新能源集體西行，沒(méi)有“芭蕉扇”能否過(guò)得了“火焰山”？

 火焰山遙八百程，火光大地有聲名?；鸺逦迓┑るy熟，火燎三關(guān)道不清。

       火焰山，遙距千里之外，其名聲卻如火光般照耀大地，自古便在吳承恩的《西游記》中留下了熾熱而鮮明的印記。而今，在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)蓬勃興起的時(shí)代浪潮中，確保車(chē)輛在極端環(huán)境下的穩定與安全，成為了各大車(chē)企亟待攻克的重要命題。

新能源汽車(chē)前往吐魯番高溫測試基地的首要目的是評估車(chē)輛在高溫環(huán)境下的綜合性能。吐魯番以其極端的高溫條件，為新能源汽車(chē)提供了一個(gè)天然的極限測試環(huán)境。在這一環(huán)境中，車(chē)輛的電池管理系統、冷卻系統、空調系統等關(guān)鍵部件將面臨嚴峻考驗。通過(guò)模擬極端高溫條件，車(chē)企可以全面評估車(chē)輛在高溫下的充電效率、放電穩定性、熱管理能力以及乘客舒適度等方面的表現。

此外，高溫測試還旨在發(fā)現新能源汽車(chē)在極端環(huán)境下的潛在問(wèn)題。這些問(wèn)題可能包括電池過(guò)熱導致的性能下降、充電功率受限、車(chē)內空氣質(zhì)量惡化等。通過(guò)測試，車(chē)企能夠及時(shí)發(fā)現并解決這些問(wèn)題，從而提升產(chǎn)品的安全性和可靠性。

難過(guò)火焰山

       當初唐僧一行人是靠著(zhù)鐵扇公主的芭蕉扇才得以翻越火焰山，如今我們會(huì )關(guān)心新能源汽車(chē)沒(méi)有“芭蕉扇”，能否在火焰山這樣的環(huán)境下正常行駛。2024中汽夏測作為“汽車(chē)極端環(huán)境測試評價(jià)標準體系搭建及應用工作組”高溫環(huán)境測試數據支撐和標準驗證平臺，基于消費者用車(chē)真實(shí)場(chǎng)景，選取42款國內主流車(chē)型進(jìn)行測試，全面模擬消費者在夏季可能遇到的多樣化用車(chē)環(huán)境與極端挑戰。

       不賣(mài)關(guān)子，直接看看測試公布結果，有哪些新能源汽車(chē)通過(guò)了“火焰山”般的極端高溫測試。

據了解，參加中汽夏測的42款車(chē)型中，純電車(chē)型包括阿維塔12、比亞迪漢EV、紅旗E-QM5、極氪001、上汽大眾ID.3、特斯拉Model 3、蔚來(lái)ET5、小米SU7、比亞迪宋PLUS EV、零跑C11、特斯拉Model Y、騰勢N7、蔚來(lái)ES6、小鵬G6、星途星紀元ET、一汽奧迪Q4 e-tron、一汽-大眾ID.4 CROZZ。但是從上圖可知，通過(guò)測試的僅僅有4款車(chē)型，極氪001、小米SU7、小鵬G6、星紀元ET。其中小米SU7獲得了三項科目第一，包括濕滑路面緊急避險、高溫直線(xiàn)加速、高溫緊急制動(dòng)三項。

除了中汽夏測這一測試平臺之外，吉利也在吐魯番揭牌了中國首個(gè)全球高溫試驗測試基地，基地制定了多種高溫試驗驗證工況，包括城市廣場(chǎng)路、蛇形廣場(chǎng)路、高速路、NVH特殊路面等13種，能夠全面考核車(chē)輛在極限高溫條件下的綜合性能表現，如轉向性能、制動(dòng)性能、空調熱管理、車(chē)身穩定性、熱老化及密封性等。

