新能源集體西行，沒有“芭蕉扇”能否過得了“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試基地的首要目的是評估車輛在高溫環(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天然的極限測試環(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。通過模擬極端高溫條件，車企可以全面評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，高溫測試還旨在發(fā)現(xiàn)新能源汽車在極端環(huán)境下的潛在問題。這些問題可能包括電池過熱導(dǎo)致的性能下降、充電功率受限、車內(nèi)空氣質(zhì)量惡化等。通過測試，車企能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，從而提升產(chǎn)品的安全性和可靠性。

難過火焰山

       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，如今我們會關(guān)心新能源汽車沒有“芭蕉扇”，能否在火焰山這樣的環(huán)境下正常行駛。2024中汽夏測作為“汽車極端環(huán)境測試評價標(biāo)準(zhǔn)體系搭建及應(yīng)用工作組”高溫環(huán)境測試數(shù)據(jù)支撐和標(biāo)準(zhǔn)驗證平臺，基于消費者用車真實場景，選取42款國內(nèi)主流車型進(jìn)行測試，全面模擬消費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，直接看看測試公布結(jié)果，有哪些新能源汽車通過了“火焰山”般的極端高溫測試。

據(jù)了解，參加中汽夏測的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ET5、小米SU7、比亞迪宋PLUS EV、零跑C11、特斯拉Model Y、騰勢N7、蔚來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，通過測試的僅僅有4款車型，極氪001、小米SU7、小鵬G6、星紀(jì)元ET。其中小米SU7獲得了三項科目第一，包括濕滑路面緊急避險、高溫直線加速、高溫緊急制動三項。

除了中汽夏測這一測試平臺之外，吉利也在吐魯番揭牌了中國首個全球高溫試驗測試基地，基地制定了多種高溫試驗驗證工況，包括城市廣場路、蛇形廣場路、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。

同樣參與高溫測試的還有鴻蒙智行旗下問界M9、問界新M7 Ultra與智界S7，它們作為中汽中心的首批參測車型，成功通過嚴(yán)苛高溫考驗。據(jù)介紹，中汽中心的測試涵蓋高溫環(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、可靠性行駛等測試科目，全面評估車輛在高溫環(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影響顯著，過低溫度急劇削減電池容量與功率，甚至誘發(fā)短路風(fēng)險；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，實驗顯示，-20℃時電池容量僅為常溫下的43%，相比之下，10℃時仍能保持93%的放電能力。當(dāng)前市場主流電池材料，如錳酸鋰、磷酸鐵鋰及高性能三元材料等，均需精細(xì)的溫度管理來優(yōu)化其綜合表現(xiàn)。

據(jù)資料顯示，極氪001采用了寧德時代的Ni55電芯，通過獨特的5：2：3鎳鈷錳配比及高電壓單晶三元材料技術(shù)，確保了電池在高能量密度下的安全性，針刺實驗下僅冒煙不自燃。小米SU7系列從標(biāo)準(zhǔn)版的弗迪動力磷酸鐵鋰電池，到Pro版的94.3kWh寧德時代神行鐵鋰電池組，再到Max版的101kWh寧德時代麒麟三元鋰電池組。此外，問界M7和M9增程版也分別搭載了寧德時代的40kWh和42kWh三元鋰電池，展現(xiàn)了品牌對高性能電池的持續(xù)追求。

在脫離了傳統(tǒng)油車發(fā)動機(jī)作為動力來源之后，電動車使用永磁電機(jī)作為驅(qū)動元件。永磁電機(jī)的功能是當(dāng)動力電池處于放電過程時，驅(qū)動系統(tǒng)將動力電池的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能用于驅(qū)動車輛;當(dāng)車輛處于制動狀態(tài)時，驅(qū)動系統(tǒng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能對動力電池進(jìn)行充電。但驅(qū)動電機(jī)及電機(jī)控制器系統(tǒng)在工作過程中會因為繞組損耗、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使得驅(qū)動電機(jī)的溫度上升，當(dāng)溫度升高到材料允許的最大溫度值時，驅(qū)動電機(jī)的材料物理特性就會發(fā)生改變，使其性能變差，此外其絕緣材料也會失去絕緣能力，嚴(yán)重影響驅(qū)動系統(tǒng)的安全性能。

