在新能源汽车浪潮席卷全球的当下,汽车行业正经历着一场深刻变革。从传统燃油车到新能源汽车的转型,不仅是动力源的切换,更是整车性能优化理念的全面革新。其中,能量管理尤其是热性能热管理,已成为决定未来整车性能的核心要素,其重要性在多个维度得以彰显。
动力系统稳定运行的基石
新能源汽车的动力系统主要由动力电池和驱动电机构成,二者的性能对温度极为敏感。对于动力电池而言,工作温度直接关乎其充放电效率、循环寿命与安全性能。以常见的锂离子电池为例,其最佳工作温度区间通常在 20℃-40℃。当温度低于 0℃时,电池内部的电解液黏度增加,锂离子迁移受阻,导致电池内阻增大,充放电性能急剧下降。这不仅会使电动汽车的续航里程大幅缩水,还可能在充电过程中引发析锂现象,严重影响电池寿命甚至带来安全隐患。反之,当温度高于 45℃时,电池内部的化学反应加剧,副反应增多,加速电池容量衰减,长期处于高温环境还可能触发热失控,引发起火、爆炸等严重事故。
驱动电机在运行过程中,由于电流通过绕组产生焦耳热以及机械摩擦生热,也会面临温度升高的问题。过高的温度会使电机的永磁体发生不可逆退磁,导致电机输出转矩下降、效率降低,同时加速电机绝缘材料的老化,缩短电机使用寿命。据研究,电机工作温度每升高 10℃,其绝缘寿命将缩短约 50%。因此,为了确保动力系统的稳定、高效运行,精准的热管理系统必不可少。通过对电池和电机进行实时温度监测与调控,热管理系统能够为其营造适宜的工作环境,保障动力系统的性能与可靠性。
续航里程提升的关键路径
续航里程焦虑一直是制约新能源汽车普及的关键因素。在众多影响续航的因素中,热管理系统的作用举足轻重。一方面,在低温环境下,为了提升电池和座舱温度,传统电动汽车往往依赖高能耗的 PTC(正温度系数热敏电阻)加热器,这无疑会大幅增加电能消耗,显著缩短续航里程。例如,在 - 10℃的环境中,仅开启 PTC 加热器为座舱供暖,电动汽车的续航里程可能会减少 20%-30%。而先进的热管理系统则采用热泵技术,它能够从环境中吸收热量并转移至车内或电池,实现高效制热,相较于 PTC 加热器,可降低 30%-50% 的能耗。同时,热管理系统还能通过优化电池加热策略,在确保电池性能的前提下,减少加热过程中的能量消耗。
另一方面,在车辆行驶过程中,热管理系统可以回收利用动力系统产生的废热。驱动电机、逆变器等部件在工作时会产生大量热量,这些热量若不加以利用则会被白白浪费。热管理系统通过热交换器等装置,将这些废热收集起来并用于加热电池或座舱,提高能源利用效率,进一步增加续航里程。有研究表明,采用废热回收技术的电动汽车,在特定工况下续航里程可提升 5%-10%。
电池寿命延长的必要保障
电池作为新能源汽车的核心部件,其成本高昂且寿命有限。电池的循环寿命受多种因素影响,其中温度是最为关键的因素之一。长期处于高温或低温环境下,电池内部的电极材料结构会发生变化,导致电池容量衰减加速。热管理系统通过对电池温度的精确控制,能够有效减缓电池老化速度。在高温环境中,热管理系统通过液冷、风冷等方式及时带走电池产生的热量,将电池温度控制在合理范围内,抑制电池内部的副反应,延长电池循环寿命。例如,某款电动汽车通过优化热管理系统,将电池工作温度波动范围控制在 ±2℃以内,其电池循环寿命提升了 20% 以上。
在低温环境下,热管理系统则对电池进行预热,避免电池因低温而性能受损。此外,热管理系统还能确保电池组内各个电芯之间的温度一致性。由于电池组由多个电芯串联或并联组成,若电芯之间温度差异过大,会导致各电芯充放电状态不一致,加速部分电芯的老化,进而影响整个电池组的性能和寿命。通过精确的热管理,使电芯间温度差保持在较小范围内,可有效提升电池组的一致性和稳定性,延长电池使用寿命,降低用户的使用成本。
智能网联功能稳定的支撑
随着汽车智能化、网联化的深入发展,车辆内部集成了大量的电子设备和传感器,如自动驾驶芯片、车机系统、通信模块等。这些设备在工作过程中会产生大量热量,且对温度极为敏感。以自动驾驶芯片为例,其运算速度和性能直接关系到车辆的自动驾驶安全。在高温环境下,芯片的电子迁移现象加剧,可能导致电路短路、运算错误等问题,影响自动驾驶系统的正常运行。热管理系统通过高效的散热设计,如采用散热片、风扇、液冷等方式,及时将这些电子设备产生的热量散发出去,确保其在适宜的温度下工作,保障智能网联功能的稳定运行。
同时,热管理系统还能与车辆的智能控制系统协同工作。通过传感器实时监测车辆各部件的温度、环境温度以及用户的使用需求,智能控制系统能够根据这些信息动态调整热管理系统的工作模式,实现精准的温度控制和能量优化。例如,当车辆检测到前方路况拥堵,预计需要频繁启停时,智能控制系统可提前调整热管理策略,降低动力系统的冷却需求,减少能耗;而当车辆进入高速行驶状态,对动力系统性能要求提高时,热管理系统则自动加强冷却,确保动力系统稳定运行。
在新能源时代,热性能热管理已成为整车性能优化的核心环节。它不仅关乎动力系统的稳定运行、续航里程的提升、电池寿命的延长,还对智能网联功能的稳定发挥起着关键支撑作用。随着新能源汽车技术的不断发展,热管理技术也将持续创新,成为推动新能源汽车产业迈向更高水平的重要驱动力。车企只有高度重视并不断优化热管理系统,才能在激烈的市场竞争中脱颖而出,为用户提供更加高效、安全、可靠的新能源汽车产品。
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