电动汽车防自燃有新招

时间: 2024-08-08 16:16:03 |   作者: 家居及玩具

  福特Mustang Mach E电动汽车正在被用来测试低导电性冷却剂。百适通（Prestone）公司电动汽车首席技术官汤姆·科里根（Tom Corrigan）表示，这种新型冷却剂可能在两年内投入使用。

  汽车制造商和另外的地方的工程师都在努力提高电动汽车的效率（包括驾驶和充电），降低起火的风险，他们正在研究发动机罩下的所有部件，包括电动汽车冷却系统中的冷却剂。

  百适通创建于1927年，是最早使用不易燃的乙二醇作为防冻液/冷却剂的企业，并一直通过保持其开创性的配方领先于竞争对手。

  电动汽车和内燃机汽车的冷却系统没共享的机械部件，它们在不同的温度范围内运行。但是，科里根表示，它们有一个共同点：即都使用乙二醇冷却剂。但这种情况即将改变。

  在传统的内燃机车辆中，冷却剂被用作主要介质，将热量从车辆的发动机和其他内部组件中输送出去。乙二醇基冷却剂在这些车辆中很重要，因为它有助于把发动机保持在适当的工作时候的温度。此外，冷却剂的沸点比水高得多，这正是在产生大量热量的内燃机车辆中想要的。

  此外，乙二醇基冷却剂的冰点也比水低，这很适合极端的冬季，在那里，水会在车辆的冷却通道内结冰。

  内燃机汽车在发动机里面使用一系列管道，在泵的帮助下，通过发动机的热区域移动冷却剂。然后将这种冷却剂引导到散热器上，在那里使用风扇冷却高温液体。

  电动汽车也会产生热量，但电动汽车中需要冷却的主要部件是电池。由于保持电动汽车电池在安全温度下运行的重要性，冷却剂对电动汽车也很重要。

  由于燃油汽车中的冷却剂温度比电动汽车更高（100℃ vs. 50℃），氧化和热分解过程会加速，从而使冷却剂中的乙二醇分解速度加快。这使得电动汽车中的冷却剂常规使用的寿命比传统汽车冷却液更长。

  随着电动汽车在全世界内越来越受欢迎，慢慢的变多的公司进入这一市场，行业知识和技术也在迅速发展。

  冷却剂流经电池周围的冷却管道，有助于以与传统汽车相同的方式冷却电池，冷却剂最终被送入散热器。这在电动汽车中被称为间接冷却。

  在电池电动汽车和氢燃料电池汽车中，使用乙二醇冷却剂的问题就在于，当它接触系统中的金属、塑料和其他组件时，跟着时间的推移，它可能会被离子化。这在某种程度上预示着冷却剂电导率会升高，以此来降低电动汽车的效率。

  当电导率上升或下降超出理想范围时，可能会遇到更高的能量损失、系统损坏和传热不良。如果无法将热量从重要组件中转移开，它们可能会过热，从而造成不可逆转的损坏。

  如果冷却剂泄漏到电池上，并且液体具有高度导电性，绝对会导致灾难，跟着时间的推移，这样一些问题可能会导致总系统的故障。

  科里根在接受媒体采访时表示：“从本质上讲，电动汽车是在借用内燃机的冷却剂。我们将在未来一到两年内看到冷却剂发生明显的变化。”

  他表示，推动这一转变的重要的因素是安全性。这涉及到冷却剂的导电性——内燃机冷却剂在其配方中使用防腐剂。“这些物质在液体中离子化并带有电荷。如果高导电性冷却剂接触到高电压电子设备或电池，可能会引发火灾，”科里根说。“所以我们正在研究低导电性冷却剂。”这需要不同的配方。

  液体冷却是电动汽车热管理系统中的重要一环，其通过一系列与电池接触的通道或板循环液体冷却剂，提供更好的传热能力，并且在保持整个电池组的均匀温度方面更有效。

  电导率衡量溶液在两个电极之间传导电流的能力。冷却剂的电导率以microsiemens/cm为单位做测量。内燃机汽车的冷却剂电导率有3000至5000 microsiemens/cm，这让冷却剂产生较高的导电性，但没问题，因为冷却剂不会像在电动汽车动力系统中那样为电气组件冷却。

  大多数汽车制造商都要求电动汽车的流体电导率为100 microsiemens/cm。科里根说，由于燃料电池汽车是使用特殊的隔膜，通过电化学反应将氢和氧结合起来，为动力系统产生电力。所以对于燃料电池汽车来说，他们盼望冷却剂的测量值只有1.5 microsiemens/cm，甚至已经在考虑将其降低到0.5 microsiemens/cm的可能性。

  他说：“导电性的每一点儿增加，都会降低燃料电池的效率。你必须让冷却剂非常纯净。” 冷却剂会流经燃料电池的核心部件——电堆和双极板。科里根说：“如果冷却剂中有导电性，就会在电池单元之间形成短路，以此来降低效率。如果电压足够高，你实际上能开始分解水并制造氧和氢——基本上与燃料电池正常工作原理是相反的。”

  去年，百适通公司增加了研发预算，并在电动汽车和燃料电池汽车专用冷却剂的开发团队中增加了5名科学家和工程师。降低冷却剂电导率的工作，大多分布在在液体中腐蚀抑制剂的配方。

  在2023年，美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials, ASTM）发布了ASTM 08455，这是一项针对电动汽车冷却液的新测试标准（涵盖了电池电动汽车、燃料电池汽车和插电式混合动力汽车）。因此，为电动汽车制造的冷却液必须以新标准为指导来测试，特别要注意测试的金属类型。与传统的腐蚀测试标准D8485不同，ASTM 08455要求对不锈钢、铝和可选的铜样品进行腐蚀测试。

  虽然铝锂合金和铜在两种车辆中都大范围的应用，但电动汽车不需要对铁、钢或黄铜进行保护，这消除了对传统防腐剂和添加剂的需要。

  “当个人会使用低导电性冷却剂以确保安全时，就放弃了其中添加的大部分防腐剂，”科里根说。但他补充说，汽车制造商、政府机构和标准组织的规格要求“具有相当严格的防腐保护的方法”。

  百适通在其康涅狄格州丹伯里技术中心对一批福特野马Mach-E电动汽车进行了低导电性冷却剂产品的测试。科里根表示，该公司的第一款电动汽车专用冷却剂很可能仍将以乙二醇为基础，这将是大约两年后的事情。他表示，如果科学家能开发出一种基于石油的绝缘冷却剂，像乙二醇一样有效地从电动汽车的动力设备、电池组和其他组件中带走热量，那么乙二醇冷却剂就非常有可能被替换。

  除了百适通的冷却剂，DOBER 公司研发的EV-SLC防冻剂/冷却剂，采用了先进的低导电技术和现成的乙二醇技术，专为电池电动汽车应用而设计。该技术采用非导电有机酸基缓蚀剂的独特组合，为所有冷却系统组件提供持久的防腐蚀、防冻和防煮保护，同时保持低导电性和提高热稳定性。

  就像今天的发动机油、变速箱油、润滑油甚至挡风玻璃清洗液一样，电动汽车和燃料电池汽车可能不会只使用一种冷却剂。不同的电池化学成分，如磷酸铁锂、固态电池和镍锰钴电池，在大多数情况下要特定的车辆冷却剂，科里根说。“我们正真看到了电动汽车冷却剂的未来发展的新趋势，并且希望在制造商准备好时准备好。”