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，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃興起的時(shí)代浪潮中，確保車輛在極端環(huán)境下的穩(wěn)定與安全，成為了各大車企亟待攻克的重要命題。

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

此外，高溫測(cè)試還旨在發(fā)現(xiàn)新能源汽車在極端環(huán)境下的潛在問(wèn)題。這些問(wèn)題可能包括電池過(guò)熱導(dǎo)致的性能下降、充電功率受限、車內(nèi)空氣質(zhì)量惡化等。通過(guò)測(cè)試，車企能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(dāng)初唐僧一行人是靠著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(cè)作為“汽車極端環(huán)境測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系搭建及應(yīng)用工作組”高溫環(huán)境測(cè)試數(shù)據(jù)支撐和標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證平臺(tái)，基于消費(fèi)者用車真實(shí)場(chǎng)景，選取42款國(guó)內(nèi)主流車型進(jìn)行測(cè)試，全面模擬消費(fèi)者在夏季可能遇到的多樣化用車環(huán)境與極端挑戰(zhàn)。

       不賣關(guān)子，直接看看測(cè)試公布結(jié)果，有哪些新能源汽車通過(guò)了“火焰山”般的極端高溫測(cè)試。

據(jù)了解，參加中汽夏測(cè)的42款車型中，純電車型包括阿維塔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(shì)N7、蔚來(lái)ES6、小鵬G6、星途星紀(jì)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(cè)試的僅僅有4款車型，極氪001、小米SU7、小鵬G6、星紀(jì)元ET。其中小米SU7獲得了三項(xiàng)科目第一，包括濕滑路面緊急避險(xiǎn)、高溫直線加速、高溫緊急制動(dòng)三項(xiàng)。

除了中汽夏測(cè)這一測(cè)試平臺(tái)之外，吉利也在吐魯番揭牌了中國(guó)首個(gè)全球高溫試驗(yàn)測(cè)試基地，基地制定了多種高溫試驗(yàn)驗(yàn)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，能夠全面考核車輛在極限高溫條件下的綜合性能表現(xiàn)，如轉(zhuǎn)向性能、制動(dòng)性能、空調(diào)熱管理、車身穩(wěn)定性、熱老化及密封性等。

同樣參與高溫測(cè)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(cè)車型，成功通過(guò)嚴(yán)苛高溫考驗(yàn)。據(jù)介紹，中汽中心的測(cè)試涵蓋高溫環(huán)境下的充電功率、續(xù)航里程、VOC、空調(diào)降溫、空調(diào)熱舒適性、可靠性行駛等測(cè)試科目，全面評(píng)估車輛在高溫環(huán)境下的綜合表現(xiàn)。

千錘百煉為穩(wěn)定

       眾所周知，電池性能受溫度波動(dòng)影響顯著，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(xiǎn)；而高溫則可能引發(fā)電池分解、腐蝕，極端情況下導(dǎo)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，容量顯著縮水，實(shí)驗(yàn)顯示，-20℃時(shí)電池容量?jī)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(dāng)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(xì)的溫度管理來(lái)優(yōu)化其綜合表現(xiàn)。

據(jù)資料顯示，極氪001采用了寧德時(shí)代的Ni55電芯，通過(guò)獨(dú)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(yàn)下僅冒煙不自燃。小米SU7系列從標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)了品牌對(duì)高性能電池的持續(xù)追求。

在脫離了傳統(tǒng)油車發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源之后，電動(dòng)車使用永磁電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。永磁電機(jī)的功能是當(dāng)動(dòng)力電池處于放電過(guò)程時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能用于驅(qū)動(dòng)車輛;當(dāng)車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電。但驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器系統(tǒng)在工作過(guò)程中會(huì)因?yàn)槔@組損耗、鐵芯損耗、機(jī)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(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度上升，當(dāng)溫度升高到材料允許的最大溫度值時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(yán)重影響驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性能。

市場(chǎng)上不同品牌車型采用的電池材料和電機(jī)技術(shù)各異，但共同追求在極端溫度條件下的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，高效且精細(xì)的汽車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(duì)于發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)移釋放的過(guò)程，其目的是確保系統(tǒng)或設(shè)備在一定溫度范圍內(nèi)安全和高效運(yùn)行，防止過(guò)熱或過(guò)冷，從而延長(zhǎng)設(shè)備的壽命和提高性能。例如在電子設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、手機(jī)和平板電腦）中，熱管理系統(tǒng)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。在新能源汽車中，熱管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電池、電動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備的溫度，以保持最佳性能和最長(zhǎng)使用壽命。

