一、引言
随着电动汽车在全球范围内的普及,其在各种气候条件下的运行表现备受关注。尤其是在寒冷地区,低温环境会对电动汽车的性能和安全性产生显著影响。电动汽车冷却液/防冻液作为应对低温挑战的关键介质,能够有效防止车辆冷却系统中的液体冻结,保障动力电池、驱动电机等核心部件在低温下正常工作,对提升电动汽车的适应性和可靠性起着至关重要的作用。深入了解电动汽车冷却液/防冻液相关知识,对推动电动汽车行业的进一步发展具有重要意义。
二、电动汽车冷却液的定义与作用
电动汽车冷却液是一种专门为电动汽车冷却系统设计的液体,其主要功能是降低冷却系统中液体的冰点,防止冷却液在低温环境下冻结,同时具备提升沸点、防腐蚀、防锈等多重作用。在寒冷天气里,若冷却系统中的液体冻结,会导致管道膨胀破裂、部件损坏,严重影响车辆的正常运行。而冷却液/防冻液通过降低液体冰点,确保冷却液在低温下仍能保持液态,维持冷却系统的正常循环,从而保障电动汽车各部件的稳定工作,延长车辆使用寿命。
三、工作原理
电动汽车冷却液的工作原理主要基于溶液的凝固点降低特性。一般来说,水的冰点为 0℃,但在水中加入冷却液/防冻液的主要成分,如乙二醇、丙二醇等有机化合物后,这些溶质分子会分散在水分子之间,干扰水分子形成有序的结晶结构,从而使溶液的凝固点显著降低。例如,当乙二醇的浓度达到 60% 时,冷却液/防冻液的冰点可降至 -40℃以下 。
在电动汽车的冷却系统中,冷却液在水泵的驱动下,在管道中循环流动。当流经动力电池、驱动电机等发热部件时,吸收部件产生的热量,自身温度升高。随后,升温的冷却液/防冻液流入散热器,通过与外界空气进行热交换,将热量散发出去,温度降低后再次回到发热部件处,继续吸收热量,如此循环往复,实现对车辆核心部件的冷却与温度控制。在低温环境下,由于冷却液的冰点较低,即使外界温度降至很低,也不会出现冻结现象,保证冷却系统持续正常工作。
四、性能优势
(1) 出色的防冻性能
电动汽车冷却液/防冻液最核心的优势在于其卓越的防冻能力。与普通水基冷却液相比,冷却液能够在极低温度下保持液态。在极寒地区,如我国东北的冬季,气温常低至 -30℃甚至更低,普通冷却液在此环境下会迅速冻结,导致冷却系统无法正常工作。而添加了合适浓度冷却液/防冻液的冷却系统,能够确保冷却液在这种极端低温下依然自由流动,维持动力电池、驱动电机等部件的冷却循环,保障车辆在寒冷天气下的正常启动和运行。
(2) 良好的防腐蚀性能
电动汽车的冷却系统包含多种金属材料,如铝、铜、钢等,同时还有橡胶、塑料等非金属部件。在长期使用过程中,普通冷却液中的电解质成分容易与金属发生电化学腐蚀反应,导致金属部件生锈、腐蚀,橡胶和塑料部件老化、损坏。电动汽车冷却液/防冻液中添加了特殊的缓蚀剂、防锈剂等添加剂,这些添加剂能够在金属表面形成一层致密的保护膜,阻止氧气、水分以及其他腐蚀性物质与金属接触,有效减缓金属的腐蚀速度。同时,冷却液/防冻液对橡胶和塑料部件具有良好的兼容性,不会对其造成侵蚀或损坏,从而延长了冷却系统各部件的使用寿命,降低了车辆的维护成本。
(3) 提升沸点与散热效率
除了防冻和防腐蚀,电动汽车冷却液/防冻液还能提高冷却液的沸点。在高温环境或车辆长时间高速行驶时,冷却系统中的温度会急剧升高,若冷却液沸点较低,容易出现沸腾现象,导致冷却效果下降。冷却液/防冻液通过提升沸点,使冷却液在更高温度下仍能保持液态,持续有效地吸收和传递热量,确保车辆在高温工况下也能正常散热,维持核心部件的稳定运行,避免因过热导致的性能下降或故障。
(4) 宽温域适应性
电动汽车的使用场景广泛,从寒冷的北方到炎热的南方,环境温度差异巨大。优质的电动汽车冷却液/防冻液能够适应 -40℃至 120℃甚至更宽的温度范围。在极端低温下,保持良好的流动性,发挥防冻作用;在高温环境中,又能保证不沸腾、不挥发,持续提供高效散热和防腐蚀保护,使电动汽车在各种气候条件下都能稳定运行,提升了车辆的环境适应性和可靠性。
五、应用场景
(1)动力电池系统
