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    特科多:為汽車提供更好的發動機冷卻液和新能源及電子系統熱管理系統液解決方案

    2022(第七屆)中國潤滑油技術創新及行業發展論壇
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    摘要:特科多作為專業制造汽車工業化學品和添加劑的國際公司,緊隨世界汽車工業發展最新趨勢,為新能源汽車和新型傳統汽車提供全方位的Tecnofluid TF發動機冷卻液和新能源及電子系統熱管理系統液解決方案,以前沿的產品方案和強大的技術支持,服務全球及中國客戶。
    前言:傳統汽車發展至今,已分化為新能源汽車和新型傳統汽車兩大類。按節能環保的要求,新型傳統汽車具備整車輕量化、發動機高效化和傳統系統先進化三大技術特征。同時,在此基礎上支撐新能源汽車的發展。傳統燃油車與新能源汽車的熱管理系統組成具有顯著的差異性,因此,須使用對應的熱管理系統液解決方案以滿足其不同需求。
     
    特科多作為專業制造汽車工業化學品和添加劑的國際公司,緊隨世界汽車工業發展最新趨勢,為新能源汽車和新型傳統汽車提供全方位的Tecnofluid TF發動機冷卻液和新能源及電子系統熱管理系統液解決方案,以前沿的產品方案和強大的技術支持,服務全球及中國客戶。
     
    特科多作為專業制造汽車工業化學品和添加劑的國際公司
     
    傳統汽車行業
    熱管理系統液解決方案
     
    應用于車輛的燃料內燃機被稱為發動機,是把燃料,包括煤炭、重油、煤油、柴油、汽油、石油氣、天然氣等碳氫燃料,在機體氣缸內與空氣混合,經過爆炸燃燒膨脹推動活塞輸出功率的動力設備。燃料的熱效率要被排氣、冷卻、摩擦和泵氣等過程分流,發動機有效輸出功率占消耗燃料的能量的百分比為發動機熱效率,是發動機的核心問題,發動機熱效率越高,發動機的碳排放越低。
     
    為了提升傳統發動機熱效率,降低碳排放,發動機廠家在燃燒技術、智能控制技術、熱管理系統優化技術、材料技術和燃料等方面都做了極限的發展。
     
    汽油發動機的熱效率方面,例如,在比亞迪全新的DM-i平臺的加持下,通過阿特金森循環、EHS電混系統、高功率電機、刀片電池一起發力,熱效率達到前無古人的43.04%。柴油發動機的熱效率方面,例如,濰柴WP13H發動機通過協同燃燒技術、協調設計技術、排氣能量分配技術、分區潤滑技術和智能控制技術五大專有技術,熱效率提升至50.26%,是全球首個熱效率超過50%的柴油發動機,意味著過半的熱能都被轉化為動能,使發動機柴油消耗降低了8%。
     
    傳統汽車發動機的發展,給汽車熱管理系統以及汽車熱管理系統液帶來了全新的挑戰。
     
    熱管理技術最早由美國載人空間站提出,在上世紀80年代,該技術是由國外一些汽車公司引入到發動機開發中的概念。發動機熱管理技術是通過冷卻策略控制改善發動機冷起動暖機速度,從而降低發動機冷起動工況油耗和排放的關鍵技術。發動機熱管理系統主要由水泵、發動機水套、節溫器、暖風、散熱器及管路等部分組成。傳統汽車發動機熱管理技術的發展,集中在既確保發動機大負荷工況的可靠性,又可以縮短冷起動暖機的時間,從而達到降低冷起動油耗和排放的效果。與此相對應的是,汽車熱管理系統液的發展,集中在更加環保安全、更高熱穩定性、更高的使用壽命、更好鋁合金和鎂合金的保護的水二元醇基冷卻液。
     
