Антифриз в электромобилях: где он применяется и какими свойствами должен обладать
Антифриз, который мы привыкли называть охлаждающей жидкостью, используется практически в любом современном электромобиле. Интересно, что в некоторых автомобилях технически он является не только охлаждающей жидкостью, но и нагревающей, выполняя роль теплоносителя. Несмотря на то, что автопроизводители обычно говорят, что антифриз заливается на весь срок службы электромобиля и не требует замены, в некоторых случаях возникает необходимость выбрать подходящую жидкость для доливки или даже полной замены. В этой статье мы расскажем, что необходимо знать всем владельцам электромобилей.
Как известно из школьного курса физики, любой проводник нагревается от протекающего по нему электрического тока, а с ростом силы тока, выделение тепла растёт пропорционально квадрату силы тока. Конечно, прогресс не стоит на месте и коэффициент полезного действия электрических силовых агрегатов примерно в 2 раза выше, чем у ДВС, поэтому электромобили с низкой мощностью двигателей могут обходиться и без охлаждения антифризом. Но если мы говорим об электромобилях мощностью в сотни киловатт, то тепла они выделяют такое количество, что охлаждение воздухом уступает место более эффективному жидкостному охлаждению. По самым скромным оценкам такие электромобили могут генерировать десятки киловатт тепловой энергии, которую можно использовать с пользой.
Например, в электромобилях Tesla антифриз охлаждает электродвигатель и инвертор, а с помощью системы клапанов при необходимости он же может подогревать ячейки высоковольтной батареи. На самом деле это очень сложная система термального менеджмента, которая даже способна пропускать электрический ток через электродвигатель при неподвижном автомобиле для того, чтобы очень быстро разогреть антифриз и отправить его в батарею, чтобы сделать её температуру оптимальной для быстрой зарядки. Так же лишнее тепло от антифриза при необходимости можно использовать для климата в салоне электромобиля. И только в самом крайнем случае ненужное тепло будет сброшено на улицу через контур внешнего радиатора для охлаждения. Для охлаждения батареи в особо жаркую погоду может быть использован теплообменник, в котором фреон будет охлаждать антифриз исключительно в контуре высоковольтной батареи. Кроме того, в моторах некоторых особо производительных электромобилей используются даже принудительно охлаждаемые роторы, уплотнения которых требуют специальных смазывающих свойств от антифриза.
В чём основная опасность?
В настоящее время идёт процесс постепенного повышения ставок, где автопроизводители увеличивают рабочее напряжение высоковольтных батарей с изначальных 400 Вольт до 800 Вольт, а в самых мощных электромобилях и свыше 1000 Вольт. Это позволяет снизить ток в 2-3 раза, что в свою очередь исходя из законов физики снижает нагрев в 4-9 раз. Однако, есть одна проблемка. Независимо от уровня рабочего напряжения в процессе эксплуатации могут случаться различные неприятности, которые приводят к разгерметизации системы охлаждения и попаданию антифриза непосредственно на токоведущие части электрических установок, но чем выше напряжение, тем опаснее могут быть последствия разгерметизации. Чем лучше спроектирован электромобиль, тем ниже вероятность такого исхода, но в любом электромобиле, где есть антифриз, эта вероятность будет не нулевая.
Вы уже наверняка догадались, в чём основная опасность обычного антифриза. Да, большинство антифризов для ДВС – это условные проводники электрического тока. И нет, страшилки про то, как вас непременно убьёт током, если вы зальёте не тот антифриз, не имеют ничего общего с реальностью. Если даже по каким-то причинам случится пробой изоляции и ток потечёт не по проводам, как должен был, а по антифризу, то, во-первых, сразу сработают системы безопасности и машина попросится в сервис, а, во-вторых, основной ток будет течь по кратчайшему пути, в который вы точно никак не попадаете. Конечно, только если вы не горе-электрик, который полез своими руками туда, куда не следует лезть.
Рассматриваемая ситуация с утечкой сама по себе крайне опасна и в самом плохом случае может даже привести к самовоспламенению электромобиля. Возможно, использовать дистиллированную и деионизированную воду для электромобиля было бы даже безопаснее антифриза, но она, к сожалению, замёрзнет с наступлением первых холодов и просто разорвёт все силовые агрегаты электромобиля из-за своего значительного расширения при изменении состояния с жидкого на твёрдое. А кроме того, у воды ниже температура кипения, хуже смазывающие и антикоррозийные свойства. Поэтому и были придуманы специализированные химические составы для использования в качестве антифризов для электромобилей.
Ещё одна важная причина, почему в вашем электромобиле необходимо использовать именно тот антифриз, который прописан в спецификациях автопроизводителя, заключается в том, что существует несколько различных способов снизить электрическую проводимость антифриза. И поскольку полную замену антифриза с промывкой всех систем чисто физически сделать крайне затруднительно, смешивание несовместимых присадок и основ может привести к выпадению осадка, образованию гелеобразной массы, потери антикоррозионных свойств или ухудшению диэлектрических свойств. Да, в некоторых автосервисах не сильно заморачиваются по этому поводу и, например, спокойно льют антифриз G11 вместо G48 в те же Теслы. Нам известны случаи, когда эта смесь действительно работает, но неизвестно какие будут долговременные последствия, поэтому мы крайне не рекомендуем так поступать без крайней необходимости.
Важно понимать, что даже если вы используете оригинальный антифриз автопроизводителя, это совершенно не означает, что он подобно изолятору, совершенно не пропускает электрический ток. В случае, если произошла явная разгерметизация системы и антифриз куда-то ушёл из расширительного бачка, ни в коем случае не проверяйте места утечки на ощупь голыми руками. Наши замеры изоляционных свойств различных антифризов на пробой в лаборатории Electric Drive Lipetsk, показывают, что пока ни один из автопроизводителей не использует для этих целей абсолютно диэлектрические составы или иммерсионную жидкость.
