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本文轉(zhuǎn)自微信公號(hào)“中國(guó)汽車(chē)報(bào)”

夜幕中愛(ài)車(chē)爆燃起沖天大火，如果你是車(chē)主，心不會(huì)痛嗎？當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月3日凌晨2點(diǎn)，一臺(tái)特斯拉Model S在舊金山的私人車(chē)庫(kù)里又發(fā)生了自燃。之前的4月21日晚，上海某小區(qū)地下車(chē)庫(kù)中一輛特斯拉Model S猛烈自燃，燒剩一堆骨架。

更有甚者，今年2月，一輛特斯拉Model S在美國(guó)佛羅里達(dá)州撞樹(shù)起火，車(chē)主身亡。2018年5月，美國(guó)佛羅里達(dá)州一輛特斯拉Model S在發(fā)生碰撞后自燃，車(chē)內(nèi)前排兩人葬身火海。

據(jù)公開(kāi)報(bào)道，僅2018年以來(lái)，就有包括特斯拉等多個(gè)品牌電動(dòng)車(chē)發(fā)生自燃。電動(dòng)車(chē)究竟怎么了？還能不能好好玩了？

“很多電動(dòng)車(chē)自燃的主要原因，很大程度上都是因?yàn)殡妱?dòng)車(chē)電池?zé)崾Э剞D(zhuǎn)為熱蔓延造成的事故?！庇浾卟稍L的多位業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)為。通俗點(diǎn)講，熱失控就是保護(hù)電池穩(wěn)定的熱管理系統(tǒng)因設(shè)計(jì)缺陷等原因失靈，導(dǎo)致電池過(guò)熱發(fā)生自燃。

誰(shuí)來(lái)從源頭管住自燃

“電動(dòng)汽車(chē)安全的核心是電池安全。通過(guò)嚴(yán)格的熱管理系統(tǒng)，對(duì)電池在不同情況下進(jìn)行管理，技術(shù)上如今已不再是難題?！?strong>中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任歐陽(yáng)明高所言，強(qiáng)調(diào)的就是新能源汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)。

如同人的體溫基本維持在37℃左右、過(guò)高就是發(fā)燒生病一樣，如今的新能源乘用車(chē)，多數(shù)使用的是三元鋰電池，一般的三元鋰電池，充電溫度為0℃到45℃之間，放電溫度為-40℃到60℃之間。只有在最佳溫度下，電池才能安全發(fā)揮最大的工作效率。

一般而言，新能源汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)主要包括四部分：電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)、汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)、電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)、減速器冷卻系統(tǒng)。

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)就是通過(guò)技術(shù)手段，對(duì)電池在不同情況下進(jìn)行散熱、加熱、隔熱，讓電池始終處于45℃以內(nèi)的正常工作狀態(tài)，即便電池組中有個(gè)別電池出現(xiàn)溫度過(guò)高的情況，熱管理系統(tǒng)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，通知操作人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)。

電動(dòng)車(chē)的核心技術(shù)看電池，電池的核心技術(shù)看熱管理。當(dāng)今的熱管理技術(shù)不僅涉及硬件，也涉及軟件算法。熱管理系統(tǒng)的技術(shù)水平，不僅關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)的安全性，也直接影響到續(xù)駛里程的表現(xiàn)。

熱管理系統(tǒng)哪家強(qiáng)

正如人們?nèi)缃窀雨P(guān)注自身的健康狀況一樣，熱管理作為新能源汽車(chē)安全與性能提升的核心之一，重要性越來(lái)越凸顯，而其市場(chǎng)空間亦隨著汽車(chē)電動(dòng)化時(shí)代的來(lái)臨持續(xù)增大。

面對(duì)這一誘人的市場(chǎng)蛋糕，跨國(guó)零部件企業(yè)誰(shuí)也不會(huì)松手，其中，馬勒、法雷奧、大陸等“實(shí)力派”更是在這方面大力投入，紛紛研發(fā)自己的新能源車(chē)熱管理系統(tǒng)新技術(shù)。今年4月的上海車(chē)展上，這幾家亮出的新產(chǎn)品就吸引了業(yè)界的眼球。

“在馬勒目前的業(yè)務(wù)板塊中，熱管理和機(jī)電一體化將是未來(lái)重要的增長(zhǎng)因素，目前馬勒在中國(guó)約40%的銷(xiāo)售收入來(lái)自熱管理和機(jī)電一體化業(yè)務(wù)，而隨著電氣化技術(shù)的發(fā)展，這一比例將會(huì)逐步提升?！?strong>馬勒集團(tuán)管理董事會(huì)主席兼首席執(zhí)行官J?rg Stratmann博士在現(xiàn)場(chǎng)向記者表示，因此在熱管理及機(jī)電一體化創(chuàng)新研發(fā)方面，馬勒近年的投資力度將不斷加大。

事實(shí)上，馬勒憑借其在熱管理領(lǐng)域的技術(shù)積累，通過(guò)智能化高效利用和管理電動(dòng)車(chē)電池系統(tǒng)，提升電池的生命周期和續(xù)航里程。同時(shí)，馬勒的熱管理系統(tǒng)還可以利用系統(tǒng)中的熱泵將電池、牽引電機(jī)和電力電子這些元件產(chǎn)生的熱能集中起來(lái)為車(chē)廂供暖，從而在保證舒適性的同時(shí)不影響電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程。此外，馬勒還推出了針對(duì)氫燃料電池的熱管理系統(tǒng)。氫燃料電池對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸來(lái)說(shuō)潛力明顯，相較于鋰電池的純電動(dòng)車(chē)，它的續(xù)航里程和體積都有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且馬勒的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于美國(guó)尼古拉卡車(chē)公司，他們憑借馬勒的熱管理系統(tǒng)技術(shù)，還聯(lián)合開(kāi)發(fā)了Nikola Two氫燃料電池卡車(chē)。

