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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-07-15 22:12
相比于傳統(tǒng)燃油汽車而言,新能源純電動汽車的空調(diào)、電驅(qū)與電池三大熱管理系統(tǒng)中都可能會應用到冷卻液,作為整車熱管理系統(tǒng)的冷卻介質(zhì),其性能將會直接影響到整車熱管理系統(tǒng)的效率與性能,因此冷卻液的選型和應用顯得十分重要,越來越受到新能源純電動主機廠的重視。

01冷卻液簡介
冷卻液又稱防凍液,指以防凍劑、緩蝕劑等原料復配而成的,用于冷卻系統(tǒng)中,具有冷卻、防腐、防凍等作用的功能性液體。其主要功能為帶走發(fā)動機或其他機械在工作時產(chǎn)生的熱量,從而保證發(fā)動機及其他機械的正常運行。對于新能源純電動汽車而言,其沒有發(fā)動機,主要依靠動力電池提供動力,因此冷卻液在新能源純電動汽車內(nèi)進行循環(huán)時,其主要是和電驅(qū)熱管理系統(tǒng)、空調(diào)熱管理系統(tǒng)及電池熱管理系統(tǒng)進行熱交換,以保證零部件在合理的工作溫度區(qū)間,防止系統(tǒng)過冷或者過熱。主機廠在冷卻液產(chǎn)品開發(fā)過程中,需要考慮以下幾個方面的性能指標。
1防凍的性能
作為冷卻液首要功能,冷卻液可以防凍,即防止在寒冷天氣停車時冷卻液結(jié)凍而脹裂散熱器和系統(tǒng)中其他零部件。當環(huán)境溫度在零度以下時,冷卻系統(tǒng)中的水達到冰點凝結(jié)成冰而膨脹,冷卻系統(tǒng)中的零件就會有被脹裂的風險。由于冷卻液冰點一般在-25℃以下,比水的冰點低很多,因此在冷卻系統(tǒng)中加入冷卻液可以很好預防零件被脹裂。
2熱交換的性能
對于新能源純電動汽車而言,冷卻液主要發(fā)揮熱交換功能,其不僅為冷卻介質(zhì),還為加熱介質(zhì)。冷卻功能主要服務于為電池熱管理系統(tǒng)和電驅(qū)熱管理系統(tǒng),加熱功能主要服務于電池熱管理系統(tǒng)和空調(diào)制熱系統(tǒng)。冷卻液的冷卻功能主要表現(xiàn)為帶走電池及電驅(qū)工作時產(chǎn)生的多余熱量。動力電池作為新能源純電動汽車的動力源,在汽車充放電過程中會產(chǎn)生大量的熱量,若產(chǎn)生的熱量不能被及時帶走,會導致動力電池長期在高溫情況下工作從而使其容量衰減和壽命降低,嚴重時可能會產(chǎn)生熱失控。因此需要冷卻液及時帶走動力電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量,使其保持在合適的溫度區(qū)間。電驅(qū)在工作過程中高速運轉(zhuǎn),也會產(chǎn)生大量熱量,從而需要冷卻液對其進行散熱。相比于傳統(tǒng)燃油汽車,冷卻液在新能源純電動汽車中還作為加熱介質(zhì)服務于電池熱管理系統(tǒng)和空調(diào)制熱系統(tǒng)。低溫條件下,負極的嵌鋰動力學條件變差及電池活性將會明顯減弱,造成充電速率較小及充電電量較常溫環(huán)境有所降低。因此需要通過冷卻液作為加熱介質(zhì)對電池進行加熱,使其保持在合適的溫度區(qū)間,從而提升整車的充電速率及續(xù)航里程。同時,由于純電動汽車無內(nèi)燃機,為了實現(xiàn)空調(diào)制熱模式,需要對冷卻液進行加熱,從而把熱量傳入乘員艙。
