Hvad er kølemiddel?

Kølevæske er de ting, der løber gennem din batteripakke og forhindrer celler i at lave mad selv. Ret simpelt koncept, men mange mennesker tager fejl.

I EV- og ESS-applikationer taler vi om en glykol-vandblanding, der cirkulerer gennem kolde plader eller kølekanaler, der er bearbejdet ind i pakningsstrukturen. Væsken opsamler varme fra celler, transporterer den til en køler eller radiator, dumper varmen, kommer tilbage efter mere. Loop fortsætter med at køre, så længe pakken er aktiv.

Selve væsken

Glem alt hvad du ved om bilkølevæske. Den grønne Prestone fra AutoZone vil ødelægge en batteripakke. Korrosionsinhibitorerne i konventionelle frostvæsker er ioniske forbindelser, -de leder elektricitet. Hvis du kører det gennem en 400V-pakke, beder du om jordfejl.

Batterikølevæske skal opfylde to krav, som almindelig frostvæske er ligeglad med:

Electrical resistivity above 100 kΩ·cm minimum. Most OEMs spec 150 kΩ·cm or higher. Tesla's spec calls for >200 kΩ·cm på frisk fyldning.

Ionindhold under 25 ppm. Nogle specifikationer siger 10 ppm. Det er derfor, du ikke bare kan bruge destilleret vand og blande dit eget-selve glykolen skal være ultra-ren.

BASF Glysantin G40 og Arteco Havoline XLC er de to, du oftest vil se i marken. Chevron laver også en batteri-specifik formulering. Disse kører omkring $40-60 pr. gallon mod $12-15 for almindelig OAT-kølevæske. Det værd.

Blandingsforhold

50/50 ethylenglycol til deioniseret vand er standard. Nogle fyre løber 60/40 i kolde klimaer. At gå over 60 % glykol skader dig faktisk-viskositeten stiger, varmeoverførslen falder, pumpen arbejder hårdere.

Frysepunkts matematikken:

50/50 blanding fryser omkring -37 grader

60/40 får dig til måske -52 grader

Ren glykol fryser ved -12 grader (ja, tilsætning af vand sænker frysepunktet, kemi er underligt)

For det meste af Nordamerika er 50/50 fint. Hvis du implementerer pakker i Minnesota eller Alberta, så tal med din termoingeniør om at blive rigere.

Flowhastighed

Det er her, jeg ser mest forvirring. Folk enten overdimensionerede pumper eller underdimensionerer dem.

Regnestykket er ikke kompliceret. Du skal vide tre ting: hvor meget varme pakken genererer, hvilken temperaturstigning du kan tåle på tværs af kredsløbet og din kølevæskes specifikke varme.

For en 50/50 EG/vand-blanding er den specifikke varme omkring 3,3 kJ/kg·K. Densitet omkring 1,07 kg/L.

Lad os sige, at du har en 75 kWh-pakke, der udfører 2C-afladning. Det er 150 kW output. Figur 5-6 % varmeproduktion ved den hastighed-kalder det 8 kW termisk belastning. Hvis du vil holde indløbs{10}}til-udløbsdeltaet under 4 grader:

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

Det er et rigtigt tal fra et rigtigt projekt. Den faktiske pumpe, vi specificerede, blev vurderet til 40 l/min for at give os frihøjde.

De fleste EV-pakker til passagerer kører 8-15 l/min ved normal kørselsbelastning. Bumper op under hurtig opladning eller vedvarende høj effekt.

Hvad går galt

Har set et par fejltilstande gennem årene.

Forkert kølevæsketype.Shop topper med konventionel frostvæske under service. Ledningsevnespidser. BMS ser isolationsfejl, pakken lukker ned. Hvis du er heldig, smider det bare koder. Hvis du ikke er heldig, får du indre lysbuer.

Forurening.Vandkvaliteten betyder noget. Et sted, hvor jeg arbejdede, brugte postevand til den første påfyldning, fordi "det går alligevel gennem deionisatoren." Bortset fra at de omgik deionisatoren. Chloridindholdet var 180 ppm. Var nødt til at skylle hele systemet og udskifte kolde plader-$40k job på en $200k installation.

Nedbrydning over tid.Glykol oxiderer. Danner glykolsyre, derefter oxalsyre. pH falder. Korrosionshæmmere bliver brugt op. OEM'er siger 4-5 års serviceinterval, men jeg har set kølevæske gå dårligt på 2 år i højtemperaturmiljøer. Test årligt.

Luft i systemet.Blødende EV-kølesløjfer er kræsen. Luftlommer forårsager varme punkter. Cellen direkte under boblen kører 8-10 grader varmere end sine naboer. Accelereret aldring, kapacitetsudsving, til sidst et garantikrav.

Test af kølevæsketilstand

Du skal bruge tre mål:

pH-frisk kølevæske løber 7,8 til 8,5 afhængigt af formulering. Under 7,0 betyder, at inhibitorpakken er opbrugt. Skift det.

Resistivitet-bærbare målere findes, men de er dyre. Send en prøve til et laboratorium, hvis du ikke har en. Alt under 50 kΩ·cm bliver marginalt.

Glykolkoncentration-refraktometer virker. $30 værktøj, tager 10 sekunder. Du tjekker for fortynding fra kondens eller nogen, der tilføjer rent vand.

Nogle flåder laver programmer i olieanalysestil, sender prøver til Polaris Labs eller Blackstone hver 6. måned. Overkill til de fleste applikationer, men giver mening til store installationer.

Direkte nedsænkning vs indirekte køling

Alt ovenfor forudsætter, at indirekte køling-væske løber gennem kanaler, rører aldrig celler. Det er 95% af, hvad der er derude.

Direkte fordybelse er anderledes. Celler sidder i et bad af dielektrisk væske. Ingen kolde plader, intet termisk grænseflademateriale, væske kommer i direkte kontakt med dåsen. Varmeoverførsel er bedre. Kompleksiteten er lavere på nogle måder, højere på andre.

Væskerne er også forskellige. 3M Novec og Solvay Galden er de store navne. Disse er fluorerede forbindelser, ekstremt lav ledningsevne, kemisk inerte. Også ekstremt dyrt-$300-400 pr. liter for nogle formuleringer.

Direkte fordybelse dukker op i netlager og nogle højtydende køretøjsapplikationer{{0}. Ikke mainstream endnu, men den termiske ydeevne er svær at argumentere med.

Specifikationsblad

Hurtig reference til, hvad du skal kigge efter, når du køber batterikølevæske:

Få MSDS og tekniske datablad fra din leverandør. Hvis de ikke kan levere resistivitetsdata, skal du finde en anden leverandør.