为啥这么多电动车频频自燃？热管理系统没做好是关键
本文转自微信公号“中国汽车报”
夜幕中爱车爆燃起冲天大火，如果你是车主，心不会痛吗？当地时间5月3日凌晨2点，一台特斯拉Model S在旧金山的私人车库里又发生了自燃。之前的4月21日晚，上海某小区地下车库中一辆特斯拉Model S猛烈自燃，烧剩一堆骨架。
更有甚者，今年2月，一辆特斯拉Model S在美国佛罗里达州撞树起火，车主身亡。2018年5月，美国佛罗里达州一辆特斯拉Model S在发生碰撞后自燃，车内前排两人葬身火海。
据公开报道，仅2018年以来，就有包括特斯拉等多个品牌电动车发生自燃。电动车究竟怎么了？还能不能好好玩了？
“很多电动车自燃的主要原因，很大程度上都是因为电动车电池热失控转为热蔓延造成的事故。”记者采访的多位业内专家一致认为。通俗点讲，热失控就是保护电池稳定的热管理系统因设计缺陷等原因失灵，导致电池过热发生自燃。
谁来从源头管住自燃
“电动汽车安全的核心是电池安全。通过严格的热管理系统，对电池在不同情况下进行管理，技术上如今已不再是难题。”中国科学院院士、清华大学教授、汽车安全与节能国家重点实验室主任欧阳明高所言，强调的就是新能源汽车的热管理系统。
如同人的体温基本维持在37℃左右、过高就是发烧生病一样，如今的新能源乘用车，多数使用的是三元锂电池，一般的三元锂电池，充电温度为0℃到45℃之间，放电温度为-40℃到60℃之间。只有在最佳温度下，电池才能安全发挥最大的工作效率。
一般而言，新能源汽车的热管理系统主要包括四部分：电池热管理系统、汽车空调系统、电机电控冷却系统、减速器冷却系统。
电池热管理系统就是通过技术手段，对电池在不同情况下进行散热、加热、隔热，让电池始终处于45℃以内的正常工作状态，即便电池组中有个别电池出现温度过高的情况，热管理系统也能及时发现并报警，通知操作人员进行适当的人为干预。
电动车的核心技术看电池，电池的核心技术看热管理。当今的热管理技术不仅涉及硬件，也涉及软件算法。热管理系统的技术水平，不仅关系到电动汽车的安全性，也直接影响到续驶里程的表现。
热管理系统哪家强
正如人们如今更加关注自身的健康状况一样，热管理作为新能源汽车安全与性能提升的核心之一，重要性越来越凸显，而其市场空间亦随着汽车电动化时代的来临持续增大。
面对这一诱人的市场蛋糕，跨国零部件企业谁也不会松手，其中，马勒、法雷奥、大陆等“实力派”更是在这方面大力投入，纷纷研发自己的新能源车热管理系统新技术。今年4月的上海车展上，这几家亮出的新产品就吸引了业界的眼球。
“在马勒目前的业务板块中，热管理和机电一体化将是未来重要的增长因素，目前马勒在中国约40%的销售收入来自热管理和机电一体化业务，而随着电气化技术的发展，这一比例将会逐步提升。”马勒集团管理董事会主席兼首席执行官Jörg Stratmann博士在现场向记者表示，因此在热管理及机电一体化创新研发方面，马勒近年的投资力度将不断加大。
事实上，马勒凭借其在热管理领域的技术积累，通过智能化高效利用和管理电动车电池系统，提升电池的生命周期和续航里程。同时，马勒的热管理系统还可以利用系统中的热泵将电池、牵引电机和电力电子这些元件产生的热能集中起来为车厢供暖，从而在保证舒适性的同时不影响电动车续航里程。此外，马勒还推出了针对氢燃料电池的热管理系统。氢燃料电池对于长途运输来说潜力明显，相较于锂电池的纯电动车，它的续航里程和体积都有明显的优势，而且马勒的产品已经应用于美国尼古拉卡车公司，他们凭借马勒的热管理系统技术，还联合开发了Nikola Two氢燃料电池卡车。
