新能源汽車最為讓人關(guān)注的問題就是自燃了。2020年5月起，新能源汽車國家監(jiān)管平臺(tái)共發(fā)現(xiàn)79起安全事故。其中58%的車輛起火源于電池問題，19%的車輛起火源于碰撞問題。為何新能源汽車自燃大多數(shù)是由于電池呢？其實(shí)電池安全不是某個(gè)技術(shù)點(diǎn)的問題，而是整個(gè)系統(tǒng)問題。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的根本作用是讓電池工作在一定的適宜溫度范圍內(nèi)，維持最佳的使用狀態(tài)和效率，用來保證電池系統(tǒng)的性能和壽命，而不是在電芯熱失控后再阻止。

 

       在電動(dòng)車的電池包中有著非常多的獨(dú)立電芯，而管理這一群電芯不讓他們發(fā)生熱失控而自燃是由熱管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)的。現(xiàn)在的純電動(dòng)車所搭載的三元鋰電池系統(tǒng)能量密度高達(dá)180Wh/kg。因此必須要更可靠的熱管理系統(tǒng)才能減少熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。防止電池自燃，熱管理系統(tǒng)的首要職責(zé)是管理電池溫度在電池的最佳工作范圍。

       電池電芯在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，這時(shí)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)就要給電池降溫。目前給電池降溫分為兩種方式。第一種是風(fēng)冷，特點(diǎn)是技術(shù)簡單、成本低便于維護(hù)。但是電池內(nèi)部的各個(gè)部位溫度有的高有的低，風(fēng)冷的缺點(diǎn)是很難達(dá)到散熱均衡。因此風(fēng)冷一般用在熱穩(wěn)定性較好的磷酸鐵鋰電池上。面對(duì)目前能量密度越來越高的三元鋰電池，風(fēng)冷就顯得有些力不從心了，于是就出現(xiàn)了第二種方法液冷。液冷通過電池管道內(nèi)的液體來控制電池的溫度，降溫效果較好，使整個(gè)電池的溫度達(dá)到均衡。缺點(diǎn)是技術(shù)難度要大于風(fēng)冷，成本高，以及體積大，會(huì)增加車身重量。

 

       除了電池的熱失控問題以外，由于電池不受熱，也不耐寒，避免在冬天因寒冷天氣，電池活性降低造成續(xù)航里程下降也是熱管理系統(tǒng)的職責(zé)。相比夏季，極寒天氣下更是對(duì)電池是一種殺傷力。現(xiàn)在的一些手機(jī)，在寒冷天氣也會(huì)被凍的關(guān)機(jī)。這對(duì)于電動(dòng)汽車來說，更是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

       一套完整的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)還需要在冬季這一關(guān)鍵時(shí)刻，為電池預(yù)熱，并協(xié)同空調(diào)熱管理系統(tǒng)，讓電池發(fā)揮出最大的續(xù)航能力。對(duì)于傳統(tǒng)汽車來說，發(fā)動(dòng)機(jī)做功本身會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此冬天空調(diào)暖風(fēng)就沒有損失能量。但對(duì)于電動(dòng)汽車來說，少了發(fā)動(dòng)機(jī)這一熱源，動(dòng)力電池除了要給驅(qū)動(dòng)汽車提供能量，還要再分出一部分精力在暖風(fēng)耗電上，損耗極大。現(xiàn)階段，電動(dòng)汽車的暖風(fēng)空調(diào)大都會(huì)額外安裝一個(gè)電加熱器。它的工作原理和我們使用的電熱水器相似，能使管道里的冷卻液迅速升溫，給電池包供暖，其構(gòu)造簡單、成本低廉，但它的電能消耗巨大，對(duì)電池來說是很大負(fù)擔(dān)。

 

       那么有沒有一個(gè)更好的方法提高加熱效率呢？答案是有的，熱泵空調(diào)就能有效緩釋電動(dòng)車采暖帶來的續(xù)航問題。相比電加熱器效率低下的電能轉(zhuǎn)化熱量來說，熱泵系統(tǒng)是使用電能搬運(yùn)熱量。這種方法能獲得比直接用電來加熱更多的熱量。相同的環(huán)境下，熱泵采暖的制熱效率是PTC的1.8-2.4倍，制熱效率更加高效，且節(jié)能效果顯著，能將取暖造成的損失里程減少至一半。然而，熱泵系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段初期，技術(shù)上還存在低溫啟動(dòng)難的問題。因此在低于-10℃極寒情況下，就要用熱泵和PTC共同來提供熱量。

       最近有個(gè)經(jīng)典案例，特斯拉不久前宣布了一項(xiàng)關(guān)于熱泵系統(tǒng)的新專利，預(yù)計(jì)將首先應(yīng)用于Modle Y。該技術(shù)在設(shè)計(jì)中取消了傳統(tǒng)PTC，而是將一個(gè)起輔助作用的低壓PTC集成在熱泵空調(diào)里，再結(jié)合電池系統(tǒng)、功率電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和整車的系統(tǒng)回路整合在一起，建立了一套模塊化系統(tǒng)。特斯拉的這一做法改變了軟件和硬件的關(guān)系，也改變了車企內(nèi)部不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的協(xié)同概念，而這種新的組織方式短期內(nèi)傳統(tǒng)車企很難跟上。

 

       未來新能源汽車熱管理的發(fā)展趨勢(shì)：一是智能化熱管理，熱管理系統(tǒng)未來一定會(huì)結(jié)合智能座艙，為用戶帶來更舒適的體驗(yàn)，如自動(dòng)調(diào)節(jié)最適宜的座艙環(huán)境溫度。二是支持快充和超充，充電難和充電慢是目前影響電動(dòng)汽車用戶體驗(yàn)的兩大痛點(diǎn)，縮短充電時(shí)間，比如以特斯拉V3超充樁，需要迅速帶走熱量，這也需要電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)來協(xié)助完成。