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為啥這么多電動車頻頻自燃?熱管理系統(tǒng)沒做好是關(guān)鍵
關(guān)鍵字:本文轉(zhuǎn)自微信公號“中國汽車報”
夜幕中愛車爆燃起沖天大火,如果你是車主,心不會痛嗎?當(dāng)?shù)貢r間5月3日凌晨2點,一臺特斯拉Model S在舊金山的私人車庫里又發(fā)生了自燃。之前的4月21日晚,上海某小區(qū)地下車庫中一輛特斯拉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在美國佛羅里達(dá)州撞樹起火,車主身亡。2018年5月,美國佛羅里達(dá)州一輛特斯拉Model S在發(fā)生碰撞后自燃,車內(nèi)前排兩人葬身火海。
據(jù)公開報道,僅2018年以來,就有包括特斯拉等多個品牌電動車發(fā)生自燃。電動車究竟怎么了?還能不能好好玩了?
“很多電動車自燃的主要原因,很大程度上都是因為電動車電池?zé)崾Э剞D(zhuǎn)為熱蔓延造成的事故。”記者采訪的多位業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)為。通俗點講,熱失控就是保護(hù)電池穩(wěn)定的熱管理系統(tǒng)因設(shè)計缺陷等原因失靈,導(dǎo)致電池過熱發(fā)生自燃。
誰來從源頭管住自燃
“電動汽車安全的核心是電池安全。通過嚴(yán)格的熱管理系統(tǒng),對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>中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室主任歐陽明高所言,強(qiáng)調(diào)的就是新能源汽車的熱管理系統(tǒng)。
如同人的體溫基本維持在37℃左右、過高就是發(fā)燒生病一樣,如今的新能源乘用車,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)就是通過技術(shù)手段,對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),即便電池組中有個別電池出現(xiàn)溫度過高的情況,熱管理系統(tǒng)也能及時發(fā)現(xiàn)并報警,通知操作人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)。
電動車的核心技術(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)系到電動汽車的安全性,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安全與性能提升的核心之一,重要性越來越凸顯,而其市場空間亦隨著汽車電動化時代的來臨持續(xù)增大。
面對這一誘人的市場蛋糕,跨國零部件企業(yè)誰也不會松手,其中,馬勒、法雷奧、大陸等“實力派”更是在這方面大力投入,紛紛研發(fā)自己的新能源車熱管理系統(tǒng)新技術(shù)。今年4月的上海車展上,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)電一體化將是未來重要的增長因素,目前馬勒在中國約40%的銷售收入來自熱管理和機(jī)電一體化業(yè)務(wù),而隨著電氣化技術(shù)的發(fā)展,這一比例將會逐步提升。”馬勒集團(tuán)管理董事會主席兼首席執(zhí)行官J?rg Stratmann博士在現(xiàn)場向記者表示,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。
事實上,馬勒憑借其在熱管理領(lǐng)域的技術(shù)積累,通過智能化高效利用和管理電動車電池系統(tǒng),提升電池的生命周期和續(xù)航里程。同時,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)生的熱能集中起來為車廂供暖,從而在保證舒適性的同時不影響電動車?yán)m(xù)航里程。此外,馬勒還推出了針對氫燃料電池的熱管理系統(tǒng)。氫燃料電池對于長途運輸來說潛力明顯,相較于鋰電池的純電動車,它的續(xù)航里程和體積都有明顯的優(yōu)勢,而且馬勒的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于美國尼古拉卡車公司,他們憑借馬勒的熱管理系統(tǒng)技術(shù),還聯(lián)合開發(fā)了Nikola Two氫燃料電池卡車。
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)化為動力,對車艙進(jìn)行有效加熱、制冷與除霧的同時,將能量消耗對電動汽車?yán)m(xù)航里程的影響減至最小。隨著全新技術(shù)升級,法雷奧熱泵系統(tǒng)可極大優(yōu)化電動汽車的續(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)能的方式控制整車加熱和冷卻需求。首批應(yīng)用于電動汽車的新產(chǎn)品計劃于2019年底在中國開始量產(chǎn)。此外,大陸集團(tuán)將為包含熱泵系統(tǒng)的純電動車提供二氧化碳管路,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)保的同時極具性價比,特別是在中高緯度的低溫地區(qū)對電動汽車有明顯的增程效果。
“搭載大陸集團(tuán)的熱管理技術(shù)之后,在相同的-10℃低溫下,電動汽車的續(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)延長電池的使用壽命。”大陸集團(tuán)動力總成發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)事業(yè)部負(fù)責(zé)人Wolfgang Breuer表示。
由此看來,各大企業(yè)提出的熱管理系統(tǒng)技術(shù)是各有千秋,難以說誰是最好,但各企業(yè)的努力都是為了更好。
發(fā)展之路充滿挑戰(zhàn)
新能源車電池的安全焦慮、里程焦慮、壽命焦慮,都與動力電池密不可分。而抓住動力電池這個關(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新能源車等。液冷技術(shù)通過液體對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,液冷方案更易實現(xiàn)余熱回收。相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,我國量產(chǎn)的純電動車液冷的使用率呈上升態(tài)勢。
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℃,這對熱管理系統(tǒng)技術(shù)提出了更高的要求,帶來了更大的挑戰(zhàn)。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,目前新能源汽車熱管理系統(tǒng)的技術(shù)難點一是電動壓縮機(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,整個制冷系統(tǒng)的內(nèi)部工作壓力將會顯著升高。雖然通過縮小內(nèi)腔體積、材料加厚進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化后,換熱器可以實現(xiàn)足夠的承壓能力,然而壁厚的增加必然會導(dǎo)致?lián)Q熱器重量的增加,同時電池外殼也需要更高的強(qiáng)度來抵御高溫下的熱膨脹,這些又會對換熱器鋁材提出更高的強(qiáng)度要求。
2018年,全球電動汽車銷售超過200萬輛,其中一半在中國。當(dāng)前,新能源汽車正處于飛速發(fā)展之中,而熱管理系統(tǒng)作為新能源車的核心技術(shù)之一,成為國內(nèi)外企業(yè)角逐的“競技場”。誰擁有更好的熱管理系統(tǒng),誰就擁有更強(qiáng)的定價話語權(quán)和市場主動權(quán)。
“把新能源汽車的熱管理系統(tǒng)做好了,就為解決電動汽車的安全焦慮、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《中國汽車報》記者表示,絕不能對發(fā)生的事故、存在的問題麻木不仁,置若罔聞。我們必須加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐,通過技術(shù)突破,拿出更安全、更可靠的產(chǎn)品,打消用戶對新能源汽車產(chǎn)品的種種焦慮,讓新能源汽車更安全、更便捷。
是呀,熱管理系統(tǒng)做好了,也許真的就不會有人再說:“買電動車嗎,易自燃的那種?!?
標(biāo)簽 汽車- 原標(biāo)題:為啥這么多電動車頻頻自燃?熱管理系統(tǒng)沒做好是關(guān)鍵 | 中國汽車報
- 責(zé)任編輯:呂棟
- 最后更新: 2019-05-11 17:52:40
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