一、背景介紹

電動汽車(EV)有許多不同的類別,使用不同大小的電池。而這些電池必須被充電,
也必須控制好其在汽車中的功率分佈。

而在電動汽車電子零組件檢驗過程中,溫度是最具挑戰性要素之一。當環境溫度在-40°C+50°C之間時,導致車內溫度從-40°C120°C的情況並不罕見!因此,任何測試系統都必須考慮到這些溫度,才能確保汽車內零組件能夠很好的做能量處理。

 

二、汽車零組件溫度模擬測試的挑戰

 

冷卻劑參數

汽車製造商大多是生產已知的普通汽油和柴油汽車的,他們不會在冷卻系統的設計上花費太多時間,而是喜歡使用已經知道的冷卻液體(冷卻劑)。

然而使用現有的冷卻劑,創建一個在-40°C至+40°C和+40至+80°C的溫度下冷卻能量達2kW的系統是一項挑戰。因為在極低溫的狀況下,將容易影響兩個對於冷卻劑能量處理能力至關重要的參數,即「黏度」以及「水分子結成冰晶的程度」。

首先,黏度對冷卻劑的流速有直接的影響,黏度越高-流速越低-可能的能量轉移越低;其次,水分子的結晶成冰粒,同樣影響熱能量轉換程度。

 

環境溫差

此外,由於必須在冷卻劑中達到的測試溫度是-40°C,但為了去除額外的熱量,熱交換器的溫度必須至少低5K,也就是大約-45°C。

然而自然情況下,任何微小的溫度差異都會需要長時間的醞釀方能達成,不然就意味著在-40°C時冷卻液溫度下沒有足夠的能量被轉移!

因此在進行測試時,若需要自然的環境溫度的變化,需要花費到好幾個小時!顯然沒有人在測試時願意等待幾個小時的時間直到發生環境溫度變化,因此在測試時,必須想辦法在短時間內轉移大量的能量。

 

小結,測試的最佳狀況

冷卻液於低溫的黏度必須盡可能的低,並且不能出現冰晶。
在短時間內,達到足夠大的溫差,以傳遞更大的能量水平。

而為了達成這兩項,你需要一個精密的恆溫系統,提供你檢測冷卻劑的運作效能,以及能在短時間內有效檢測DUT(被測設備),而不需花大量時間等待環境溫度變化。

 

三、LAUDA低溫測試設定介紹

這些測試在LAUDA研發模擬站中完成

預期的測試過程:

1. 將溫度穩定在+40°C(見1)。

2. 用2.2kW的功率加熱(=冷卻),或從-40°C的結果中獲得最大的能量(見6)。工作週期 5分鐘 開 - 5分鐘關閉。

3. 冷卻到-40°C的速度不超過15-20分鐘(見2)。

4. 檢查最大可能的加熱能力,在不超過15-20分鐘的時間內,XT 1850 WS仍然可以處理。15-20分鐘的時間範圍之外(見3,4)。

5. 將溫度穩定在-40°C 10分鐘。

6. 用2,2kW或在-40°C時的最大功率進行加熱。工作週期5分鐘開 - 5分鐘關。

7. 將溫度穩定在-40°C,持續10分鐘。

8. 加熱到+40°C,速度不超過15-20分鐘。

9. 按照6的規定,用最大的加熱能力進行加熱添加。 

10. 用2,2kW或最大的加熱能力在-40°C時加熱(=冷卻)(見6)。工作週期 5分鐘打開 - 5分鐘關閉。

 

四、LAUDA冷劑性能測試實驗介紹與成果比較—使用LAUDA  XT 1850 WS 

 

利用上一章節的測試設置,針對以下兩種冷卻劑進行測試。

 

甘草酸苷G13 : 水 [60:40] (大眾汽車公司發明)

 

  • 這種冷卻劑的最低溫度為-50°C(見上表)。
  • 在-50°C時,黏度為720,44mm2/秒,在-40°C時,黏度為241,24mm2/秒,對於冷卻劑"液體"來說,這兩個黏度都非常高!
  • 儘管在-40°C時的黏度非常高,但這些測試表明,這種液體可以使用!
  • 但可能的最低溫度相當接近於-43°C。
  • 然而,通過使用3K和4K之間的ΔT,可以傳輸良好的能量率!
HAVOLINE XLC  水 [60:40]
  • 這種冷卻劑的溫度可低至-50°C,這是這種液體的特點。
  • 即使在-50°C,黏度也"只有"168,2毫米/秒,在-40°C,黏度為107,4毫米/秒!​
  • 由於可以使用較大的ΔT,所以可以傳輸高能量率。
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