Когда вам потребуется купить антифриз для электромобиля?
Если в вашем климате температура зимой может опускаться ниже -30 градусов, не лишним будет проверить концентрацию антифриза из бачка вашего электромобиля. Для этого можно воспользоваться морозильной камерой или специализированным проверочным инструментом. Для некоторых электромобилей, особенно импортированных из южных регионов, заводская заливка может привести к кристаллизации антифриза на сильном морозе. В случае, если на испытаниях ваш антифриз замёрз, потребуется рассчитать нужную пропорцию, слить часть антифриза и залить вместо него неразбавленный концентрат.
На сегодняшний день большинство производителей электромобилей не требуют от владельца контролировать уровень антифриза и даже скрывают расширительный бачок где-то в недрах подкапотного пространства под декоративными пластиковыми накладками. Тем не менее при каждом ТО требуется проверить уровни антифриза, прозрачность и наличие осадка или отложений в расширительных бачках. Да, да, бывает так, что их даже несколько в одной машине. В случае, если по какой-то причине потребуется доливка, то необходимо сверится с допусками в сервисной документации и долить указанный тип антифриза до требуемого уровня.
Несмотря на формулировку залито «на весь срок службы», существуют ситуации, когда какой-то компонент системы термального менеджмента электромобиля выходит из строя и требует замены. Это могут быть трубки, шланги, уплотнители, радиаторы, помпы (циркуляционные насосы), трёхходовые клапана, теплообменники, чаржеры, инверторы и электродвигатели. В процессе замены небольшое количество жидкости вытечет из системы. Отдельно стоит упомянуть батарею. Если по каким-то причинам потребовался демонтаж высоковольтной батареи с жидкостным охлаждением, то будьте готовы приобрести около 4-5 литров дорогого антифриза. Заливать обратно старый можно только в случае, если используемое в сервисе оборудование позволяет избежать утечек и загрязнения антифриза при его сливе и при этом у вас реально нет никакой возможности приобрести требуемый тип жидкости.
Не стоит пугаться, если вам показалось, что в автомобиле был синий антифриза, а у концентрата, приобретаемого в соответствии с допуском автопроизводителя, в параметрах указан зелёный цвет или наоборот. Во-первых, эти два цвета часто путают визуально, так как бывает, что используется сине-зелёный оттенок колера, во-вторых, даже если цвет реально не совпадает, но при этом допуски полностью совпадают, смешивать эти антифризы можно. Просто это хороший повод всё ещё раз перепроверить. Что касается красного антифриза, то как правило таким колером маркируется органические (карбоксилатные) антифризы, которые нельзя смешивать с остальными цветами. Однако далее начинается уже территория маркетологов, которые могут придумать хоть жёлтый, хоть фиолетовый антифриз любого типа. В таких случаях рекомендация одна – внимательно изучать допуски автопроизводителя перед покупкой.
Отдельного рассмотрения требует формулировка «весь срок службы», разные автопроизводители вкладывают в это понятие разный смысл. Кто-то определяет этот срок как 5 лет или 250.000 км, кто-то регламентирует даже 10 лет и 1 миллион километров. Но в среднем это будет около 7 лет. Если в инструкции на ваш электромобиль отсутствует уточнение этого понятия, то рекомендуем исходить из необходимости замены раз в 5 лет или 250.000 км в зависимости от того, что наступит раньше. Это поможет предотвратить возможное появление негерметичности уплотнений и образование коррозии в системе охлаждения. Для электромобиля это особенно актуально, так как в его конструкции зачастую присутствуют очень длинные и узкие каналы, которые могут быть полностью забиты в результате коррозии.
Важное уточнение
Если вы самостоятельно разобрались в допусках на ваш электромобиль и приобрели нужный концентрат, то уточните у производителя этого антифриза пропорции для разбавления. Без разбавления многие концентраты заливать запрещено, так как в максимально концентрированном виде их свойства ухудшаются. Разбавлять концентрат для применения в электромобилях можно только ДЕИОНИЗИРОВАННОЙ водой. Некоторые производители низкокачественной дистиллированной воды не гарантируют полного отсутствия примесей, которые могут резко увеличить проводимость воды.
Мы знаем, что найти качественную деионизированную воду может быть тяжело, поэтому в экстренной ситуации вместо антифриза можно долить в систему охлаждения электромобиля небольшое количество дистиллированной воды с ближайшей АЗС (до 1 литра в зависимости от температуры за бортом), но только чтобы доехать до сервиса. Это будет лучше, чем поездка «на сухую», доливка неподходящего типа антифриза или воды из-под крана, но гораздо хуже, чем транспортировка эвакуатором.
PS: Большинство электромобилей, которые приезжают к нам на обслуживание в Electric Drive Lipetsk, требуют программного запуска специальной сервисной процедуры прокачки антифриза после любых манипуляций с компонентами системы термального менеджмента для того, чтобы избежать образования воздушных пробок. Поэтому простая доливка антифриза до нормального уровня в расширительном бачке не гарантирует отсутствия проблем. В настоящий момент времени одна из самых распространённых и дорогих поломок, связанных с воздушными пробками в системе охлаждения - это перегрев и выход из строя платы автопилота в современных Tesla Model 3/Y. Да, это может звучать странно, но электронные чипы в нём охлаждаются тем же антифризом! Впрочем, подробнее об этом электромобиле мы расскажем уже в другой статье.
