《這是真的嗎?》車用電池選「風冷」只爲圖便宜

《这是真的吗?》车用电池选“风冷”只为图便宜

酷暑難耐,這時面前擺有電風扇一臺、冰可樂一聽,你會選擇“風冷”還是“液冷”?這個比喻並不十分恰當,但正是這臺“電風扇”在背黑鍋的路上不斷前進,以致於我這個“好心人”忍不住要為它闢辟謠。新推出一款純電動車,除了續航里程等數據外,最近大家總是要看看電池邊兒上有沒有風冷系統,若有那定是眉頭一緊、心頭髮涼,之後便順理成章的把“自燃”這口鍋全盤甩到它頭上。那麼問題來了,車企採用風冷技術冷卻電池,真是為了圖便宜而不顧安全嗎?這鍋它究竟該不該背?

《这是真的吗?》车用电池选“风冷”只为图便宜

最近力帆、威馬等純電動車發生了自燃,風冷系統成為主要“犯罪嫌疑人”之一。不過要說明的是,很多消費者還是相對冷靜的,這從各大論壇相關帖子下面的評論中便可以看出,很多人認為,像豐田、日產這種老牌兒新能源車企,電池組到現在依舊選用風冷技術,你難道能說它們的新能源車都是入門級廉價車?

所以,我將從以下三個方面進行展開說明,讓我們看看風冷、液冷以及直冷三大冷卻技術誰更厲害,風冷的低成本特點是不是車企們選擇它的唯一理由。

本文核心問題:

1.車用電池更怕冷or更怕熱?

2.BTMS冷卻方式有幾種?

3.風冷技術是不是要被淘汰了?

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《这是真的吗?》车用电池选“风冷”只为图便宜

如今的手機越來越先進,但依舊無法避免大冷天兒突然關機、電量驟減、長時間玩遊戲發熱等問題,動力電池同樣會面臨這些。我們不怕突然的關機,但一定會害怕過熱引發的自燃、爆炸隱患,所以純電動車在設計空調製冷系統、採暖系統、電機冷卻系統的同時,還為電池專門設計了電池熱管理系統(BTMS,Battery Thermal Management System)。

那麼,電池為什麼會發熱?以鋰電池為例,在充放電的過程中,內部的電解液需要分解、正極需要分解、負極與電解液反應、負極與粘合劑之間的反應等等,這一系列的動作勢必會產生熱反應,再加上內阻在電流通過時產生的熱量,電池發熱是一定會發生的事情。

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當然,我並不是說低溫對電池只是性能的衰減,如果在低溫時頻繁對其進行快充電,不僅充電效率會降低,電壓還會容易產生瞬間過充,造成短路,後果可想而知。雖然車企們在研發之初就對此進行了相應的測試與保護,但我依舊不建議大家在0℃以下的環境下頻繁採用快充充電。此外,高溫對於電池組的影響同樣非常直接,不僅會影響電池組工作效率,如果沒有足夠的冷卻加持會十分危險。

《这是真的吗?》车用电池选“风冷”只为图便宜

先來解釋下上文提到的一個名詞,BTMS,也就是電池熱管理系統。形象點說,無論一臺純電動車上的電池多先進、電機性能多強,沒有BTMS的管理就全是扯淡。

其實這貨的功能非常簡單,就是讓電池組始終在合適的溫度範圍內工作,以保持其最佳的狀態。我們常見的方式有風冷、液冷以及直冷三大類,各有各的優勢,也各有各的短板,在曾經很長一段時間裡風冷唱主角,而隨著液冷的逐漸強勢,後者慢慢成為更多車企的選擇。

風冷

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豐田混動系統電池組結構圖

風冷是目前三種技術中採用最早,最成熟的一種,工作原理簡單來說,就是利用鼓風機,將空氣通過空調製冷系統的蒸發器轉變為冷風,之後就是去吹電池,讓電池降溫。當然,這是應用最多的一種,除了這種空調冷風強制對流外,風冷還有自然對流、自然風強制對流兩種。