市場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

熱管理指的是對于發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)移釋放的過程，其目的是確保系統(tǒng)或設(shè)備在一定溫度范圍內(nèi)安全和高效運行，防止過熱或過冷，從而延長設(shè)備的壽命和提高性能。例如在電子設(shè)備（如計算機(jī)、手機(jī)和平板電腦）中，熱管理系統(tǒng)通過散熱器、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、電動機(jī)和電子設(shè)備的溫度，以保持最佳性能和最長使用壽命。

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。隨著汽車電動化趨勢的迅猛推進(jìn)，一系列創(chuàng)新零部件應(yīng)運而生。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，新增了電動壓縮機(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)運用上并未統(tǒng)一，可分為風(fēng)冷（主動式和被動式）、液冷和相變材料（PCM）3 大技術(shù)路徑。風(fēng)冷相對簡單、無泄露風(fēng)險，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，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，且維護(hù)成本低，目前技術(shù)尚在試驗室階段。相變材料熱管理技術(shù)未完全成熟，是未來最有潛力的電池?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散熱要求也十分高，還需額外添設(shè)冷卻裝置。電驅(qū)動系統(tǒng)及電子元器件的散熱挑戰(zhàn)不容忽視。鑒于這些部件對高溫敏感，需配備專門的冷卻裝置以確保穩(wěn)定運行。在驅(qū)動系統(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、全自動泊車）的普及，域控制器集成度提升，自動駕駛芯片功耗激增，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別方案演進(jìn)。

除傳統(tǒng)自然冷卻外，目前驅(qū)動電機(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)扇來形成內(nèi)風(fēng)路循環(huán)或外風(fēng)路循環(huán)，通過風(fēng)扇產(chǎn)生足夠的風(fēng)量，以帶走電動機(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)點在于結(jié)構(gòu)簡單，不用設(shè)計獨立的冷卻零件，維護(hù)方便及成本低。缺點在于散熱效果和效率都不高，工作可靠性差，對天氣和環(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)動電機(jī)在車輛上使用時對應(yīng)的工況較為復(fù)雜，風(fēng)冷無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，實現(xiàn)溫度的快速降低，提高電機(jī)的效率和壽命。國內(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)實現(xiàn)了大面積的產(chǎn)業(yè)化，通過布置在電動機(jī)殼體內(nèi)的水道，冷卻液將電動機(jī)工作時產(chǎn)生的熱量帶走，確保電動機(jī)在高效率區(qū)間運行，同時保證電機(jī)的潤滑和絕緣，主要應(yīng)用于BEV驅(qū)動電機(jī)。

3）油冷技術(shù)。油冷一般采用機(jī)油（潤滑油），因為局部不導(dǎo)磁、不易燃、不導(dǎo)電、導(dǎo)熱好的特性，對電機(jī)磁路無影響，因此散熱效率更高的油冷技術(shù)成為研究熱點。

車內(nèi)降溫還得看空調(diào)

隨著消費者對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，還完美契合了電動汽車的電驅(qū)動特性。渦旋式壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(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)燃油車在動力源上的根本差異——前者采用電機(jī)驅(qū)動而非發(fā)動機(jī)，其空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)也相應(yīng)地從發(fā)動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)驅(qū)動。這一轉(zhuǎn)變促使電動壓縮機(jī)成為新能源汽車制冷系統(tǒng)的核心部件，通過冷凝放熱、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。目前，新能源汽車廣泛采用渦旋式電動壓縮機(jī)，以其卓越的性能滿足了市場對高效、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，通過一系列高溫測試，不僅檢驗了新能源汽車在極端條件下的穩(wěn)定性與安全性，也推動了電池?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，為車輛在復(fù)雜多變的環(huán)境中提供堅實的保障。

未來，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，為消費者帶來更加安全、舒適、便捷的出行體驗。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)，更是對綠色出行、可持續(xù)發(fā)展承諾的踐行。