法雷奧的熱管理系統(tǒng)，創(chuàng)新的熱泵系統(tǒng)提升了電池使用效率。其采用制冷劑將空氣能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，對(duì)車(chē)艙進(jìn)行有效加熱、制冷與除霧的同時(shí)，將能量消耗對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的影響減至最小。隨著全新技術(shù)升級(jí)，法雷奧熱泵系統(tǒng)可極大優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，將冬季與夏季的行駛里程分別提高30%、20%。法雷奧熱泵系統(tǒng)為用戶提供了更大的自由度，減輕了里程焦慮，做到了魚(yú)與熊掌可以兼得。

大陸集團(tuán)的熱管理系統(tǒng)，采用了新型多通閥－冷卻液流量控制閥新技術(shù)，以更節(jié)能的方式控制整車(chē)加熱和冷卻需求。首批應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的新產(chǎn)品計(jì)劃于2019年底在中國(guó)開(kāi)始量產(chǎn)。此外，大陸集團(tuán)將為包含熱泵系統(tǒng)的純電動(dòng)車(chē)提供二氧化碳管路，在冬季駕駛中提供更加良好的駕駛環(huán)境。二氧化碳管路利用不破壞臭氧層的天然制冷劑，助力環(huán)保的同時(shí)極具性價(jià)比，特別是在中高緯度的低溫地區(qū)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)有明顯的增程效果。

“搭載大陸集團(tuán)的熱管理技術(shù)之后，在相同的-10℃低溫下，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力能夠提高25%左右。就算是不經(jīng)常給電池充電或充電不完全，也可依靠熱管理技術(shù)延長(zhǎng)電池的使用壽命?！?strong>大陸集團(tuán)動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)事業(yè)部負(fù)責(zé)人Wolfgang Breuer表示。

由此看來(lái)，各大企業(yè)提出的熱管理系統(tǒng)技術(shù)是各有千秋，難以說(shuō)誰(shuí)是最好，但各企業(yè)的努力都是為了更好。

發(fā)展之路充滿挑戰(zhàn)

新能源車(chē)電池的安全焦慮、里程焦慮、壽命焦慮，都與動(dòng)力電池密不可分。而抓住動(dòng)力電池這個(gè)關(guān)鍵之“手”，就是熱管理系統(tǒng)。就電池降溫的冷卻方式而言，在用的主要有風(fēng)冷和液冷兩種方式。目前新能源乘用車(chē)廣泛采用電池液體冷卻技術(shù)，如特斯拉和寶馬i3新能源車(chē)等。液冷技術(shù)通過(guò)液體對(duì)流換熱方式將電池產(chǎn)生的熱量帶走，液體換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度快，對(duì)降低最高溫度、保持電池組溫度一致性效果更好，相較于風(fēng)冷，液冷方案更易實(shí)現(xiàn)余熱回收。相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)量產(chǎn)的純電動(dòng)車(chē)液冷的使用率呈上升態(tài)勢(shì)。

除了當(dāng)前大量使用的三元鋰電池，作為發(fā)展方向的氫燃料電池、固態(tài)電池，也都需要適宜的工作溫度，如氫燃料電池工作溫度要求一般為60℃到120℃，固態(tài)電池工作溫度要求一般為60℃到80℃，這對(duì)熱管理系統(tǒng)技術(shù)提出了更高的要求，帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，目前新能源汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)一是電動(dòng)壓縮機(jī)，二是低溫?zé)岜?，三是新一代制冷劑。在制冷劑方面，隨著各國(guó)一系列環(huán)保新政策頒布、特別是歐盟指令2006/40/EC的生效，環(huán)保型制冷劑將代替原有的R134a。但是，如果制冷劑采用R744，整個(gè)制冷系統(tǒng)的內(nèi)部工作壓力將會(huì)顯著升高。雖然通過(guò)縮小內(nèi)腔體積、材料加厚進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化后，換熱器可以實(shí)現(xiàn)足夠的承壓能力，然而壁厚的增加必然會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器重量的增加，同時(shí)電池外殼也需要更高的強(qiáng)度來(lái)抵御高溫下的熱膨脹，這些又會(huì)對(duì)換熱器鋁材提出更高的強(qiáng)度要求。

2018年，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售超過(guò)200萬(wàn)輛，其中一半在中國(guó)。當(dāng)前，新能源汽車(chē)正處于飛速發(fā)展之中，而熱管理系統(tǒng)作為新能源車(chē)的核心技術(shù)之一，成為國(guó)內(nèi)外企業(yè)角逐的“競(jìng)技場(chǎng)”。誰(shuí)擁有更好的熱管理系統(tǒng)，誰(shuí)就擁有更強(qiáng)的定價(jià)話語(yǔ)權(quán)和市場(chǎng)主動(dòng)權(quán)。

“把新能源汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)做好了，就為解決電動(dòng)汽車(chē)的安全焦慮、里程焦慮打下了基礎(chǔ)?！?strong>北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授其魯向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示，絕不能對(duì)發(fā)生的事故、存在的問(wèn)題麻木不仁，置若罔聞。我們必須加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐，通過(guò)技術(shù)突破，拿出更安全、更可靠的產(chǎn)品，打消用戶對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)品的種種焦慮，讓新能源汽車(chē)更安全、更便捷。

是呀，熱管理系統(tǒng)做好了，也許真的就不會(huì)有人再說(shuō)：“買(mǎi)電動(dòng)車(chē)嗎，易自燃的那種?！?