續駛焦慮、充電焦慮，安全焦慮……電動汽車的諸多焦慮，正在逐漸被一一破解。
12月2日，賽力斯正式釋出了全新高階智慧汽車品牌AITO，續駛里程超過1000公里。即將於2022年上市的廣汽埃安AION LX Plus、蔚來純電轎車ET7等新車型的續駛里程均將超過1000公里；而明年上市的上汽智己L7也將推出續駛里程超過1000公里版……
隨著“千公里級”新車接踵而至，動力電池熱管理技術的演進也在加速。“好馬配好鞍，動力電池與熱管理技術恰似‘馬’與‘鞍’的關係，缺一不可。”山東省電池工業協會顧問謝瑜忠向《中國汽車報》記者表示。
熱管理能跟得上嗎？
目前上市的電動汽車續駛里程最高達到600公里左右，如果續駛里程達到或超過1000公里，對熱管理系統將是一個新的考驗。
“一般情況下，熱管理系統都是根據動力電池的相關指標設計的，續駛里程1000公里電動汽車的熱管理系統當然要升級或改造。”華東汽車新材料技術研究院研究員林澍文向《中國汽車報》記者談到，目前常用的三元鋰電池的適應溫度為零下20℃至零上60℃之間，一般工作溫度為0℃至零上40℃之間，低於0℃電池效能就會下降，高於極限溫度就會發生熱失控。所以，熱管理系統的作用就是要盡最大努力，把車載電池組的溫度控制在最佳工作溫度範圍內。
“電動汽車的熱管理系統按照功能來看，應是既可以升溫也可降溫。”廣東新能源汽車發展研究中心研究員林森告訴《中國汽車報》記者，首先是降溫，因為動力電池工作時會發熱，熱管理系統就要給電池降溫。目前主要有兩種方式，一是風冷，特點是技術簡單、成本低便於維護。但是，車載動力電池組內部各個部位溫度並不均衡，因此風冷一般用在熱穩定性較好的磷酸鐵鋰電池上。二是液冷，對續駛里程越來越高、所使用的能量密度越來越高的三元鋰電池使用風冷，力度顯然不足，需採用液冷，即透過電池組周圍管道內的液體來降溫，缺點是增加了電池組的體積和成本，以及車身重量。其次是升溫，為保持動力電池最佳工作溫度，除了降溫，還要有升溫，包括在冬天或寒冷條件下為電池預熱。目前，較多采用的是在電動汽車上安裝電加熱器，可在需要的時候使電池組周圍管道中的冷卻液迅速升溫，給電池組供暖使其處於最佳效能，這種加熱方式成本低廉，但耗電較大。“續駛里程600公里電動汽車的熱管理系統一般不適用於1000公里續駛里程電動汽車，很多構造需要重新設計。”他說。
“目前，比亞迪等電動汽車新車型上出現了使用熱泵空調作為熱管理系統的加熱源，相比電加熱器可以提高加熱效率並減少耗電量。”浙江新能源技術應用研究院研究員陸安程在接受《中國汽車報》記者採訪時表示，相比較而言，相同的環境下，熱泵的制熱效率是電加熱器的1.8-2.4倍。但熱泵系統仍有技術細節問題尚未徹底解決，目前在低於零下10℃寒冷條件下，一般是用熱泵和電加熱器共同來提供熱量。“現有技術條件下，續駛里程1000公里電動汽車使用的無論是‘高階三元鋰電池’還是半固態電池，都需要重新設計配套的熱管理系統。”陸安程表示。
技術路線趨向多樣化？
“熱管理系統不僅能使電池組始終保持最佳狀態，更重要的是在很大程度上也是電動汽車安全的重要保證。”林森表示，在相關技術演進中，誰擁有了更為高效、節能、安全的熱管理技術，就掌握了長續駛里程電動汽車的一項關鍵技術，因此，從車企到相關零部件企業，都在熱管理系統技術研發上展開了新的廝殺。
