电动汽车大功率充电用冷却液的探析
[摘要]电动汽车在使用大功率充电时，通常是采用大截面的导体来实现，但操作体验很差；另外还可通过减少导体，并对导体的主动冷却，以达到减重的目的以提升使用体验。采用主动冷却时，往往均需用到冷却液，那么，为能实现对冷却液的合理优选，本文主要从大功率充电的冷却液主要特性、参数分析、选型及验证这几个层面着手，对电动汽车大功率充电所用冷却液开展深入的研究和探讨，仅供业内参考。
[关键词]充电；大功率；电动汽车；冷却液；
前言：
伴随电动汽车产业日益迅猛化的发展，对大功率的充电的需求不断增加，为提升大功率充电的使用体验，具体实施过程当中往往需采用液冷进行主动冷却，液冷的方式需要用到冷却液，为更好地选用冷却液，对电动汽车大功率充电所用冷却液开展综合分析，较为必要。
1、概述充电
充电，是电动汽车重要的充电装置。大功率充电的充电电流达到250A时充电及线缆已经很笨重，不易操作；更大电流充电时如果继续采用常规使用铜电缆的充电，无论是从可实施性、经济性、可操作性等方面均面临很大的挑战，此时宜采用液冷大电流充电系统[1]。电缆本体的两端分别通过电缆固定及保护装置分别与充电电连接器及充电桩连接；充电桩内部安装有依次连通的液体储存装置、循环泵、散热器，冷却液体从储存装置流出后依次流经液体管路、液冷电缆连接装置、功率触头、液冷电缆、接线端子、外置液体管路，经过循环泵流至散热器进行散热后再流入液体储存装置进行循环流转。
2、分析充电所用冷却液
2.1 常见冷却液及其参数
表1 常见冷却液的技术参数
2．2充电应用
电动汽车大功率充电的液冷方式主要有两种：一是，隔离式冷却。主要采用非绝缘性质的冷却液，为保证电气安全，需要在导体和冷却液之间设置绝缘材质进行隔离[2]；二是，浸没式冷却。实施方式为将带电导体完全浸没在绝缘性能良好的冷却液中[3]。
汽车冷却液
2．3主要特性
当采用隔离式冷却时，电动汽车大功率充电所用冷却液主要特性详细如下：一是，较大比热性。越大比热，同等质量流体，热量吸收则具更强能力，对充电的冷却效果更好；二是，化学稳定性。使用过程中，冷却液不会因受热分解而产生有毒性气体；三是，低粘度性。低温条件下维持较低粘度，则不会对其流动性产生影响，维持良好的流动阻力，实现正常流动；四是，良好化学兼容性。因冷却液会接触到电缆中的绝缘管道[2]、连接器的密封件、接头、隔离用的绝缘件、散热器、循环泵等部件，需要冷却液有良好的稳定性，不会与上述部件的材质产生化学反应从而产生绝缘不良或是泄漏现象，为电气性能和安全性提供保
证；五是，良好的环保性。电动汽车大功率充电所用冷却液，生物降解特性显著，不会危害到周边环境；六是，高闪点及低倾点性。冷却液实际使用温度若是达到限定范围，则遇明火瞬间着火，对充电的使用安全会造成威胁。
当采用浸没式冷却时，电动汽车大功率充电所用冷却液[3]主要特性包含着较大比热性；化学稳定性；低粘度性；良好兼容性；良好的环保性；高闪点及低倾点性；同时还需要有良好的绝缘性能，冷却液与带电导体直接接触，良好的绝缘稳定性与才能保证长期使用过程中的电气安全。
2.4参数分析及选型
一是，变压器油，其所具备特点集中表现为抗氧化良好性，还有良好绝缘性、导热性、低温流动特性等。变压器油适宜＜500KV变压器冷却、绝缘（或有着同等要求的电器设备）。黄河以北各地区用45#、黄河以南各地区用25#、长江以南各地区用10#。越大牌号，则低温环境下越具使用性能；二是，硅油，有着较高的拒水性、介电性质及热稳性优良、火灾危险及反应性低，无毒。硅油通常应用至个人护理类产品当中。工业领域当中，主要应用至镜头涂料、玻璃瓶、机械流体、电绝缘式流体当中。硅油粘度相对较宽，越低粘度，则越
具易燃性；三是，氟化液，绝缘性较好，材料极具兼容性，温度范围大，且不易燃、低毒性，不会产生臭氧破坏，呈高造价；四是，水乙二醇，比热容高，常用于燃油机动车的发动机冷却，但是不绝缘。
为更进一步开展电动汽车大功率充电所用冷却液的参数分析，选取45#变压器油、FC3283氟化液、-35℃水乙二醇、及201-50二甲基硅油为试验样品，开展低温试验的流动性验证分析，将上述样品分别装于试验瓶中放置于-40℃低温环境试验箱当中16h。经对比分析后可了解到，45#的变压器油呈粘度明显变化，瓶内压力无变化；FC3283氟化液这种冷却液无较大粘度变化，瓶内压力呈较大变化； 201-50二甲基硅油，其粘度较大变化，瓶内无较大压力变化；-35℃水乙二醇，则已被冻住，无法实现流动。
图1 -40℃低温测试结果
根据上述实验结果分别选取45#变压器油、201-50二甲基硅油灌注至液冷循环设备，并将整机包括液冷充电放置于高低温环境试验箱中分别进行-40℃低温、80℃高温高湿的工况运行模拟实验。实验结果表明45#变压器油、201-50二甲基硅油均可在-40℃低温和80℃高温环境正常运行，但处于-40℃低温环境时，两者均因粘度变大，冷却液的流速变慢，冷却能力下降，由于-40℃低温环境时，大电流产生的热量大部分已被环境低温带走，不会产生高温。