クーラントとは何ですか?

冷却剤はバッテリーパック内を流れる物質で、セルが自ら調理するのを防ぎます。非常に単純な概念ですが、多くの人が誤解しています。

EV および ESS アプリケーションでは、パック構造に機械加工されたコールド プレートまたは冷却チャネルを通って循環するグリコール水混合物について話します。{0}液体は細胞から熱を受け取り、冷却装置またはラジエーターに運び、熱を捨て、さらに戻ってきます。パックがアクティブである限り、ループは実行され続けます。

流体そのもの

自動車冷却液について知っていることはすべて忘れてください。 AutoZone の緑色の Prestone はバッテリー パックを破壊します。従来の不凍液に含まれる腐食防止剤はイオン性化合物です-電気を伝導します。それを 400V パックで実行すると、地絡が発生することになります。

バッテリー冷却剤は、通常の不凍液では考慮されない 2 つの要件を満たす必要があります。

Electrical resistivity above 100 kΩ·cm minimum. Most OEMs spec 150 kΩ·cm or higher. Tesla's spec calls for >フレッシュフィルで200 kΩ・cm。

イオン含有量が 25 ppm 未満。仕様によっては 10 ppm と記載されているものもあります。このため、単に蒸留水を使用して独自に混合することはできません-グリコール自体が超純度でなければなりません-。

BASF グリサンチン G40 と Arteco Havoline XLC は、現場で最もよく見かける 2 つです。シェブロンは、バッテリーに特化した配合も行っています。-これらの価格は 1 ガロンあたり約 40 ～ 60 ドルですが、通常の OAT クーラントは 12 ～ 15 ドルです。価値がある。

混合比

エチレングリコールと脱イオン水の比率は 50/50 が標準です。寒い気候で60/40を走る選手もいます。グリコールが 60% を超えると、実際に悪影響を及ぼします。-粘度が上昇し、熱伝達が低下し、ポンプの動作が難しくなります。

凝固点の計算:

50/50混合物は-37度付近で凍結します

60/40 だとおそらく -52 度になります

純粋なグリコールは -12 度で凍ります (はい、水を加えると凝固点が下がります、化学は奇妙です)

北米のほとんどの地域では、50/50 で問題ありません。ミネソタ州またはアルバータ州にパックを展開している場合は、より豊かになることについて熱管理エンジニアに相談してください。

流量

ここが私が最も混乱しているところです。人はパンプスを大きすぎたり、小さすぎたりします。

計算は複雑ではありません。 3 つのことを知っておく必要があります。パックが発生する熱の量、回路全体で許容できる温度上昇、および冷却剤の比熱です。

50/50 EG/水混合物の場合、比熱は約 3.3 kJ/kg・K です。密度は約1.07kg/L。

2C 放電を行う 75 kWh パックがあるとします。出力は150kWです。図 5-その割合での 6% の発熱-これを 8 kW 熱負荷と呼びます。入口から出口までのデルタを 4 度未満に保ちたい場合:{10}:

8000 W ÷ (1.07 kg/L × 3300 J/kg・K × 4 K) × 60=34 L/分

これは実際のプロジェクトから得られた実際の数値です。私たちが仕様した実際のポンプは、ヘッドルームを確保するために 40 L/min と評価されていました。

ほとんどの乗用 EV パックは、通常の運転負荷で 8 ～ 15 L/min で走行します。急速充電中または高電力の持続中にバンプアップします。

何が間違っているのか

長年にわたっていくつかの故障モードが見られました。

クーラントの種類が間違っています。サービス中に従来の不凍液を補充します。導電性スパイク。 BMS が分離障害を検出し、パックがシャットダウンします。運が良ければコードをスローするだけです。運が悪いと内部アークが発生します。

汚染。水質は重要です。私が働いていたあるサイトでは、「どうせ脱イオン装置を通過するので」という理由で、最初の充填に水道水を使用していました。脱イオン装置をバイパスしたことを除いて。塩化物含有量は１８０ｐｐｍであった。システム全体をフラッシュしてコールド プレートを交換する必要がありました-20 万ドルの設置で 4 万ドルの仕事。

時間の経過による劣化。グリコールは酸化します。グリコール酸を形成し、次にシュウ酸を形成します。 pHが下がります。腐食防止剤は使い果たされます。 OEM はサービス間隔を 4-5 年と言っていますが、高温環境では 2 年で冷却液が劣化するのを見たことがあります。毎年テストします。

システム内の空気。EV 冷却ループの出血は厄介です。エアポケットはホットスポットの原因となります。バブルの直下のセルは、隣接するセルよりも 8 ～ 10 度高温で動作します。劣化が加速し、容量が低下し、最終的には保証請求が発生します。

クーラント状態のテスト

次の 3 つの測定が必要です。

pH-新しいクーラントは、配合に応じて 7.8 ～ 8.5 で動作します。 7.0 未満は、阻害剤パッケージが枯渇していることを意味します。変更してください。

比抵抗-ポータブルメーターは存在しますが、高価です。サンプルをお持ちでない場合は、ラボにサンプルをお送りください。 50kΩ・cm以下は限界になってきます。

グリコール濃度-屈折計は機能します。 30 ドルのツール、所要時間は 10 秒です。結露による希釈や誰かが直接水を加えていないか確認しています。

一部の艦隊は石油分析スタイルのプログラムを実行し、6 か月ごとにサンプルをポラリス研究所またはブラックストーンに送ります。ほとんどのアプリケーションでは過剰ですが、大規模なインストールでは合理的です。

直接浸漬と間接冷却

上記のすべては、間接冷却液がチャネルを通って流れ、細胞には決して触れないことを前提としています。{0}それは世の中にあるものの95％です。

直接浸漬は違います。細胞は誘電性流体の槽の中に置かれます。コールドプレートやサーマルインターフェースマテリアルはなく、液体が缶に直接接触します。熱伝導が良くなります。複雑さは、ある意味ではより低く、別の意味ではより高くなります。

流体も異なります。. 3M Novec と Solvay Galden が有名です。これらはフッ素化化合物であり、導電性が極めて低く、化学的に不活性です。また、非常に高価です-一部の製剤では 1 リットルあたり 300 ～ 400 ドルかかります。

直接的な没入は、グリッド ストレージや一部の高性能車両アプリケーションに現れています。{0}}まだ主流ではありませんが、熱性能については議論の余地がありません。

スペックシート

バッテリー冷却剤を入手する際に確認すべき事項のクイックリファレンス:

サプライヤーから MSDS と技術データシートを入手してください。抵抗率データを提供できない場合は、別のサプライヤーを探してください。