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

目前受成本及技術(shù)制約，電池?zé)峁芾碓趥鲗?dǎo)介質(zhì)運(yùn)用上并未統(tǒng)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(duì)簡(jiǎn)單、無(wú)泄露風(fēng)險(xiǎn)，具有經(jīng)濟(jì)性，適用于初期發(fā)展的LFP 電池和小型車領(lǐng)域。相較于空氣，液體冷卻介質(zhì)具有比熱容大、換熱系數(shù)高的特點(diǎn)，有效的彌補(bǔ)了空氣冷卻效率低的技術(shù)不足，是目前乘用車優(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(shì)，且維護(hù)成本低，目前技術(shù)尚在試驗(yàn)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?zé)峁芾戆l(fā)展方向。

除了電池收到高溫環(huán)境的挑戰(zhàn)，電機(jī)電控及電子功率件等耐受溫度低的部件對(duì)散熱要求也十分高，還需額外添設(shè)冷卻裝置。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電子元器件的散熱挑戰(zhàn)不容忽視。鑒于這些部件對(duì)高溫敏感，需配備專門的冷卻裝置以確保穩(wěn)定運(yùn)行。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，高溫是電機(jī)故障的元兇，安全隱患不容忽視。隨著電磁負(fù)荷與單機(jī)容量的不斷提升，冷卻策略正由經(jīng)濟(jì)但低效的風(fēng)冷逐步轉(zhuǎn)向更為高效的液冷方案。

半導(dǎo)體元器件同樣面臨高溫加速老化的挑戰(zhàn)，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熱管理體系中。隨著ADAS功能（如全速自適應(yīng)巡航、全自動(dòng)泊車）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(jí)別方案演進(jìn)。

除傳統(tǒng)自然冷卻外，目前驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱技術(shù)方案可分為3類：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(nèi)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(jī)所產(chǎn)生的熱量。介質(zhì)為電機(jī)周圍的空氣，空氣直接送入電機(jī)內(nèi)，吸收熱量后向周圍環(huán)境擴(kuò)散。風(fēng)冷技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用設(shè)計(jì)獨(dú)立的冷卻零件，維護(hù)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(duì)天氣和環(huán)境的要求較高。為保證足夠的散熱量需求，驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要增大與氣流的接觸面積，導(dǎo)致電機(jī)體積大和成本增加；驅(qū)動(dòng)電機(jī)在車輛上使用時(shí)對(duì)應(yīng)的工況較為復(fù)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(fù)荷小的小型車驅(qū)動(dòng)電機(jī)或輔助電機(jī)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(jù)需要主動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度，故而液冷具有更好的穩(wěn)定性，可以迅速帶走熱量，實(shí)現(xiàn)溫度的快速降低，提高電機(jī)的效率和壽命。國(guó)內(nèi)新能源汽車技術(shù)路線主要采用水冷的方式，技術(shù)難度較低，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大面積的產(chǎn)業(yè)化，通過(guò)布置在電動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)的水道，冷卻液將電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，確保電動(dòng)機(jī)在高效率區(qū)間運(yùn)行，同時(shí)保證電機(jī)的潤(rùn)滑和絕緣，主要應(yīng)用于BEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

3）油冷技術(shù)。油冷一般采用機(jī)油（潤(rùn)滑油），因?yàn)榫植坎粚?dǎo)磁、不易燃、不導(dǎo)電、導(dǎo)熱好的特性，對(duì)電機(jī)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)。

車內(nèi)降溫還得看空調(diào)

隨著消費(fèi)者對(duì)汽車舒適性要求的日益提升，駕駛艙內(nèi)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(jī)正逐步取代傳統(tǒng)壓縮機(jī)，成為主流選擇，特別是與電池及空調(diào)冷卻系統(tǒng)的高效集成，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體性能。

技術(shù)細(xì)節(jié)上，傳統(tǒng)燃油車傾向于采用斜盤式壓縮機(jī)，而新能源汽車則普遍青睞渦旋式壓縮機(jī)，這一轉(zhuǎn)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)汽車的電驅(qū)動(dòng)特性。渦旋式壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)著稱，其容積效率相比斜盤式壓縮機(jī)高出約60%，顯著優(yōu)化了制冷效能。

鑒于新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車在動(dòng)力源上的根本差異——前者采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)而非發(fā)動(dòng)機(jī)，其空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)也相應(yīng)地從發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)。這一轉(zhuǎn)變促使電動(dòng)壓縮機(jī)成為新能源汽車制冷系統(tǒng)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(yàn)。目前，新能源汽車廣泛采用渦旋式電動(dòng)壓縮機(jī)，以其卓越的性能滿足了市場(chǎng)對(duì)高效、環(huán)保、靜音的多元化需求。

新能源汽車還需努力“修行”

近兩年，通過(guò)一系列高溫測(cè)試，不僅檢驗(yàn)了新能源汽車在極端條件下的穩(wěn)定性與安全性，也推動(dòng)了電池?zé)峁芾砑夹g(shù)、電機(jī)電控系統(tǒng)以及整車熱管理方案的創(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，新能源汽車的熱管理系統(tǒng)正不斷升級(jí)，為車輛在復(fù)雜多變的環(huán)境中提供堅(jiān)實(shí)的保障。

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