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”?這個比喻并不十分恰當,但正是這臺“電風扇”在背黑鍋的路上不斷前進,以致于我這個“好心人”忍不住要為它辟辟謠。新推出一款純電動車,除了續(xù)航里程等數(shù)據(jù)外,最近大家總是要看看電池邊兒上有沒有風冷系統(tǒng),若有那定是眉頭一緊、心頭發(fā)涼,之后便順理成章的把“自燃”這口鍋全盤甩到它頭上。那么問題來了,車企采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?
導語酷暑難耐,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”?這個比喻并不十分恰當,但正是這臺“電風扇”在背黑鍋的路上不斷前進,以致于我這個“好心人”忍不住要為它辟辟謠。新推出一款純電動車,除了續(xù)航里程等數(shù)據(jù)外,最近大家總是要看看電池邊兒上有沒有風冷系統(tǒng),若有那定是眉頭一緊、心頭發(fā)涼,之后便順理成章的把“自燃”這口鍋全盤甩到它頭上。那么問題來了,車企采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?
最近力帆、威馬等純電動車發(fā)生了自燃,風冷系統(tǒng)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(xiàn)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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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、長時間玩游戲發(fā)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(fā)的自燃、爆炸隱患,所以純電動車在設計空調制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、電機冷卻系統(tǒng)的同時,還為電池專門設計了電池熱管理系統(tǒng)(BTMS,Battery Thermal Management System)。
那么,電池為什么會發(fā)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(fā)熱是一定會發(fā)生的事情。
當然,我并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,后果可想而知。雖然車企們在研發(fā)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(huán)境下頻繁采用快充充電。此外,高溫對于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。
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(tǒng)。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范圍內工作,以保持其最佳的狀態(tài)。我們常見的方式有風冷、液冷以及直冷三大類,各有各的優(yōu)勢,也各有各的短板,在曾經很長一段時間里風冷唱主角,而隨著液冷的逐漸強勢,后者慢慢成為更多車企的選擇。
風冷
豐田混動系統(tǒng)電池組結構圖
風冷是目前三種技術中采用最早,最成熟的一種,工作原理簡單來說,就是利用鼓風機,將空氣通過空調制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器轉變?yōu)槔滹L,之后就是去吹電池,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(huán)境溫度的影響都非常大,尤其是在高溫環(huán)境下這種熱管理技術換熱效率并不高,過去一般都是主打性價比、續(xù)航里程不太長的純電動車會采用風冷,因為其有著液冷和直冷無法比擬的優(yōu)勢:成本低、系統(tǒng)結構簡單、便于維護,且沒有液體泄漏的風險。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
特斯拉液冷系統(tǒng)
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,風冷無法滿足復雜工況下對于電池組降溫散熱的要求,液冷則可以成為替代品。原理上可以這么理解,系統(tǒng)會采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(tǒng)都被安裝在電池組模塊的附近,或是布置管線,或是把模塊沉浸在電介質的液體里。當然,這只是對液冷系統(tǒng)原理的簡述,每個車企對于液冷冷卻應用方式并不完全相同。特斯拉是采用液冷的代表,我們以它為例,特斯拉Roadster的液冷系統(tǒng)冷卻液為50%水與50%乙二醇混合物,冷卻管道曲曲折折,布置在11層電池堆中,雙向流動,據(jù)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
寶馬i3直冷系統(tǒng)
除了現(xiàn)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)。直冷說白了就是用制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(guī)模的應用,主要原因是制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(tǒng)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(tǒng)中建立了一個空調系統(tǒng),這其中自然包括蒸發(fā)器,制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效的帶走電池系統(tǒng)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么多年,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(yōu)勢至今仍不可替代,液冷的液態(tài)泄漏風險不容被忽視。
觀點二:
在上述優(yōu)勢還無法立即被液冷技術拾起的現(xiàn)階段,或者說未來很長一段時間里,帶有經濟型、短途續(xù)航、特殊車輛等標簽的純電動車依舊是風冷技術的大客戶。
觀點三:
風冷技術正在落后的道路上越走越遠,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(tǒng)十分青睞風冷,這與混動系統(tǒng)/純電動系統(tǒng)的區(qū)別有直接關系。至于日產、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(tǒng)與其它結構更好的匹配,并利用技術協(xié)同滿足冷卻要求,采用風冷技術并非不可,降低成本帶來的指導價下調也是消費者樂于看到的。
寫在最后:坦白講,最近確實發(fā)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發(fā)明那天就開始出現(xiàn),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(tǒng)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(yǎng)車、修車不能大意,車企層面的研發(fā)、測試、制造、標準、售后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:假
(圖/文 網(wǎng)通社 張屹鵬)