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《这是真的吗?》车用电池选“风冷”只为图便宜

张屹鹏 向Ta提问

来源:网通社 原创 2018-09-19 07:00

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酷暑难耐,这时面前摆有电风扇一台、冰可乐一听,你会选择“风冷”还是“液冷”?这个比喻并不十分恰当,但正是这台“电风扇”在背黑锅的路上不断前进,以致于我这个“好心人”忍不住要为它辟辟谣。新推出一款纯电动车,除了续航里程等数据外,最近大家总是要看看电池边儿上有没有风冷系统,若有那定是眉头一紧、心头发凉,之后便顺理成章的把“自燃这口锅全盘甩到它头上。那么问题来了,车企采用风冷技术冷却电池,真是为了图便宜而不顾安全吗?这锅它究竟该不该背?

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最近力帆威马等纯电动车发生了自燃,风冷系统成为主要“犯罪嫌疑人”之一。不过要说明的是,很多消费者还是相对冷静的,这从各大论坛相关帖子下面的评论中便可以看出,很多人认为,像丰田日产这种老牌儿新能源车企,电池组到现在依旧选用风冷技术,你难道能说它们的新能源车都是入门级廉价车?

所以,我将从以下三个方面进行展开说明,让我们看看风冷、液冷以及直冷三大冷却技术谁更厉害,风冷的低成本特点是不是车企们选择它的唯一理由。

本文核心问题:

1.车用电池更怕冷or更怕热?

2.BTMS冷却方式有几种?

3.风冷技术是不是要被淘汰了?

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如今的手机越来越先进,但依旧无法避免大冷天儿突然关机、电量骤减、长时间玩游戏发热等问题,动力电池同样会面临这些。我们不怕突然的关机,但一定会害怕过热引发的自燃、爆炸隐患,所以纯电动车在设计空调制冷系统、采暖系统、电机冷却系统的同时,还为电池专门设计了电池热管理系统(BTMS,Battery Thermal Management System)。

那么,电池为什么会发热?以锂电池为例,在充放电的过程中,内部的电解液需要分解、正极需要分解、负极与电解液反应、负极与粘合剂之间的反应等等,这一系列的动作势必会产生热反应,再加上内阻在电流通过时产生的热量,电池发热是一定会发生的事情。

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当然,我并不是说低温对电池只是性能的衰减,如果在低温时频繁对其进行快充电,不仅充电效率会降低,电压还会容易产生瞬间过充,造成短路,后果可想而知。虽然车企们在研发之初就对此进行了相应的测试与保护,但我依旧不建议大家在0℃以下的环境下频繁采用快充充电。此外,高温对于电池组的影响同样非常直接,不仅会影响电池组工作效率,如果没有足够的冷却加持会十分危险。

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先来解释下上文提到的一个名词,BTMS,也就是电池热管理系统。形象点说,无论一台纯电动车上的电池多先进、电机性能多强,没有BTMS的管理就全是扯淡。其实这货的功能非常简单,就是让电池组始终在合适的温度范围内工作,以保持其最佳的状态。我们常见的方式有风冷、液冷以及直冷三大类,各有各的优势,也各有各的短板,在曾经很长一段时间里风冷唱主角,而随着液冷的逐渐强势,后者慢慢成为更多车企的选择。

风冷

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丰田混动系统电池组结构图

风冷是目前三种技术中采用最早,最成熟的一种,工作原理简单来说,就是利用鼓风机,将空气通过空调制冷系统的蒸发器转变为冷风,之后就是去吹电池,让电池降温。当然,这是应用最多的一种,除了这种空调冷风强制对流外,风冷还有自然对流、自然风强制对流两种。无论是哪种风冷技术,其受外界环境温度的影响都非常大,尤其是在高温环境下这种热管理技术换热效率并不高,过去一般都是主打性价比、续航里程不太长的纯电动车会采用风冷,因为其有着液冷和直冷无法比拟的优势:成本低、系统结构简单、便于维护,且没有液体泄漏的风险。车型方面,包括日产聆风丰田普锐斯起亚Soul EV、上汽荣威MARVEL X等。

液冷

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特斯拉液冷系统

电动车也用冷却液?这就是液冷技术的特点。在很多车企看来,风冷无法满足复杂工况下对于电池组降温散热的要求,液冷则可以成为替代品。原理上可以这么理解,系统会采用冷却液与外界空气进行热交换,把电池组的热量排出。一般来说冷却系统都被安装在电池组模块的附近,或是布置管线,或是把模块沉浸在电介质的液体里。当然,这只是对液冷系统原理的简述,每个车企对于液冷冷却应用方式并不完全相同。特斯拉是采用液冷的代表,我们以它为例,特斯拉Roadster的液冷系统冷却液为50%水与50%乙二醇混合物,冷却管道曲曲折折,布置在11层电池堆中,双向流动,据官方介绍,这样一来单体电池的温度差异会非常均匀,仅为±2°C以内。此外,应用液冷技术的车型还有很多,比如宝马i3(液冷版)、通用沃蓝达、吉利帝豪EV、江淮iEV7S等。

直冷

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宝马i3直冷系统

除了现阶段应用最为广泛的风冷和液冷,直冷也是一种冷却方式,应用代表便是宝马i3(直冷版)。直冷说白了就是用制冷剂直接冷却动力电池,降温散热效果要比液冷出色很多。不过之所以没有大规模的应用,主要原因是制冷剂的压力一般能够达到3-4个大气压,压力过大就会对系统的耐高压性和密封性要求非常高,在提升风险的同时无疑大幅增加了成本。以宝马i3为例,工程师在整个电池系统中建立了一个空调系统,这其中自然包括蒸发器,制冷剂在蒸发器中蒸发并快速高效的带走电池系统的热量,效率高且效果好。

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观点一:

存在即合理,风冷技术被应用了这么多年,之所以被大家欢迎是有原因的,其在成本、可靠性以及维护便利性方面的优势至今仍不可替代,液冷的液态泄漏风险不容被忽视。

观点二:

在上述优势还无法立即被液冷技术拾起的现阶段,或者说未来很长一段时间里,带有经济型、短途续航、特殊车辆等标签的纯电动车依旧是风冷技术的大客户。

观点三:

风冷技术正在落后的道路上越走越远,能否进行技术革新与升级,将对其未来的命运起到至关重要的影响。

观点四:

丰田混动系统十分青睐风冷,这与混动系统/纯电动系统的区别有直接关系。至于日产、上汽等车企,自然不会为这点成本去牺牲安全性,一款纯电动车的安全与否不能简单拿单一技术下定论,如果能让冷却系统与其它结构更好的匹配,并利用技术协同满足冷却要求,采用风冷技术并非不可,降低成本带来的指导价下调也是消费者乐于看到的。

写在最后:坦白讲,最近确实发生了很多纯电动车自燃的事情,谁也没权利为它们洗白,但谁更没资格在未了解真相的情况下妄加评论。车辆的自燃从汽车被发明那天就开始出现,燃油车、电动车都逃不过,理性分析,任何一款车的自燃原因绝非单一系统出了问题,如果想保证自己爱车的安全,消费者层面的用车、养车、修车不能大意,车企层面的研发、测试、制造、标准、售后等更不能有半点含糊。

本文猜测:车用电池选“风冷”只为图便宜 这是真的吗?

本文结论:

(图/文 网通社 张屹鹏)

文章标签: 电动车 新能源 电池热管理 风冷 液冷 责任编辑:张屹鹏
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