因此,不論是傳統(tǒng)燃油汽車還是新能源純電動汽車,在冷卻液產(chǎn)品的選型與開發(fā)時,均需要其具備良好的熱交換性能。
3防水垢的性能
對于汽車而言,水垢對其危害性非常大,水垢導熱系數(shù)十分小,是鑄鐵的1/25,黃銅的1/50。對于傳統(tǒng)汽車而言,若冷卻管路中有了水垢,冷卻液的熱傳導性會大大降低,從而導致發(fā)動機在運行過程中溫度升高,加速腐蝕,導致水垢增加,形成惡性循環(huán)。對于新能源純電動汽車而言,若冷卻管路中存在水垢可能導致冷卻管路堵塞,具有嚴重的安全隱患。因此在冷卻液中必須添加防垢添加劑,以阻止其在冷卻管路中生成水垢,造成堵塞。
4防腐蝕的性能
對于傳統(tǒng)汽車而言,發(fā)動機及其冷卻系統(tǒng)涉及多種金屬材料,冷卻液在長期高溫工作過程中會對金屬材料進行腐蝕,不僅會降低其使用壽命,嚴重時還會引發(fā)系統(tǒng)故障。和傳統(tǒng)汽車相比較,新能源純電動汽車的熱管理系統(tǒng)中存在諸多金屬件,例如電池冷卻系統(tǒng)中的水冷板、電驅(qū)冷卻系統(tǒng)中的散熱器等。因此在冷卻液中必須添加防銹劑,以保證其具備良好的防腐蝕性能。
02冷卻液的分類
汽車常用冷卻液按緩蝕劑類型可分為無機鹽型(IAT)、全有機型(OAT)、混合型(HOAT),按主要原材料可分為乙二醇型、丙二醇型和其他類型,按冰點差異可分為-25號、-30號、-35號、-40號、-45號及-50號等。
1無機型冷卻液和全有機型冷卻液
無機型冷卻液主要是以無機鹽作為緩蝕劑,通過使金屬表面發(fā)生鈍化生成鈍化膜或在金屬表面形成均勻致密且難容的鹽膜,從而達到對金屬的保護作用。但是,這種類型的緩蝕劑消耗速度較快。
全有機型冷卻液是以有機酸作為緩蝕劑,通過在金屬的活性表面發(fā)生吸附作用,以改變金屬表面的電化學性質(zhì),從而達到對金屬的保護作用。這種類型的緩蝕劑消耗速度較慢,同時具備良好的熱穩(wěn)定性、較高的傳熱效率與易生物降解等特點,在全球被廣泛應用。
混合型冷卻液是由有機酸與無機鹽混合作為緩蝕劑,但目前其應用極少,幾乎已被全有機型冷卻液代替,此文不做詳細介紹。
2乙二醇和丙二醇型冷卻液
乙二醇型冷卻液,簡稱EC。乙二醇又名甘醇,分子式為(CH2OH)2,是最簡單的二元醇。乙二醇是無色無臭、有甜味液體,對動物有低毒性,能與水、丙酮互溶,但在醚類中溶解度較小。乙二醇型冷卻液主要成分為水、乙二醇,并添加了緩蝕劑、防垢劑、緩沖劑等多種添加劑,它具有很多優(yōu)點,如:沸點高、冰點低、防腐、防水垢、流動性好、不易燃等特點,因此其為目前運用最為廣泛的冷卻液之一,被大量應用于美國、日本、歐洲,同時也是我國冷卻液市面上主要應用的類型。
丙二醇型冷卻液,簡稱PC。丙二醇分子式為C3H8O2,有兩種穩(wěn)定的同分異構(gòu)體,分別為1,2丙二醇和1,3丙二醇,在工業(yè)上,丙二醇指1,2丙二醇。丙二醇常態(tài)下為無色粘稠液體,近乎無味,細聞微甜,能與水、乙醇等多種有機溶劑混溶。相比乙二醇,丙二醇在抗氣穴腐蝕、與橡膠兼容性等方面呈現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,同時乙二醇生物降解率為36%,而丙二醇生物降解率可達69%,在環(huán)保等方面占有優(yōu)勢。但由于丙二醇型冷卻液生產(chǎn)成本較高,目前主要應用于歐洲,而在我國的應用相對較少。
除了乙二醇型、丙二醇型冷卻液以外,目前國際上主要還有1,3丙二醇型及甘油型等冷卻液。目前此兩類冷卻液在我國應用較少。同時,甘油型冷卻液具有較大的粘度,且國內(nèi)甘油原料質(zhì)量存在較大差異(僅符合國家標準中的優(yōu)等品甘油才能做冷卻液原料)。因此此類冷卻液在本文不做過多贅述。
