新能源汽车的热管理系统犹如一位管家,负责维持电池在最佳工作温度(20-40°C)以延长其寿命,预防过热或过冷问题。它还负责冷却电机和电控系统,保障动力稳定,并为乘客舱调节温度,确保舒适同时降低能耗影响续航。 如今,这位“管家”也在不断升级。集成式热管理系统将电池、电机、电控和座舱的热管理整合,提升了能量利用效率;热泵技术在低温环境下表现优异,减少了对续航的影响;相变材料(PCM)和液冷技术的应用进一步提高了电池热管理效率;智能热管理系统结合大数据和AI,实现了实时监控和优化;余热回收技术则将电机和电控系统的余热用于加热座舱或电池,提升了能源利用效率。
这位“全能管家”日益智能化、高效,成为新能源汽车中不可或缺的技术支柱。
下面我们来分析一些新能源热门车型的热管理系统工作原理。
01
小米SU7
小米SU7的热管理系统引入了行业领先的“高效双模热泵”技术,这一创新融合了直接式和间接式两种热泵工作模式,旨在克服电动汽车在低温环境中的性能挑战。该技术的核心优势在于,即使在极低的外界温度下,也能有效地从环境中提取热量,为车内提供温暖。直接式热泵直接向乘员舱供应热量,大幅提升了传热效率;而间接式热泵则通过板式换热器作为冷凝器,将压缩机产生的高温高压制冷剂气体与低温冷却液进行热交换,产生的高温冷却液能够满足多种加热需求。
此外,小米SU7还搭载了三热源逐级加热技术,系统能够根据不同的环境和操作条件智能选择最合适的加热方式,进一步优化热管理效率。在电池热管理方面,小米SU7采用了电芯倒置技术,不仅提升了电池的安全性,还能在极端情况下保障乘员舱的安全。电池包内部采用了多层物理和绝缘防护,以及定制的主动冷却技术,确保了行业顶级的散热和隔热性能。
为了提升综合散热效率,小米SU7的热管理系统采用了自研散热系统和创新的转子散热设计,有效降低了最高温度,增强了散热效果。这些技术的综合运用,确保了小米SU7在低温环境中依然能够保持卓越的续航能力、快速充电以及空调升温速度,有效解决了电动汽车在冬季使用时普遍面临的问题。
02
问界M5
问界M5的热管理系统融合了多项先进技术,以应对电动汽车在不同环境下的性能挑战。该系统包括热泵空调系统与水冷板控制模组的结合,主要用于为动力电池提供高温散热功能,这种整合不仅减少了冷却液的使用量,还能在复杂的结构中实现不同高温散热系统和低温预热系统能量的补偿或切换,同时通过尽量少的多通阀体来平衡系统的可靠性。问界M5的电池热管理系统采用智能液冷液热技术,保持电池温度在25-35摄氏度,确保电池包处于最佳工作温度,从而保障车辆驾驶性能。在高温环境下,问界M5还进行了直流快充整车热管理控制技术的测试,涉及不同分系统的冷却液如何携带热量和冷量,并通过热成像器材直观展现。问界M5取消了传统的机械水泵及附属轮系,改用全电动化的电子水泵,为缸盖和缸体提供精准散热,降低热损失,提升燃油效率。这些技术的综合应用使得问界M5在保持优异性能的同时,能有效应对不同环境下的热管理挑战。
03
比亚迪宋
比亚迪宋的热管理系统融合了先进技术,确保了车辆在各种环境下的舒适性与效率。该系统的工作原理主要依赖于一套高效的空调与热管理组合。在制热模式下,系统巧妙地调节冷热空气的比例,加热车内空气并循环,从而提升并维持车内温度。当车辆启动,热管理系统立即捕获发动机产生的热量,并将其引导至车内,同时,电动PTC暖风芯作为辅助热源,通过电能转换为热能,为车内提供稳定的热量供应,这一过程比传统的发动机余热供热更为环保和高效。
比亚迪宋还采用了热泵空调技术,这一高效节能装置具备制冷和制热双重功能。在制热模式下,热泵空调逆向循环,促使热量从低温区流向高温区。系统核心包括电动压缩机、三个换热器(车外冷凝器、车内冷凝器及车内蒸发器)、两个电磁阀和两个电子膨胀阀,以及制冷剂压力和温度传感器。制冷时,制冷剂从压缩机流出,经过一系列的热交换和节流过程,最终回流至压缩机,完成制冷循环。而在采暖模式下,高温高压制冷剂则进入车内冷却器放热,再经过节流和吸收外界热量的过程,完成采暖循环。总体而言,比亚迪宋的热管理系统利用这些先进技术,有效地调节车内温度,保障驾驶舒适性,同时在不同环境条件下保持出色的性能表现。
04
特斯拉Model Y
特斯拉Model Y的热管理系统采用高度集成且复杂的设计,融合了多项先进技术,确保了车辆在各种环境下的舒适性和效率。该系统以高度集成的歧管模块和阀门模块为基础,其中八通阀作为核心,相当于两个四通阀的集成体,实现了冷却液在不同回路间的高效热量交换,保障了热泵功能的全面实现。此外,Model Y创新性地使用了低压PTC替换传统高压PTC,位于乘员舱内的两个低压PTC提升了系统的能效和可靠性。系统具备11种工况模式,覆盖五大工作模式,包括单独乘员舱制热、乘员舱与电池同时制热或冷却、以及乘员舱余热回收等,实现了智能化控制,根据环境与电池包的实时温度规划热泵系统的加热程度,优先选择高COP模式运行,以节省能源并延长续航。在极端条件下,如环境温度低于-10°C时,系统会根据电池温度决定运行模式,可能将热量从电池转移到驾驶舱。电动压缩机、电池冷却器、液冷冷凝器等关键组件构成了热泵模块,通过精确控制八通阀的通断,应对不同工况,确保了特斯拉Model Y在不同环境下都能提供高效且舒适的驾驶体验。
总结
小米SU7、问界M5、比亚迪宋和特斯拉Model Y这四款车型的热管理系统各具特色,展现了电动汽车热管理技术的多样化和创新性。小米SU7的高效双模热泵技术通过直接和间接两种方式,有效应对低温环境,而三热源逐级加热技术和电芯倒置技术进一步提升了热管理效率和安全性。问界M5的热管理系统则强调热泵空调与水冷板控制模组的结合,以及全电动化的电子水泵,实现了精准散热和高效能量管理。比亚迪宋的热管理系统侧重于空调与热管理的有效结合,以及热泵空调技术的应用,确保了舒适性和节能性。特斯拉Model Y的热管理系统以高度集成的歧管模块和八通阀为核心,实现了复杂环境下的高效热交换,其智能化控制和多种工况模式满足了不同环境下的热管理需求。
总结来看,这些车型的热管理系统共同体现了以下几个发展趋势:一是高度集成的系统设计,二是智能化控制策略,三是对极端环境的适应能力,四是节能减排的环保理念。展望未来,电动汽车的热管理系统将继续向更高效、更智能、更环保的方向发展,可能会集成更多传感器和算法来实现更精准的热管理,同时探索新的热交换材料和设计,以进一步提升电动汽车的整体性能和驾驶体验。
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