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傳統(tǒng)燃油車和電動汽車的冷卻系統(tǒng)有什么不同?

燃油車的熱管理有三個任務[1]:發(fā)動機冷卻、變速箱冷卻、乘員艙制冷/制暖

電動汽車的熱管理三個任務:電機冷卻、乘員艙制冷/制暖、動力電池冷卻/加熱

燃油車的冷卻方式基本成熟了,發(fā)動機水冷、變速箱油冷、乘員艙制冷用空調、制暖用發(fā)動機余熱。正因為太成熟了,合資車企與供應商已形成了聯(lián)盟,前4名供應商占總市場規(guī)模的55%左右,基本上沒中國廠商什么事:

與之相比,電動車的冷卻方式一直在進化:

  • 電機冷卻:從水冷到油冷。
  • 電池冷卻:從風冷到水冷,也有冷媒冷卻;更為重要的是冷卻管路設計,是與電池包設計深度結合在一起的。
  • 座艙冷卻:空調,這個與燃油車一致。
  • 座艙制暖:從PTC加熱到熱泵空調,輔以電機余熱。
  • 電池加熱:PTC加熱或電機余熱。

一、電池冷卻

電池冷卻,涉及到電池安全與壽命,置關重要。

最早的時候,電池采用風冷,暫且不提。后來普遍上了水冷,采用的是電池包底部冷卻的方式。例如,嵐圖琥珀電池采用的是側面隔熱+底部散熱的方案,電芯之間填充了有機硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑的復合材料。

俗話說「堵不如疏」,與其嚴防死守單個電芯熱失控的熱量傳遞,不如想辦法趕緊把熱量給散出去。彈匣電池在方形電池的較小側面設計了導熱結構,相當于一定程度上增加了底部水冷板的散熱面積。至于較大的側面,采用了網(wǎng)狀納米孔(nano-porous)隔熱材料。

至此,我們可以發(fā)現(xiàn)一個問題:既然散熱如此重要,為什么不在方形電芯的最大側面設計散熱,而只在底部用水冷板隔靴搔癢呢?原因無它,技術難度太大。

麒麟電池捅破了這層窗戶紙,大膽地采用了側面水冷散熱&隔熱+較小側面隔熱的方案。

這種側面冷卻方式,有點像很早之前的通用汽車電芯之間的“毛細血管”冷卻。只不過麒麟電池冷卻效果更好、集成度也更高。

二、熱泵空調

雖然問的是冷卻系統(tǒng),但電動汽車的熱泵空調還是值得說一下的。在冬季較冷的情況下,與PTC制暖相比,熱泵空調可以顯著降低能耗:

自2013年以來,熱泵空調陸續(xù)有車企開始用。真正說普及起來,還是2020年之后以特斯拉Model Y用上熱泵空調為標志:

從消費者的角度來看,只能區(qū)分有/無熱泵空調。實際上,熱泵空調的效果發(fā)揮好壞,很大程度上還取決于整車的熱管理管路的設計。從特斯拉熱管理的進化過程,我們可以看出整個行業(yè)的進步趨勢:

第一代:

第二代:

第三代:

第四代:

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