Отличная охлаждающая жидкость для новых энергетических транспортных средств

Когда речь заходит о жидкостях для электромобилей, многие сразу думают о простом охлаждении батарей. Но в реальности это куда сложнее — тут и температурный контроль инвертора, и защита от коррозии в трехфазных системах, и даже электропроводность имеет значение. В ООО Чунцин Синьдалай Автомобильные Принадлежности мы через это прошли: сначала думали, что подойдет стандартный состав, а потом столкнулись с локальным перегревом в тяговых устройствах. Теперь точно знаем — отличная охлаждающая жидкость для новых энергетических транспортных средств должна работать в трех контурах одновременно, причем с разными параметрами вольтажа.

Почему обычные антифризы не подходят

Помню, в 2021 году пробовали адаптировать карбоксилатный состав для гибридного автобуса — через 2000 км появились рыжие подтеки на клеммах силового модуля. Разобрались: медь в статоре вступала в реакцию с ингибиторами, которые для ДВС безопасны. Пришлось полностью менять пакет присадок, добавили молибдаты и органические ингибиторы, но тогда еще не учли требования к диэлектрическим свойствам.

С электромобилями история особая — тут важен не столько диапазон температур, сколько стабильность теплоотвода при пиковых нагрузках. Например, при рекуперативном торможении инвертор за секунду выделяет до 5 кВт/ч тепла. Если жидкость не успевает забрать этот импульс, срабатывает аварийное ограничение мощности. Мы в Чунцин Синьдалай как-то тестировали корейский образец — вроде бы по паспорту все идеально, но на стенде с имитацией городского цикла NEDC температура в батарейном отсеке прыгала на 15°C за один разгон.

Сейчас смотрим на полигликолевые основы — они дают лучшую теплопередачу в зоне 60-80°C, но дороже этиленгликоля на 40%. Хотя для премиальных моделей это оправдано, особенно с учетом защиты алюминиевых холодных пластин. Кстати, именно для таких случаев мы разработали серию XDL-EV Coolant, где удалось снизить электропроводность до 0.8 мкСм/см без потери антикоррозионных свойств.

Особенности трехконтурной системы

Когда впервые столкнулись с требованием разделить охлаждение батареи, силовой электроники и зарядного устройства — казалось, это избыточно. Но практика показала: в жаркий день при быстрой зарядке температура в зарядном блоке может достигать 90°C, тогда как батарее нельзя превышать 45°C. Пришлось создавать жидкость с разной вязкостью для каждого контура.

Самый сложный момент — совместимость с эластомерами. В японских моделях стоят силиконовые трубки, которые наши первые составы размягчали. Пришлось добавлять стабилизаторы на основе фенил-наполнителей, но это повлияло на температуру замерзания. В итоге для северных регионов пришлось делать отдельную линейку с пропиленгликолем.

Интересный случай был с одним китайским производителем — их инженеры настаивали на универсальной жидкости для всех узлов. Мы предупредили о рисках, но они сэкономили. Через полгода получили рекламации: в батарейных теплообменниках появился осадок из-за дифференциальной эрозии. Пришлось экстренно разрабатывать для них индивидуальный состав с усиленной защитой меди.

Проблема совместимости с уплотнителями

До сих пор помню тот случай с течью в разъемах высокого напряжения — жидкость проникала через микротрещины в EPDM-уплотнителях. Оказалось, некоторые поверхностно-активные вещества меняют структуру резины при длительном контакте с током свыше 300В. Теперь все составы тестируем не менее 500 часов при напряжении 600В.

Кстати, в наших последних разработках для ООО Чунцин Синьдалай Автомобильные Принадлежности используем метод ускоренного старения с циклированием температуры от -40°C до +120°C — это помогает выявить проблемы совместимости до поставки клиенту. Хотя признаю, идеального решения для всех типов уплотнителей пока нет, особенно с новыми фторкаучуками.