同樣參與高溫測試的還有鴻蒙智行旗下問(wèn)界M9、問(wèn)界新M7 Ultra與智界S7，它們作為中汽中心的首批參測車(chē)型，成功通過(guò)嚴苛高溫考驗。據介紹，中汽中心的測試涵蓋高溫環(huán)境下的充電功率、續航里程、VOC、空調降溫、空調熱舒適性、可靠性行駛等測試科目，全面評估車(chē)輛在高溫環(huán)境下的綜合表現。

千錘百煉為穩定

       眾所周知，電池性能受溫度波動(dòng)影響顯著(zhù)，過(guò)低溫度急劇削減電池容量與功率，甚至誘發(fā)短路風(fēng)險；而高溫則可能引發(fā)電池分解、腐蝕，極端情況下導致起火爆炸，因此高效的電池熱管理愈發(fā)關(guān)鍵。動(dòng)力電池的工作溫度是其性能、安全及壽命的核心保障。具體而言，低溫環(huán)境下電池活性受抑，充放電能力減弱，容量顯著(zhù)縮水，實(shí)驗顯示，-20℃時(shí)電池容量?jì)H為常溫下的43%，相比之下，10℃時(shí)仍能保持93%的放電能力。當前市場(chǎng)主流電池材料，如錳酸鋰、磷酸鐵鋰及高性能三元材料等，均需精細的溫度管理來(lái)優(yōu)化其綜合表現。

據資料顯示，極氪001采用了寧德時(shí)代的Ni55電芯，通過(guò)獨特的5：2：3鎳鈷錳配比及高電壓?jiǎn)尉牧霞夹g(shù)，確保了電池在高能量密度下的安全性，針刺實(shí)驗下僅冒煙不自燃。小米SU7系列從標準版的弗迪動(dòng)力磷酸鐵鋰電池，到Pro版的94.3kWh寧德時(shí)代神行鐵鋰電池組，再到Max版的101kWh寧德時(shí)代麒麟三元鋰電池組。此外，問(wèn)界M7和M9增程版也分別搭載了寧德時(shí)代的40kWh和42kWh三元鋰電池，展現了品牌對高性能電池的持續追求。

在脫離了傳統油車(chē)發(fā)動(dòng)機作為動(dòng)力來(lái)源之后，電動(dòng)車(chē)使用永磁電機作為驅動(dòng)元件。永磁電機的功能是當動(dòng)力電池處于放電過(guò)程時(shí)，驅動(dòng)系統將動(dòng)力電池的能量轉化為機械能用于驅動(dòng)車(chē)輛;當車(chē)輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，驅動(dòng)系統將機械能轉轉化為電能對動(dòng)力電池進(jìn)行充電。但驅動(dòng)電機及電機控制器系統在工作過(guò)程中會(huì )因為繞組損耗、鐵芯損耗、機械損耗產(chǎn)生很多的熱量，這些熱量如果一直聚集而不能散去就會(huì )使得驅動(dòng)電機的溫度上升，當溫度升高到材料允許的最大溫度值時(shí)，驅動(dòng)電機的材料物理特性就會(huì )發(fā)生改變，使其性能變差，此外其絕緣材料也會(huì )失去絕緣能力，嚴重影響驅動(dòng)系統的安全性能。

市場(chǎng)上不同品牌車(chē)型采用的電池材料和電機技術(shù)各異，但共同追求在極端溫度條件下的安全穩定運行，因此，高效且精細的汽車(chē)熱管理方案顯得尤為重要，是確保性能與壽命的關(guān)鍵所在。

熱管理是好法器

熱管理指的是對于發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行轉移釋放的過(guò)程，其目的是確保系統或設備在一定溫度范圍內安全和高效運行，防止過(guò)熱或過(guò)冷，從而延長(cháng)設備的壽命和提高性能。例如在電子設備（如計算機、手機和平板電腦）中，熱管理系統通過(guò)散熱器、風(fēng)扇和熱管等方式散發(fā)器件產(chǎn)生的熱量，以防止過(guò)熱損壞元件。在新能源汽車(chē)中，熱管理系統負責調節電池、電動(dòng)機和電子設備的溫度，以保持最佳性能和最長(cháng)使用壽命。

