které v terénu uvidíte nejčastěji. Chevron také vyrábí-specifické složení pro baterie. Ty se pohybují kolem 40-60 $ za galon oproti 12-15 $ za běžnou chladicí kapalinu OAT. Stojí to za to.

Poměr míchání

Standardem je 50/50 etylenglykol k deionizované vodě. Někteří kluci běhají 60/40 v chladném podnebí. Překročení 60 % glykolu vám ve skutečnosti škodí-viskozita se zvyšuje, přenos tepla klesá, čerpadlo pracuje intenzivněji.

Matematika bodu mrazu:

Směs 50/50 zamrzne kolem -37 stupňů

60/40 vás dostane možná na -52 stupňů

Čistý glykol mrzne při -12 stupních (ano, přidání vody snižuje bod tuhnutí, chemie je divná)

Pro většinu Severní Ameriky je 50/50 v pořádku. Pokud nasazujete balíčky v Minnesotě nebo Albertě, promluvte si se svým tepelným inženýrem o tom, že budete bohatší.

Průtok

Tady vidím největší zmatek. Lidé pumpy buď předimenzují, nebo poddimenzují.

Výpočet není složitý. Potřebujete vědět tři věci: kolik tepla jednotka generuje, jaký nárůst teploty snesete v okruhu a specifické teplo vaší chladicí kapaliny.

Pro směs 50/50 EG/voda je specifické teplo asi 3,3 kJ/kg·K. Hustota kolem 1,07 kg/l.

Řekněme, že máte sadu 75 kWh s vybíjením 2C. To je výkon 150 kW. Obrázek 5-6% generování tepla při této rychlosti-říká tomu 8 kW tepelného zatížení. Chcete-li udržet deltu mezi-nátokem a výstupem pod 4 stupně:

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

To je skutečné číslo ze skutečného projektu. Skutečné čerpadlo, které jsme specifikovali, mělo jmenovitý výkon 40 l/min, aby nám poskytlo prostor pro hlavu.

Většina sad EV pro cestující běží 8–15 l/min při běžném jízdním zatížení. Naskočí během rychlého nabíjení nebo trvalého vysokého výkonu.

Co se pokazí

V průběhu let bylo vidět několik poruchových režimů.

Špatný typ chladicí kapaliny.Během servisu nakupujte konvenční nemrznoucí kapalinu. Špičky vodivosti. BMS vidí chybu izolace, balení se vypne. Pokud budete mít štěstí, hází pouze kódy. Pokud nemáte štěstí, dostanete vnitřní oblouk.

Kontaminace.Na kvalitě vody záleží. Na jednom místě, na kterém jsem pracoval, se pro počáteční plnění používala voda z vodovodu, protože „stejně prochází deionizérem“. Až na to, že obešli deionizér. Obsah chloridů byl 180 ppm. Musel jsem propláchnout celý systém a vyměnit studené desky-40 000 $ při instalaci za 200 000 $.

Degradace v průběhu času.Glykol oxiduje. Tvoří kyselinu glykolovou, poté kyselinu šťavelovou. pH klesá. Inhibitory koroze se spotřebovávají. OEM říkají 4-5letý servisní interval, ale viděl jsem, že se chladicí kapalina pokazí za 2 roky v prostředí s vysokou teplotou. Testovat ročně.

Vzduch v systému.Odvzdušňování chladicích smyček EV je vybíravé. Vzduchové kapsy způsobují horká místa. Buňka přímo pod bublinou je o 8-10 stupňů teplejší než její sousedé. Zrychlené stárnutí, vyblednutí kapacity, případně reklamace.

Testování stavu chladicí kapaliny

Potřebujete tři měření:

Hodnota pH-čerstvé chladicí kapaliny je 7,8 až 8,5 v závislosti na složení. Pod 7,0 znamená, že balíček inhibitoru je vyčerpán. Změňte to.

Přenosné měřiče odporu-existují, ale jsou drahé. Pošlete vzorek do laboratoře, pokud žádný nemáte. Cokoli pod 50 kΩ·cm se stává marginálním.

Refraktometr koncentrace glykolu-funguje. Nástroj za 30 $, trvá 10 sekund. Kontrolujete zředění z kondenzace nebo někoho, kdo přidává rovnou vodu.

Některé flotily provádějí programy ve stylu analýzy oleje a každých 6 měsíců zasílají vzorky do laboratoří Polaris nebo Blackstone. Přehnané pro většinu aplikací, ale dává smysl pro velké instalace.

Přímé ponoření vs nepřímé chlazení

Vše výše uvedené předpokládá, že nepřímá chladicí kapalina-protéká kanály a nikdy se nedotýká buněk. To je 95 % toho, co je venku.

Přímé ponoření je jiné. Buňky sedí v lázni dielektrické tekutiny. Žádné studené desky, žádný materiál tepelného rozhraní, tekutina se přímo dotýká plechovky. Přenos tepla je lepší. Složitost je v některých ohledech nižší, v jiných vyšší.

Tekutiny jsou také jiné. 3M Novec a Solvay Galden jsou velká jména. Jedná se o fluorované sloučeniny, extrémně nízkou vodivostí, chemicky inertní. Také extrémně drahé-300–400 USD za litr u některých přípravků.

Přímé ponoření se objevuje v úložištích sítě a některých-výkonných aplikacích ve vozidlech. Zatím ne mainstream, ale s tepelným výkonem je těžké polemizovat.

Specifikace

Rychlý přehled toho, co hledat při nákupu chladicí kapaliny baterie:

Získejte bezpečnostní list a technický list od svého dodavatele. Pokud nemohou poskytnout údaje o odporu, najděte jiného dodavatele.