法雷奥的热管理系统，创新的热泵系统提升了电池使用效率。其采用制冷剂将空气能量转化为动力，对车舱进行有效加热、制冷与除雾的同时，将能量消耗对电动汽车续航里程的影响减至最小。随着全新技术升级，法雷奥热泵系统可极大优化电动汽车的续航里程，将冬季与夏季的行驶里程分别提高30%、20%。法雷奥热泵系统为用户提供了更大的自由度，减轻了里程焦虑，做到了鱼与熊掌可以兼得。
大陆集团的热管理系统，采用了新型多通阀－冷却液流量控制阀新技术，以更节能的方式控制整车加热和冷却需求。首批应用于电动汽车的新产品计划于2019年底在中国开始量产。此外，大陆集团将为包含热泵系统的纯电动车提供二氧化碳管路，在冬季驾驶中提供更加良好的驾驶环境。二氧化碳管路利用不破坏臭氧层的天然制冷剂，助力环保的同时极具性价比，特别是在中高纬度的低温地区对电动汽车有明显的增程效果。
“搭载大陆集团的热管理技术之后，在相同的-10℃低温下，电动汽车的续航能力能够提高25%左右。就算是不经常给电池充电或充电不完全，也可依靠热管理技术延长电池的使用寿命。”大陆集团动力总成发动机与传动系统事业部负责人Wolfgang Breuer表示。
由此看来，各大企业提出的热管理系统技术是各有千秋，难以说谁是最好，但各企业的努力都是为了更好。
发展之路充满挑战
新能源车电池的安全焦虑、里程焦虑、寿命焦虑，都与动力电池密不可分。而抓住动力电池这个关键之“手”，就是热管理系统。就电池降温的冷却方式而言，在用的主要有风冷和液冷两种方式。目前新能源乘用车广泛采用电池液体冷却技术，如特斯拉和宝马i3新能源车等。液冷技术通过液体对流换热方式将电池产生的热量带走，液体换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低最高温度、保持电池组温度一致性效果更好，相较于风冷，液冷方案更易实现余热回收。相关调研数据显示，我国量产的纯电动车液冷的使用率呈上升态势。
除了当前大量使用的三元锂电池，作为发展方向的氢燃料电池、固态电池，也都需要适宜的工作温度，如氢燃料电池工作温度要求一般为60℃到120℃，固态电池工作温度要求一般为60℃到80℃，这对热管理系统技术提出了更高的要求，带来了更大的挑战。
业内普遍认为，目前新能源汽车热管理系统的技术难点一是电动压缩机，二是低温热泵，三是新一代制冷剂。在制冷剂方面，随着各国一系列环保新政策颁布、特别是欧盟指令2006/40/EC的生效，环保型制冷剂将代替原有的R134a。但是，如果制冷剂采用R744，整个制冷系统的内部工作压力将会显著升高。虽然通过缩小内腔体积、材料加厚进行结构设计的优化后，换热器可以实现足够的承压能力，然而壁厚的增加必然会导致换热器重量的增加，同时电池外壳也需要更高的强度来抵御高温下的热膨胀，这些又会对换热器铝材提出更高的强度要求。
2018年，全球电动汽车销售超过200万辆，其中一半在中国。当前，新能源汽车正处于飞速发展之中，而热管理系统作为新能源车的核心技术之一，成为国内外企业角逐的“竞技场”。谁拥有更好的热管理系统，谁就拥有更强的定价话语权和市场主动权。
“把新能源汽车的热管理系统做好了，就为解决电动汽车的安全焦虑、里程焦虑打下了基础。”北京大学化学与分子工程学院教授其鲁向《中国汽车报》记者表示，绝不能对发生的事故、存在的问题麻木不仁，置若罔闻。我们必须加快技术创新的步伐，通过技术突破，拿出更安全、更可靠的产品，打消用户对新能源汽车产品的种种焦虑，让新能源汽车更安全、更便捷。
是呀，热管理系统做好了，也许真的就不会有人再说：“买电动车吗，易自燃的那种。”