在熱管理解決方案中，核心零部件涵蓋閥類(lèi)、換熱器、泵類(lèi)、壓縮機、傳感器、管路及多種高頻使用組件。隨著(zhù)汽車(chē)電動(dòng)化趨勢的迅猛推進(jìn)，一系列創(chuàng )新零部件應運而生。相較于傳統燃油車(chē)，新能源汽車(chē)的熱管理系統顯著(zhù)升級，新增了電動(dòng)壓縮機、電子膨脹閥、電池專(zhuān)用冷卻器及PTC加熱器等關(guān)鍵部件，不僅提升了系統的集成度與復雜性，還大幅增加了單車(chē)配套的總價(jià)值。

目前受成本及技術(shù)制約，電池熱管理在傳導介質(zhì)運用上并未統一，可分為風(fēng)冷（主動(dòng)式和被動(dòng)式）、液冷和相變材料（PCM）3 大技術(shù)路徑。風(fēng)冷相對簡(jiǎn)單、無(wú)泄露風(fēng)險，具有經(jīng)濟性，適用于初期發(fā)展的LFP 電池和小型車(chē)領(lǐng)域。相較于空氣，液體冷卻介質(zhì)具有比熱容大、換熱系數高的特點(diǎn)，有效的彌補了空氣冷卻效率低的技術(shù)不足，是目前乘用車(chē)優(yōu)化的主要方案，但成本較高。相變材料兼具換熱效率及成本優(yōu)勢，且維護成本低，目前技術(shù)尚在試驗室階段。相變材料熱管理技術(shù)未完全成熟，是未來(lái)最有潛力的電池熱管理發(fā)展方向。

除了電池收到高溫環(huán)境的挑戰，電機電控及電子功率件等耐受溫度低的部件對散熱要求也十分高，還需額外添設冷卻裝置。電驅動(dòng)系統及電子元器件的散熱挑戰不容忽視。鑒于這些部件對高溫敏感，需配備專(zhuān)門(mén)的冷卻裝置以確保穩定運行。在驅動(dòng)系統方面，高溫是電機故障的元兇，安全隱患不容忽視。隨著(zhù)電磁負荷與單機容量的不斷提升，冷卻策略正由經(jīng)濟但低效的風(fēng)冷逐步轉向更為高效的液冷方案。

半導體元器件同樣面臨高溫加速老化的挑戰，每升溫10℃，其疲勞老化壽命便減半，因此需集成冷卻管路于整車(chē)熱管理體系中。隨著(zhù)ADAS功能（如全速自適應巡航、全自動(dòng)泊車(chē)）的普及，域控制器集成度提升，自動(dòng)駕駛芯片功耗激增，促使熱管理方案由自然散熱向散熱風(fēng)扇及液冷散熱等高級別方案演進(jìn)。

除傳統自然冷卻外，目前驅動(dòng)電機散熱技術(shù)方案可分為3類(lèi)：風(fēng)冷、水冷和油冷。

1）風(fēng)冷技術(shù)。自帶同軸風(fēng)扇來(lái)形成內風(fēng)路循環(huán)或外風(fēng)路循環(huán)，通過(guò)風(fēng)扇產(chǎn)生足夠的風(fēng)量，以帶走電動(dòng)機所產(chǎn)生的熱量。介質(zhì)為電機周?chē)目諝?，空氣直接送入電機內，吸收熱量后向周?chē)h(huán)境擴散。風(fēng)冷技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于結構簡(jiǎn)單，不用設計獨立的冷卻零件，維護方便及成本低。缺點(diǎn)在于散熱效果和效率都不高，工作可靠性差，對天氣和環(huán)境的要求較高。為保證足夠的散熱量需求，驅動(dòng)電機需要增大與氣流的接觸面積，導致電機體積大和成本增加；驅動(dòng)電機在車(chē)輛上使用時(shí)對應的工況較為復雜，風(fēng)冷無(wú)法在各工況下保持所需的散熱量，故僅在熱負荷小的小型車(chē)驅動(dòng)電機或輔助電機中采用風(fēng)冷。

