為啥這麼多電動車頻頻自燃？熱管理系統沒做好是關鍵
本文轉自微信公號“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？當地時間5月3日凌晨2點，一台特斯拉Model S在舊金山的私人車庫裏又發生了自燃。之前的4月21日晚，上海某小區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在美國佛羅里達州撞樹起火，車主身亡。2018年5月，美國佛羅里達州一輛特斯拉Model S在發生碰撞後自燃，車內前排兩人葬身火海。
據公開報道，僅2018年以來，就有包括特斯拉等多個品牌電動車發生自燃。電動車究竟怎麼了？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熱失控轉為熱蔓延造成的事故。”記者採訪的多位業內專家一致認為。通俗點講，熱失控就是保護電池穩定的熱管理系統因設計缺陷等原因失靈，導致電池過熱發生自燃。
誰來從源頭管住自燃
“電動汽車安全的核心是電池安全。通過嚴格的熱管理系統，對電池在不同情況下進行管理，技術上如今已不再是難題。”中國科學院院士、清華大學教授、汽車安全與節能國家重點實驗室主任歐陽明高所言，強調的就是新能源汽車的熱管理系統。
如同人的體温基本維持在37℃左右、過高就是發燒生病一樣，如今的新能源乘用車，多數使用的是三元鋰電池，一般的三元鋰電池，充電温度為0℃到45℃之間，放電温度為-40℃到60℃之間。只有在最佳温度下，電池才能安全發揮最大的工作效率。
一般而言，新能源汽車的熱管理系統主要包括四部分：電池熱管理系統、汽車空調系統、電機電控冷卻系統、減速器冷卻系統。
電池熱管理系統就是通過技術手段，對電池在不同情況下進行散熱、加熱、隔熱，讓電池始終處於45℃以內的正常工作狀態，即便電池組中有個別電池出現温度過高的情況，熱管理系統也能及時發現並報警，通知操作人員進行適當的人為干預。
電動車的核心技術看電池，電池的核心技術看熱管理。當今的熱管理技術不僅涉及硬件，也涉及軟件算法。熱管理系統的技術水平，不僅關係到電動汽車的安全性，也直接影響到續駛里程的表現。
熱管理系統哪家強
正如人們如今更加關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，而其市場空間亦隨着汽車電動化時代的來臨持續增大。
面對這一誘人的市場蛋糕，跨國零部件企業誰也不會鬆手，其中，馬勒、法雷奧、大陸等“實力派”更是在這方面大力投入，紛紛研發自己的新能源車熱管理系統新技術。今年4月的上海車展上，這幾家亮出的新產品就吸引了業界的眼球。
“在馬勒目前的業務板塊中，熱管理和機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電一體化業務，而隨着電氣化技術的發展，這一比例將會逐步提升。”馬勒集團管理董事會主席兼首席執行官Jörg Stratmann博士在現場向記者表示，因此在熱管理及機電一體化創新研發方面，馬勒近年的投資力度將不斷加大。
事實上，馬勒憑藉其在熱管理領域的技術積累，通過智能化高效利用和管理電動車電池系統，提升電池的生命週期和續航里程。同時，馬勒的熱管理系統還可以利用系統中的熱泵將電池、牽引電機和電力電子這些元件產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續航里程。此外，馬勒還推出了針對氫燃料電池的熱管理系統。氫燃料電池對於長途運輸來説潛力明顯，相較於鋰電池的純電動車，它的續航里程和體積都有明顯的優勢，而且馬勒的產品已經應用於美國尼古拉卡車公司，他們憑藉馬勒的熱管理系統技術，還聯合開發了Nikola Two氫燃料電池卡車。
法雷奧的熱管理系統，創新的熱泵系統提升了電池使用效率。其採用製冷劑將空氣能量轉化為動力，對車艙進行有效加熱、製冷與除霧的同時，將能量消耗對電動汽車續航里程的影響減至最小。隨着全新技術升級，法雷奧熱泵系統可極大優化電動汽車的續航里程，將冬季與夏季的行駛里程分別提高30%、20%。法雷奧熱泵系統為用户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。
大陸集團的熱管理系統，採用了新型多通閥－冷卻液流量控制閥新技術，以更節能的方式控制整車加熱和冷卻需求。首批應用於電動汽車的新產品計劃於2019年底在中國開始量產。此外，大陸集團將為包含熱泵系統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境。二氧化碳管路利用不破壞臭氧層的天然製冷劑，助力環保的同時極具性價比，特別是在中高緯度的低温地區對電動汽車有明顯的增程效果。
“搭載大陸集團的熱管理技術之後，在相同的-10℃低温下，電動汽車的續航能力能夠提高25%左右。就算是不經常給電池充電或充電不完全，也可依靠熱管理技術延長電池的使用壽命。”大陸集團動力總成發動機與傳動系統事業部負責人Wolfgang Breuer表示。
由此看來，各大企業提出的熱管理系統技術是各有千秋，難以説誰是最好，但各企業的努力都是為了更好。
發展之路充滿挑戰
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鍵之“手”，就是熱管理系統。就電池降温的冷卻方式而言，在用的主要有風冷和液冷兩種方式。目前新能源乘用車廣泛採用電池液體冷卻技術，如特斯拉和寶馬i3新能源車等。液冷技術通過液體對流換熱方式將電池產生的熱量帶走，液體換熱係數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高温度、保持電池組温度一致性效果更好，相較於風冷，液冷方案更易實現餘熱回收。相關調研數據顯示，我國量產的純電動車液冷的使用率呈上升態勢。
除了當前大量使用的三元鋰電池，作為發展方向的氫燃料電池、固態電池，也都需要適宜的工作温度，如氫燃料電池工作温度要求一般為60℃到120℃，固態電池工作温度要求一般為60℃到80℃，這對熱管理系統技術提出了更高的要求，帶來了更大的挑戰。
業內普遍認為，目前新能源汽車熱管理系統的技術難點一是電動壓縮機，二是低温熱泵，三是新一代製冷劑。在製冷劑方面，隨着各國一系列環保新政策頒佈、特別是歐盟指令2006/40/EC的生效，環保型製冷劑將代替原有的R134a。但是，如果製冷劑採用R744，整個製冷系統的內部工作壓力將會顯著升高。雖然通過縮小內腔體積、材料加厚進行結構設計的優化後，換熱器可以實現足夠的承壓能力，然而壁厚的增加必然會導致換熱器重量的增加，同時電池外殼也需要更高的強度來抵禦高温下的熱膨脹，這些又會對換熱器鋁材提出更高的強度要求。
2018年，全球電動汽車銷售超過200萬輛，其中一半在中國。當前，新能源汽車正處於飛速發展之中，而熱管理系統作為新能源車的核心技術之一，成為國內外企業角逐的“競技場”。誰擁有更好的熱管理系統，誰就擁有更強的定價話語權和市場主動權。
“把新能源汽車的熱管理系統做好了，就為解決電動汽車的安全焦慮、里程焦慮打下了基礎。”北京大學化學與分子工程學院教授其魯向《中國汽車報》記者表示，絕不能對發生的事故、存在的問題麻木不仁，置若罔聞。我們必須加快技術創新的步伐，通過技術突破，拿出更安全、更可靠的產品，打消用户對新能源汽車產品的種種焦慮，讓新能源汽車更安全、更便捷。
是呀，熱管理系統做好了，也許真的就不會有人再説：“買電動車嗎，易自燃的那種。”