    傳統發動機熱管理技術發展包括:
    電子節溫器技術:通過ECU發送信號加熱電阻來實現石蠟加熱膨脹,從而開啟冷卻大循環。與傳動的節溫器相比,電子節溫器的響應更快、溫度調節范圍更寬,在同一車型經過試驗證實,由傳統節溫器更換成電子節溫器后中小負荷工況可實現2%-6%的節油效果。
    電動水泵技術:電動水泵也可以與電子節溫器配合使用,以達到更好的冷卻控制效果,實現快速暖機。
    分體冷卻技術:通過兩個傳統節溫器,冷卻液通過單獨的通道分別進入缸體和缸蓋,實現了缸體、缸蓋水溫的單獨控制,實現了冷起動階段的快速暖機。
    智能熱管理技術:通過智能熱管理模塊將暖風、機油冷卻器、大循環單獨控制,采用球閥結構取代了傳統節溫器的蠟塊結構,通過熱管理模塊控制,可以使發動機在低速、低負荷工況冷卻液溫度控制在107℃,而在高速、大負荷將冷卻液溫度控制在85℃,既保證了發動機低速低負荷的水溫,又可以降低發動機高速大負荷時熱負荷及爆震風險。
     
    對于熱管理系統冷卻液的要求包括:
    ●更高的熱穩定性:要求在2個大氣壓下的沸騰保護能力,高的工作溫度在130℃;
    ●低灰分的要求:低潛在固體沉積物生成,避免金屬沖蝕;
    ●更好導熱性能:避免厚的腐蝕抑制層生成,傳統強氧化性或者沉積型腐蝕抑制劑不再使用;
    ●弱堿性:PH在7.5-8.5,對鋁合金軟金屬的保護性更強;
    ●高儲備堿值:RA>5.0,保證更長的使用周期內有效的PH值保持;
    ●更多的材料適應性。
     
    針對以上傳統汽車發動機熱管理技術的新要求及新趨勢,特科多提供了豐富的具有競爭力的適用產品與技術方案。(圖表1)
     

     
    新能源汽車行業
    熱管理系統液解決方案
     
    當前,新能源汽車發展勢頭迅猛,未來將成為汽車行業主流。相對于傳統燃油汽車而言,新能源汽車整車的熱管理更多的是集中與汽車發動機上的熱管系統上,而新能源車上整車熱管理與傳統燃油汽車的熱管理概念有巨大的差異,一般電動汽車的熱管理必須統籌規劃整車上的“冷”與“熱”,提高能源利用率,保證整車續航。傳統燃油車熱管理系統核心零部件包括水泵、節溫器、風扇、散熱器、空調機械壓縮機、冷凝器、中冷器、EGR冷卻器等。新能源汽車熱管理系統相對于傳統燃油車多出了電機電控系統冷卻和電池熱管理系統,核心零部件換熱器、電池冷卻板、電子膨脹閥、電子水泵、水暖 PTC、電動壓縮機、冷凝器、風扇、電子膨脹閥、蒸發器等,因此對相關部件需求也進一步增加。
     
    新能源汽車熱管理技術路線主要有風冷、液冷、直冷和相變材料四種,其中液冷是主流趨勢。根據冷卻液的循環系統分為浸入冷卻系統和間接冷卻系統。間接冷卻系統與電極沒有接觸,沒有電導率要求,一般使用低灰分高熱穩定性高傳熱性能的水二元醇基冷卻液。浸入式冷卻系統要求冷卻液的電導率低于2.0us/cm,目前市場上有在使用氟化烴類、聚烯烴類和二元醇類低電導率冷卻液?,F在,比亞迪的刀片電池冷卻液和氫燃料電池冷卻液要求使用低電導率冷卻液。
     
    在新能源汽車中,純電動BEV和混合電動PHEV汽車熱管理系統液,各有自己不同的性能要求?;旌蟿恿ζ囀侵杠囕v驅動系統由兩種或兩種以上動力系統聯合組成,現在主流的混合動力電動汽車可以分為插電式混合動力和燃料電池混合動力。由于燃料電池成本較高,技術不成熟等原因,插電式混合動力新能源車成為了市場上最普遍的車型。插電式混合動力新能源車由發動機和電池組提供動力系統,比傳統汽車多了一路電池組驅動系統,比純電動BEV汽車多了發動機,因此相較于單純由發動機冷卻循環系統或者純電動汽車,插電式混合動力新能源車的冷卻系統更復雜:混合動力汽車的熱管理系統主要由發動機和電機電控冷卻子系統、變速箱冷卻子系統、電池冷卻子系統和空調子系統組成?;旌蟿恿ζ嚨膭恿﹄姵厝萘枯^小,發熱量不大,因此混合動力汽車的電池冷卻方式多采用風冷方式,風冷系統主要由冷卻風道、風機、電阻絲組成?;旌蟿恿ζ嚨闹饕獰峁芾硇枨髞碜园l動機、電機和電機控制器,這些零部件的冷卻主要采用液冷方案,根據搭載車型的結構組成一個或多個冷卻回路。
     