3不同冰點冷卻液
冷卻液按照冰點主要分為-25號、-30號、-35號、-40號、-45號及-50號。-25號一般在環(huán)境最低氣溫為-15℃以上地區(qū)使用,-35號一般在環(huán)境最低氣溫為-25℃以上地區(qū)使用,如東北、西北等地區(qū),-45號、-50號一般在環(huán)境最低氣溫為-35℃以上寒冷地區(qū)使用,如東北、華北等溫度極低的地區(qū)。
03電動汽車冷卻液檢測標準
最新國標 GB 29743.2-2025《機動車冷卻液 第2部分:電動汽車冷卻液》于2025年3月28日發(fā)布,10月1日正式實施!該標準由交通運輸部主導,針對電動汽車高壓電路特性,首次明確冷卻液的電導率需電導率需≤100μS/cm,并強化防腐蝕熱穩(wěn)定性等性能要求,從源頭降低電池短路、熱失控風險。
1標準制定背景
繼續(xù)使用傳統(tǒng)冷卻液,容易因高電導率引發(fā)泄漏短路風險;
冷卻系統(tǒng)中占比超 70%的鋁制部件,與傳統(tǒng)防腐體系存在適配性問題;
電動汽車獨特的工藝結(jié)構(gòu),以及高頻次、大溫差的復雜工況,都對冷卻液的性能提出了更高要求。
2標準技術(shù)特色
1)電導率管控:安全性能的質(zhì)變
高壓部件旁的高電導率冷卻液一旦泄漏,極易引發(fā)熱失控,過往事故已敲響警鐘。
通過相關試驗測試驗證,電導率≤300μS/cm 可有效降低熱失控的風險。新國標設定 100μS/cm 的初始值及變化閾值,為產(chǎn)品全生命周期提供充足的安全冗余。
2)鋁系合金防護:適配輕量化趨勢
電動汽車冷卻系統(tǒng)中鋁制部件占比大幅提升,鋁的最佳防護 pH 區(qū)間(4.0 - 8.5)與傳統(tǒng)冷卻液的高堿體系(7.5 - 11.0)存在沖突。
新國標通過優(yōu)化 pH 范圍至 7.0 - 10.0,限制硼含量≤10mg/kg,并升級腐蝕抑制劑配方;同時在靜態(tài)腐蝕試驗中納入關鍵鋁材,在循環(huán)臺架試驗中采用真實部件進行長達 1064 小時的嚴苛測試,確保動態(tài)環(huán)境下的防腐性能。
3)產(chǎn)品分類簡化:聚焦環(huán)境適應性
不同于傳統(tǒng)燃油車基于發(fā)動機負荷的復雜分類方式,新國標聚焦影響電動汽車熱管理的核心因素 —— 環(huán)境溫度,按冰點(-25°C 至 - 50°C)劃分為 6 個型號,用戶可根據(jù)地域氣候條件輕松選型,有效避免因冷卻液凍結(jié)導致的部件損壞。
4)循環(huán)臺架試驗:模擬真實運行工況
電動汽車在充放電、空調(diào)啟停過程中,冷卻系統(tǒng)面臨 - 30°C 至 80°C 的劇烈溫度波動,遠超燃油車的穩(wěn)定運行區(qū)間。
新國標通過 1064 小時不間斷循環(huán)測試,模擬極端動態(tài)工況下冷卻液的性能衰減情況,確保產(chǎn)品在使用壽命內(nèi)的可靠性。
5)低溫消泡性及橡膠兼容性
電動汽車的動力電池運行溫度要低于內(nèi)燃機運行溫度,且有很多新材料如橡膠件/塑料件引入使用,因此考察冷卻液低溫消泡性(30℃)及橡膠兼容性(80℃,168小時),能夠保證保障電池熱均勻性并提升系統(tǒng)兼容性。
GB 29743.2 并非簡單的標準升級,而是基于電動汽車的技術(shù)特性,在多個維度實現(xiàn)了突破:
表1 標準對比


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