动力电池是电动汽车的核心能量来源,其性能对温度极为敏感。在低温环境下,电池的活性降低,充放电效率大幅下降,续航里程显著缩短,甚至可能因温度过低导致电池损坏。电动汽车冷却液/防冻液在电池冷却系统中循环流动,能够及时带走电池产生的热量,在高温时防止电池过热;在低温时,通过与电池加热系统配合,为电池升温,保持电池在适宜的工作温度范围内,提升电池的充放电性能和使用寿命,保障车辆的续航能力。
(2) 驱动电机与电控系统
驱动电机和电控系统在工作过程中会产生大量热量,尤其是在高速行驶或频繁加速、减速时。若热量不能及时散发,会导致电机效率降低、电控元件性能下降,甚至引发故障。冷却液/防冻液通过冷却管道与电机、电控系统相连,吸收其产生的热量并散发出去,降低电机和电控系统的温度,保护内部的绝缘材料和电子元件,确保驱动系统稳定运行,为车辆提供持续、稳定的动力输出。
(3) 其他辅助系统
除了动力电池、驱动电机和电控系统,电动汽车的一些辅助系统,如空调压缩机、DC/DC 转换器等,在工作时也会产生热量。冷却液/防冻液同样可以为这些辅助系统提供冷却,保障它们正常运行,提升车辆整体的舒适性和可靠性。例如,对空调压缩机进行有效冷却,有助于提高空调系统的制冷效率,为驾乘人员营造舒适的车内环境。
六、不同类型冷却液/防冻液的特点与选择
(1)乙二醇型冷却液/防冻液
乙二醇型冷却液/防冻液是目前应用最广泛的类型。它具有冰点低、沸点高、热稳定性好、成本相对较低等优点。其冰点可根据乙二醇的浓度进行调节,能够满足不同地区、不同使用环境的需求。然而,乙二醇具有一定的毒性,若发生泄漏,可能会对环境和人体造成危害,因此在使用和处理过程中需要特别注意。
(2) 丙二醇型冷却液/防冻液
丙二醇型冷却液/防冻液的性能与乙二醇型相似,同样具备良好的防冻和防腐蚀性能,但它的毒性较低,相对更加环保。适用于对环保要求较高的场合,如一些特殊用途的电动汽车或对生态环境较为敏感的地区。不过,丙二醇型冷却液/防冻液的成本相对较高,在一定程度上限制了其大规模应用。
(3) 混合型冷却液/防冻液
①混合型冷却液/防冻液结合了乙二醇和丙二醇的优点,既具有较低的冰点和良好的热稳定性,又在一定程度上降低了毒性,提高了环保性能。同时,通过优化配方,混合型冷却液/防冻液在防腐蚀、防垢等方面的性能也得到了进一步提升,是一种综合性能较为出色的选择,但价格可能相对偏高。
②在选择电动汽车冷却液/防冻液时,需要根据车辆使用地区的气候条件、车辆制造商的要求以及环保需求等因素综合考虑,选择合适类型和规格的冷却液/防冻液,以确保车辆冷却系统的正常运行和性能发挥。
七、发展趋势
(1) 环保型冷却液/防冻液研发
随着环保意识的不断增强和环保法规的日益严格,研发更环保的电动汽车防冻液成为行业趋势。未来的冷却液/防冻液将更多采用可生物降解的基础材料,减少对环境的污染。同时,降低冷却液/防冻液中有毒有害物质的含量,提高其安全性,实现冷却液/防冻液生产、使用和废弃处理全过程的环保化,推动电动汽车行业与生态环境的协调发展。
(2)高性能化发展
为了满足电动汽车技术不断进步的需求,冷却液/防冻液将朝着高性能方向发展。研发人员将致力于提高冷却液/防冻液的热传导效率,使其能够更快地吸收和传递热量,提升冷却效果;进一步降低冰点,增强在极寒环境下的防冻能力;优化防腐蚀配方,提高对新型金属材料和复合材料的保护性能,确保冷却系统在各种复杂工况下长期稳定运行。
(3) 智能化与集成化应用
随着物联网、传感器和智能控制技术的发展,电动汽车冷却液/防冻液系统将与车辆的智能热管理系统深度融合。未来的车辆可能配备智能监测装置,实时检测冷却液/防冻液的温度、浓度、电导率等参数,并根据车辆运行状态和环境条件,自动调整冷却液/防冻液的循环流量、补充冷却液/防冻液等,实现精准的热管理。同时,冷却液/防冻液系统可能与其他车辆系统进行集成优化,提高车辆整体的能源利用效率和智能化水平。
八、结论
电动汽车冷却液/防冻液作为电动汽车冷却系统的关键组成部分,在低温环境下为车辆的安全稳定运行提供了重要保障。其出色的防冻、防腐蚀、提升沸点等性能,以及在动力电池、驱动电机等多个系统中的广泛应用,对电动汽车的性能和可靠性有着至关重要的影响。随着技术的不断进步,电动汽车冷却液/防冻液将朝着更环保、高性能、智能化的方向发展,为电动汽车行业的持续发展和普及应用提供有力支持,助力电动汽车在各种环境下都能发挥出最佳性能。