Требования к теплоемкости и вязкости

Современные тяговые инверторы требуют удельной теплоемкости не менее 3.8 кДж/кг·К при 80°C — это на 25% выше, чем для ДВС. Но при этом вязкость не должна превышать 0.8 мм2/с при 100°C, иначе насосы перегружаются. Долго подбирали компромисс через комбинацию гликолей и сложных эфиров.

Особенно сложно было с системами, где один насос обслуживает и батарею, и силовую электронику. При низких оборотах жидкость для батареи должна оставаться достаточно текучей, а для инвертора — сохранять стабильную пленку на горячих поверхностях. Наш технолог как-то предложил добавить модифицированные полиакрилаты — помогло, но пришлось пересматривать всю систему фильтрации.

Сейчас вижу тенденцию к нано-модифицированным составам с оксидом алюминия — они дают прирост теплоотдачи до 15%, но пока не решена проблема седиментации. В прошлом месяце как раз тестировали такой образец от немецких коллег — через 200 циклов нагрева появился осадок в узких каналах охладителя. Вероятно, нужны другие диспергаторы.

Электрические свойства и безопасность

Первое, что проверяем для электромобилей — диэлектрическую прочность. Случай в Шанхае хорошо запомнился: у таксиста на BYD Tang после дождя произошло короткое замыкание в разъеме высокого напряжения. Расследование показало — жидкость набрала влагу и электропроводность выросла до 2500 мкСм/см. С тех пор все наши продукты проходят испытания на влагопоглощение.

Сейчас для новых энергетических транспортных средств мы рекомендуем жидкости с проводимостью не выше 100 мкСм/см и диэлектрической прочностью минимум 25 кВ. Добиться этого без ухудшения теплопроводности — отдельная задача. В XDL-EV Pro используем деминерализованную основу с ионообменными смолами, но это удорожает производство на 18%.

Кстати, недавно обнаружили интересный эффект — при длительной работе в поле высокого напряжения некоторые ингибиторы коррозии распадаются с образованием проводящих частиц. Теперь вводим дополнительный тест на электрохимическую стабильность в течение 2000 часов.

Проблема контроля качества на линии

На собственном опыте знаю, как сложно поддерживать стабильность параметров при серийном производстве. Даже небольшие отклонения в дозировке присадок могут изменить диэлектрические свойства. Ввели обязательный контроль каждой партии на стенде с имитацией работы инвертора — дорого, но необходимо.

Особенно строго следим за содержанием хлоридов — допуск всего 5 ppm. Как-то партия сырого гликоля с завода-поставщика дала 12 ppm, чуть не поставили под угрозу весь проект с одним автопроизводителем. Теперь закупаем только у проверенных партнеров с сертификатом IATF 16949.

Перспективы и текущие разработки

Сейчас экспериментируем с фазопереходными составами — они могут аккумулировать избыточное тепло при пиковых нагрузках. Пока нестабильно работают при низких температурах, но для стационарных накопителей энергии уже есть рабочие образцы. Как специалисты в области комплексного обслуживания, мы в Чунцин Синьдалай понимаем, что будущее за адаптивными системами.

Еще одно направление — биоразлагаемые жидкости на основе растительных полиолов. Испытания показали хорошие результаты по теплоемкости, но пока не удается добиться достаточного срока службы. Возможно, нужно комбинировать с ингибиторами нового поколения.

Что точно поняли за годы работы — отличная охлаждающая жидкость для новых энергетических транспортных средств не может быть универсальным решением. Для каждого типа силовых установок, каждого климатического пояса и даже режима эксплуатации нужны свои корректировки. Сейчас, например, отдельно разрабатываем состав для электробусов с частыми циклами разряд-заряд — там критичен быстрый отвод тепла в пиковых режимах.

Если честно, до идеала еще далеко — даже наши лучшие составы требуют доработки по стойкости к кавитации в насосах высокого давления. Но именно такие challenges и делают работу в этой области интересной. Главное — не останавливаться на достигнутом и постоянно тестировать новые решения в реальных условиях.