“近來，在熱管理系統技術競爭上，比亞迪、蔚來汽車等都推出了自己的專利技術。”林澍文介紹，首先，在比亞迪近日公佈的新近獲得授權的專利中，就有動力電池熱管理系統等相關技術。儘管沒有公開詳細的技術細節，但比亞迪宋Pro DM-i等新車型續駛里程為1000公里，無疑必須配備相應的熱管理系統，而且宋Pro DM-i已經上市，這也意味著相應的熱管理系統新產品已經裝車使用。其次，蔚來汽車的動力電池熱管理技術專利不止一件，其中之一就是散熱片技術，已公佈的概況顯示，蔚來汽車採用的是散熱片技術，不僅可解決動力電池發熱的問題，還可同時解決線路發熱的問題。另外，其使用了一種新的相變材料，可從根上解決電池發熱的問題。“熱管理系統技術演進的意義還在於，不僅可以解決車載動力電池的問題，還能解決如今越來越多車型上快速充電所帶來的動力電池發熱問題。”他表示。
“隨著電動汽車續駛里程越來越高，相應的熱管理系統的技術路線正在呈現多樣化趨勢。”陸安程表示，多種多樣的熱管理系統設計，也是為了適應不同的電動汽車的實際應用，其一，是純電動汽車，如埃安AION LX Plus、蔚來ET7等新車型，續駛里程均超過1000公里，熱管理系統將有新設計呈現其中；其二，是比亞迪宋Pro DM-i、賽力斯高階智慧汽車品牌AITO，續駛里程也超過1000公里。與純電動汽車不同的是，其中，比亞迪宋Pro DM-i使用的是“先用電、後用油”的插電式混合模式，而賽力斯高階智慧汽車品牌AITO則是“增程式”，始終是電驅動，即使是車載電池耗盡後，也是用燃油發電為電機提供電力，操控上更像是純電動汽車。對於插電式和增程式，其熱管理系統也有不同。
發展趨勢將會如何？
“動力電池熱管理系統的優劣好壞直接影響電動汽車的安全，穩定及能耗等指標。”林澍文表示，當今動力電池熱管理技術主要以液冷、風冷等技術為主，但發展趨勢是將可能出現新材料、新架構、新技術來使熱管理系統更強大，且節能低耗高效。他舉例說，特斯拉日前釋出了一件關於熱泵系統的新專利，可能將率先應用於Model Y上。該技術在設計中取消了傳統電加熱器，將一個體積更小、起輔助作用的低壓電加熱裝置整合在熱泵空調中，再結合動力電池系統、功率電子驅動系統和整車的系統迴路整合在一起，建立了一套模組化系統。這一做法改變了軟體和硬體的關係，也改變了不同系統設計的協同新理念，但這還不能被很多車企同行所理解。
“未來電動汽車動力電池熱管理系統的也會出現新的發展趨勢，”林森表示，一是智慧化，熱管理系統將與智慧座艙結合，為使用者帶來更智慧、舒適的體驗，如自動調節最適宜的座艙環境溫度等。二是支援快充和超充，充電難、充電慢是目前影響電動汽車使用者體驗的兩大痛點，比如特斯拉加超充樁，需要迅速帶走電池熱量，這也需要動力電池熱管理系統來協助完成。三是電池熱管理系統效能最佳化，包括電加熱器、熱泵空調、電機激勵加熱等方式都將得到最佳化，如電機激勵加熱是電機靜止時透過電機線圈和電池組成迴路對電池加熱，現在的改進技術，可以使加熱速度達到每分鐘提升8℃。
“就現有技術來看，追求更高續駛里程的動力電池並且做到減重降本增效漸成趨勢，與之相應，熱管理技術也將不斷作出適應性的技術演進，呈現‘水漲船高’之勢。”陸安程表示。
文：趙建國 編輯：李沛洋 版式：劉曉燁
