没了发动机,电车为什么还要散热器?

正时说车啊 2025-02-21 08:49:02

传统燃油汽车,发动机的散热性能一直是汽车设计的关键指标之一。到了新能源时代,电动汽车少了发动机这个热源,为什么还需要散热器呢?

三电系统更需要热管理

虽然电动汽车摒弃了燃油发动机,但核心的三电部件运行过程中仍然会产生大量的热量。作为三电的核心,电池的性能和安全性与温度密切相关。锂离子电池在充放电过程中会发生化学反应,产生热量。如果电池温度过高,可能会导致电池内部化学物质的分解、电解液的挥发,甚至引发热失控,从而引发火灾或爆炸。此外,过高的温度会加速电池老化,降低容量和使用寿命。

锂离子电池的最佳工作温度范围为15℃至35℃。在这个区间,电池的充放电效率最高,且安全性有保障。因此,散热器在电动汽车中的一个重要作用就是维持电池温度在合理范围内,确保其性能和安全性。

将电能转化为机械能的电机在高负荷运行时,电机内部的电磁感应和机械摩擦会产生大量热量。如果电机温度过高,可能会导致电机效率下降、绝缘材料老化,永磁体退磁,甚至损坏电机。因此,散热器需要为电机提供有效的冷却,确保其在高负荷运行时的稳定性和可靠性。

举例来说,大部分燃油发动机工作时,汽缸内温度可达到几百摄氏度,平均的水温和油温约在90℃—110℃之间,作为对比,永磁电机的工作温度主要受到绝缘材料的影响,但大部分的永磁电机的工作温度约在零下40℃到150℃之间。如果温度过高,会导致磁性能下降,尤其是当温度接近磁体的居里温度时,磁体可能会完全失去磁性,将导致电机报废。因此,电机和发动机一样需要散热。

三电系统中的电控系统负责管理电池的充放电、电机的运行以及车辆的其他电子设备。这些电子设备在运行过程中会产生热量,且对温度非常敏感。如果温度过高,可能会导致电子设备故障,影响车辆的正常运行。因此,散热器在为电池和电机提供冷却的同时,也需要为电子控制系统提供适宜的工作环境。

举例来说,目前的主流驱动电机功率大致是100kW—200kW,部分高功率电机,如比亚迪的电机功率高达500kW,其电机控制器和逆变器在高功率运行时会产生大量热量。此外,国家标准GB/T 38661-2020也明确规定,电池管理系统(BMS)的工作温度范围为零下20℃—65℃。

由于电机、电池及电控系统的散热需要,因此新能源汽车也和燃油车一样,都配备了散热水箱,也需要定期更换防冻液。

除了三电系统外,新能源汽车上同样配备了空调系统。相比燃油车的空调系统,两者除了驱动方式不同,其他的原理都一模一样,都是通过“搬运”热量实现座舱制冷,在这个系统中还需要用到2个热交换器。因此,电动车上具备多个散热器是不可或缺的。

如何为电动车散热?

相比燃油车,电动汽车的散热系统明显更加复杂且功能多样,也就是需要更加精细化的热管理系统,确保电池、电机和电子控制系统在最佳温度范围内运行。

液冷散热是目前电动汽车中最常见的散热方式之一。液冷系统通过在电池包、电机和电子控制模块周围布置冷却液管道,利用冷却液的循环流动带走热量。冷却液通常由水和乙二醇混合而成,具有较高的比热容和良好的导热性能。液冷系统的主要优点包括散热效果好、温度控制精度高以及能够适应高负荷运行。液冷系统能够根据电池和电机的温度自动调节冷却液的流量和流速,确保散热效果的最优性。

除了液冷之外,部分低端电动车采用风冷散热带走热量,这种方式相对简单且成本较低,通常采用风扇强制对流的方式,将热量散发到周围环境中。然而散热效果相对液冷系统较差,且受环境温度和空气流动条件的影响较大。因此,风冷散热系统通常用于对散热要求不高的场景,如低负荷运行或小型电动汽车。

【观察】

尽管电动汽车摒弃了传统燃油发动机,但散热器在电动汽车中依然不可替代。不管是液冷、风冷,还是其他散热方式,目的都是确保电池、电机和电子控制系统在最佳温度范围内工作,从而保障车辆的性能、安全性和使用寿命。(朋月)

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