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浅析新能源纯电动汽车用冷却液

摘要

冷却液作为新能源纯电动汽车电驱热管理系统、空调制热系统、电池热管理系统的能量传递介质，在整车热管理系统中起到了非常重要的作用。本文介绍了冷却液在新能源纯电动汽车中的应用与工作原理，阐述了冷却液的关键性能指标及选型原则，并对冷却液在新能源纯电动汽车上的发展与应用进行了展望。

20世纪末期，随着全球石油资源日趋枯竭，大气环境污染日益严重，以及温室效应凸显，人类社会与经济的可持续发展受到了不容忽视的影响。为了应对能源危机，减少碳排放，我国提出2030年达到碳达峰，2060年达到碳中和。碳中和最关键的即为减少二氧化碳的排放量，而传统汽车以化石能源为动力，不利于推进碳中和。

随着社会和经济的发展，汽车产业快速发展。至2021年，我国汽车销量已达到2198万辆，目前我国已成为全球最大汽车产销国，且汽车保有量在不断攀升。但随着全球能源及环境问题的不断突出，各种资源和能源面临枯竭。作为二氧化碳排放及石油消耗的大户，汽车对能源的消耗量也在逐年增加，传统汽车不仅对能源需求大，同时也存在着很大的浪费，因此汽车面临着革命性的变革，发展新能源汽车已成为各国的共识，我国更是将其纳入到了七大战略性新兴产业中。同时，发展新能源汽车是发展低碳经济的必然路径，更是推进碳中和的重要途径。而作为新能源汽车的一种，新能源纯电动汽车更是发展迅速，2013年~2018年，全球轻型电动汽车保有量从不到50万辆增加到540万辆，各国更是出台了一系列减排法规及标准来推动电动汽车产业发展。同时，目前已有多个国家批准了EV30@30运动，承诺2030年实现电动车市场份额达到30%。

相比于传统燃油汽车而言，新能源纯电动汽车的空调、电驱与电池三大热管理系统中都可能会应用到冷却液，作为整车热管理系统的冷却介质，其性能将会直接影响到整车热管理系统的效率与性能，因此冷却液的选型和应用显得十分重要，越来越受到新能源纯电动主机厂的重视。

1、冷却液简介

冷却液又称防冻液，指以防冻剂、缓蚀剂等原料复配而成的，用于冷却系统中，具有冷却、防腐、防冻等作用的功能性液体。其主要功能为带走发动机或其他机械在工作时产生的热量，从而保证发动机及其他机械的正常运行。对于新能源纯电动汽车而言，其没有发动机，主要依靠动力电池提供动力，因此冷却液在新能源纯电动汽车内进行循环时，其主要是和电驱热管理系统、空调热管理系统及电池热管理系统进行热交换，以保证零部件在合理的工作温度区间，防止系统过冷或者过热。主机厂在冷却液产品开发过程中，需要考虑以下几个方面的性能指标。

1.1防冻的性能

作为冷却液首要功能，冷却液可以防冻，即防止在寒冷天气停车时冷却液结冻而胀裂散热器和系统中其他零部件。当环境温度在零度以下时，冷却系统中的水达到冰点凝结成冰而膨胀，冷却系统中的零件就会有被胀裂的风险。由于冷却液冰点一般在-25℃以下，比水的冰点低很多，因此在冷却系统中加入冷却液可以很好预防零件被胀裂。

1.2热交换的性能

对于传统燃油汽车而言，冷却液主要发挥冷却功能，汽车在运行过程中，发动机高速运转，释放出大量的热能，若发动机长期处于高热量环境，不仅会影响发动机的寿命，还会对整车性能产生极大的影响，因此要使用冷却液对发动机进行降温，从而保证其正常工作。

对于新能源纯电动汽车而言，冷却液主要发挥热交换功能，其不仅为冷却介质，还为加热介质。冷却功能主要服务于为电池热管理系统和电驱热管理系统，加热功能主要服务于电池热管理系统和空调制热系统。冷却液的冷却功能主要表现为带走电池及电驱工作时产生的多余热量。动力电池作为新能源纯电动汽车的动力源，在汽车充放电过程中会产生大量的热量，若产生的热量不能被及时带走，会导致动力电池长期在高温情况下工作从而使其容量衰减和寿命降低，严重时可能会产生热失控。因此需要冷却液及时带走动力电池在充放电过程中产生的热量，使其保持在合适的温度区间。电驱在工作过程中高速运转，也会产生大量热量，从而需要冷却液对其进行散热。相比于传统燃油汽车，冷却液在新能源纯电动汽车中还作为加热介质服务于电池热管理系统和空调制热系统。低温条件下，负极的嵌锂动力学条件变差及电池活性将会明显减弱，造成充电速率较小及充电电量较常温环境有所降低。因此需要通过冷却液作为加热介质对电池进行加热，使其保持在合适的温度区间，从而提升整车的充电速率及续航里程。同时，由于纯电动汽车无内燃机，为了实现空调制热模式，需要对冷却液进行加热，从而把热量传入乘员舱。

因此，不论是传统燃油汽车还是新能源纯电动汽车，在冷却液产品的选型与开发时，均需要其具备良好的热交换性能。

1.3防水垢的性能

对于汽车而言，水垢对其危害性非常大，水垢导热系数十分小，是铸铁的1/25，黄铜的1/50[3]。对于传统汽车而言，若冷却管路中有了水垢，冷却液的热传导性会大大降