    特科多針對混合動力PHEV汽車熱管理系統,推出了頂級冷卻液復合劑VLV,滿足VW TL774L規格要求,采用了對鋁合金腐蝕抑制能力最佳的磷、硅雜化的有機酸抑制劑體系,耐受溫度高,使用里程長。
     

     
    氫燃料電池的熱管理系統是將電堆反應生成的熱量排出系統外,使電堆維持在最適宜的溫度工作。氫燃料電池熱管理系統相比傳統燃油發動機而言,主要面臨兩個較大的挑戰:一是零部件離子釋放的控制,在熱管理系統的零部件中,中冷和散熱器較容易釋放離子,導致冷卻液電導率升高,進一步影響到系統的絕緣。目前主要緩解該問題的方式是零部件增加清洗工藝,但按照當前的狀態,清洗往往需要很長時間,影響生產節拍,同時清洗的效果也有限,無法避免離子的長期釋放。未來探索新的生產工藝、更合理的系統設計都將有助于改善相關的問題。二是散熱效率需要提高。一般而言,在相同的車輛運行條件下,氫燃料電池的散熱量比傳統燃油發動機大10%-20%左右,但燃料電池系統的運行溫度較低,與環境的溫差較小,這導致了燃料電池對散熱要求相比傳統車高了很多。除了增加散熱面積外,更優的散熱器設計,更合理的進氣格柵設計,更高的電堆效率都將有助于解決散熱困難的問題。更好的熱管理系統有助于提高氫燃料電池系統的使用壽命,同時更合理的熱量綜合利用有利于系統的節能減排。相信隨著氫燃料電池行業的發展,相應的熱管理技術將面臨更多的機遇與挑戰,也將進入一個嶄新的發展階段。
     

     
    TECNOCELL 50是乙二醇基含非離子緩蝕劑的冷卻液,具有非常低電導率。其是調制好的即用型冷卻液,不需要外加水分??梢杂?5℃電導率不大于2μS/cm的蒸餾水或者去離子水稀釋。添加水后腐蝕性會有所降低,但是添加量不能超過10%。添加乙二醇會改善防凍性能,但是也會削弱防腐蝕能力。TECNOCELL 50采用了非離子型緩蝕劑,保證了冷卻液在長期使用中的很低的電導率,保證了燃料電池系統電的安全性,減少了能量損失。即使燃料電池系統的離子交換樹脂失效,本品依舊保持了比競品更好的長周期低電導率。
     
    特科多Tecnofluid TF發動機冷卻液和新能源及電子系統熱管理系統液解決方案, 滿足歐美中等國家標準和OEM最新技術規格的要求,包括:歐洲Ⅴ,Ⅵ排放標準發動機的超長壽命雜化有機酸型冷卻液復合劑;PHEV、BEV、HEV混合動力和純電動新能源汽車的熱管理系統液復合劑;氫燃料電池熱管理系統液成品和復合添加劑;歐Ⅲ,Ⅳ排放標準的發動機的長壽命有機酸型冷卻液復合劑;天然氣、氫氣等新能源發動機的高耐熱穩定性冷卻液復合劑;售后市場機動車發動機的長效環保低硅冷卻液復合劑;特種工況發動機的高沸點低蒸汽壓冷卻液復合劑;電子、電動、太陽能系統特種冷卻液復合劑;食品機械冷卻液復合劑。
     
    結語:全球汽車工業飛速發展,為汽車零部件及其配套油液帶來了諸多新型挑戰。特科多與時俱進,不斷創新升級產品與技術,服務冷卻液、制動液和潤滑劑制造商,更好的冷卻、制動和潤滑,讓汽車安全奔馳更久遠!
     
    演講嘉賓:萬書曉 總經理
    演講主題:傳統發動機與新能源車輛熱管理系統液的技術發展
     
    會議預告:
    特科多添加劑(深圳)有限公司即將出席10月23-24日廣州·中心皇冠假日酒店舉行的“2022(第七屆)中國潤滑油技術創新及行業發展論壇” 并發表主題演講,歡迎蒞臨現場,與特科多共同探傳統發動機與新能源車輛熱管理系統液的技術發展。
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