2）水冷技術(shù)。相比風(fēng)冷，液體具有更高的比熱，且可以根據需要主動(dòng)調節系統溫度，故而液冷具有更好的穩定性，可以迅速帶走熱量，實(shí)現溫度的快速降低，提高電機的效率和壽命。國內新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)主要采用水冷的方式，技術(shù)難度較低，已經(jīng)實(shí)現了大面積的產(chǎn)業(yè)化，通過(guò)布置在電動(dòng)機殼體內的水道，冷卻液將電動(dòng)機工作時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，確保電動(dòng)機在高效率區間運行，同時(shí)保證電機的潤滑和絕緣，主要應用于BEV驅動(dòng)電機。

3）油冷技術(shù)。油冷一般采用機油（潤滑油），因為局部不導磁、不易燃、不導電、導熱好的特性，對電機磁路無(wú)影響，因此散熱效率更高的油冷技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。

車(chē)內降溫還得看空調

隨著(zhù)消費者對汽車(chē)舒適性要求的日益提升，駕駛艙內的熱管理技術(shù)變得愈發(fā)關(guān)鍵。在制冷技術(shù)革新方面，電動(dòng)壓縮機正逐步取代傳統壓縮機，成為主流選擇，特別是與電池及空調冷卻系統的高效集成，進(jìn)一步增強了系統的整體性能。

技術(shù)細節上，傳統燃油車(chē)傾向于采用斜盤(pán)式壓縮機，而新能源汽車(chē)則普遍青睞渦旋式壓縮機，這一轉變不僅提升了效率、減輕了重量、降低了噪音，還完美契合了電動(dòng)汽車(chē)的電驅動(dòng)特性。渦旋式壓縮機以其結構簡(jiǎn)單、運行平穩著(zhù)稱(chēng)，其容積效率相比斜盤(pán)式壓縮機高出約60%，顯著(zhù)優(yōu)化了制冷效能。

鑒于新能源汽車(chē)與傳統燃油車(chē)在動(dòng)力源上的根本差異——前者采用電機驅動(dòng)而非發(fā)動(dòng)機，其空調系統的壓縮機也相應地從發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)轉變?yōu)殡姍C驅動(dòng)。這一轉變促使電動(dòng)壓縮機成為新能源汽車(chē)制冷系統的核心部件，通過(guò)冷凝放熱、蒸發(fā)吸熱的物理原理，為乘客艙提供高效、舒適的降溫體驗。目前，新能源汽車(chē)廣泛采用渦旋式電動(dòng)壓縮機，以其卓越的性能滿(mǎn)足了市場(chǎng)對高效、環(huán)保、靜音的多元化需求。

新能源汽車(chē)還需努力“修行”

近兩年，通過(guò)一系列高溫測試，不僅檢驗了新能源汽車(chē)在極端條件下的穩定性與安全性，也推動(dòng)了電池熱管理技術(shù)、電機電控系統以及整車(chē)熱管理方案的創(chuàng )新與發(fā)展。從風(fēng)冷到液冷，再到相變材料技術(shù)的探索，新能源汽車(chē)的熱管理系統正不斷升級，為車(chē)輛在復雜多變的環(huán)境中提供堅實(shí)的保障。

未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，新能源汽車(chē)將能夠在更加廣闊和復雜的環(huán)境中展現出其卓越的性能和可靠性，為消費者帶來(lái)更加安全、舒適、便捷的出行體驗。新能源汽車(chē)集體西行的征程，不僅是技術(shù)與勇氣的展現，更是對綠色出行、可持續發(fā)展承諾的踐行。