無論是哪種風冷技術,其受外界環境溫度的影響都非常大,尤其是在高溫環境下這種熱管理技術換熱效率並不高,過去一般都是主打性價比、續航里程不太長的純電動車會採用風冷,因為其有著液冷和直冷無法比擬的的優勢:成本低、系統結構簡單、便於維護,且沒有液體洩漏的風險。車型方面,包括日產聆風、豐田普銳斯、起亞Soul EV、上汽榮威MARVEL X等。

液冷

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特斯拉液冷系統

電動車也用冷卻液?這就是液冷技術的特點。在很多車企看來,風冷無法滿足複雜工況下對於電池組降溫散熱的要求,液冷則可以成為替代品。原理上可以這麼理解,系統會採用冷卻液與外界空氣進行熱交換,把電池組的熱量排出。一般來說冷卻系統都被安裝在電池組模塊的附近,或是佈置管線,或是把模塊沉浸在電介質的液體裡。當然,這只是對液冷系統原理的簡述,每個車企對於液冷冷卻應用方式並不完全相同。特斯拉是採用液冷的代表,我們以它為例,特斯拉Roadster的液冷系統冷卻液為50%水與50%乙二醇混合物,冷卻管道曲曲折折,佈置在11層電池堆中,雙向流動,據官方介紹,這樣一來單體電池的溫度差異會非常均勻,僅為±2°C以內。此外,應用液冷技術的車型還有很多,比如寶馬i3(液冷版)、通用沃藍達、吉利帝豪EV、江淮iEV7S等。

直冷

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寶馬i3直冷系統

除了現階段應用最為廣泛的風冷和液冷,直冷也是一種冷卻方式,應用代表便是寶馬i3(直冷版)。直冷說白了就是用製冷劑直接冷卻動力電池,降溫散熱效果要比液冷出色很多。不過之所以沒有大規模的應用,主要原因是製冷劑的壓力一般能夠達到3-4個大氣壓,壓力過大就會對系統的耐高壓性和密封性要求非常高,在提升風險的同時無疑大幅增加了成本。以寶馬i3為例,工程師在整個電池系統中建立了一個空調系統,這其中自然包括蒸發器,製冷劑在蒸發器中蒸發並快速高效的帶走電池系統的熱量,效率高且效果好。

觀點一:

存在即合理,風冷技術被應用了這麼多年,之所以被大家歡迎是有原因的,其在成本、可靠性以及維護便利性方面的優勢至今仍不可替代,液冷的液態洩漏風險不容被忽視。

觀點二:

在上述優勢還無法立即被液冷技術拾起的現階段,或者說未來很長一段時間裡,帶有經濟型、短途續航、特殊車輛等標籤的純電動車依舊是風冷技術的大客戶。

觀點三:

風冷技術正在落後的道路上越走越遠,能否進行技術革新與升級,將對其未來的命運起到至關重要的影響。

觀點四:

豐田混動系統十分青睞風冷,這與混動系統/純電動系統的區別有直接關係。至於日產、上汽等車企,自然不會為這點成本去犧牲安全性,一款純電動車的安全與否不能簡單拿單一技術下定論,如果能讓冷卻系統與其它結構更好的匹配,並利用技術協同滿足冷卻要求,採用風冷技術並非不可,降低成本帶來的指導價下調也是消費者樂於看到的。

寫在最後:坦白講,最近確實發生了很多純電動車自燃的事情,誰也沒權利為它們洗白,但誰更沒資格在未了解真相的情況下妄加評論。車輛的自燃從汽車被髮明那天就開始出現,燃油車、電動車都逃不過,理性分析,任何一款車的自燃原因絕非單一系統出了問題,如果想保證自己愛車的安全,消費者層面的用車、養車、修車不能大意,車企層面的研發、測試、製造、標準、售後等更不能有半點含糊。

本文猜測:車用電池選“風冷”只為圖便宜 這是真的嗎?

本文結論:

(圖/文 網通社 張屹鵬)


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