特斯拉初代和第二代熱管理系統(tǒng)

為了更好地了解特斯拉的技術(shù)迭代以及集成度較高的熱管理技術(shù)，今天我們針對(duì)特斯拉初代和第二代熱管理系統(tǒng)做簡(jiǎn)單介紹。

特斯拉第一代熱管理系統(tǒng)

系統(tǒng)架構(gòu)原理圖

第一代熱管理系統(tǒng)應(yīng)用在Model S和Model X上，共有三個(gè)回路：空調(diào)回路，電池回路，電機(jī)回路；主要區(qū)別主要是Model S乘員艙采暖依靠A-PTC，Model X將A-PTC更換為暖風(fēng)，依靠電池回路中的W-PTC加熱乘員艙。該方案通過(guò)一個(gè)四通閥，將電機(jī)熱管理回路與電池?zé)峁芾砘芈反?lián)，并依賴多通閥的特性來(lái)切換不同回路的串并聯(lián)，將電機(jī)熱管理回路中的高溫冷媒導(dǎo)入到低溫電池回路中，對(duì)電池包進(jìn)行加熱。

國(guó)內(nèi)廠商早期熱管理技術(shù)普遍將電機(jī)、電池、汽車空調(diào)3大回路并聯(lián)（如蔚來(lái)ES8、小鵬G3），直到2018年以后的第一代技術(shù)時(shí)才通過(guò)加入四通閥/三通閥將電機(jī)冷卻回路和電池回路串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)余 熱回收的功能。然而，特斯拉在 2013 年上市的 Model S中已設(shè)計(jì)出了這一功能。

系統(tǒng)模式循環(huán)圖

空調(diào)回路

通過(guò)制冷循環(huán)實(shí)現(xiàn)乘員艙制冷

通過(guò)空氣PTC實(shí)現(xiàn)乘員艙制熱

電池回路-制冷循環(huán)

通過(guò)chiller一側(cè)制冷劑循環(huán)與電池冷卻液回路耦合吸收電池中的熱量，降低電池溫度

電池回路-采暖循環(huán)1

通過(guò)水PTC加熱實(shí)現(xiàn)電池升溫

電池回路-采暖循環(huán)2

通過(guò)電驅(qū)余熱+水PTC加熱實(shí)現(xiàn)電池升溫

電驅(qū)回路-制冷循環(huán)1（小循環(huán)）

基于冷卻液較大的比熱值，通過(guò)電驅(qū)回路自循環(huán)維持電驅(qū)系統(tǒng)溫度

電驅(qū)回路-制冷循環(huán)2（小循環(huán)）

基于冷卻液較大的比熱值，和電池及保溫層吸熱，維持電驅(qū)系統(tǒng)溫度，循環(huán)與電池采暖循環(huán)2一致

電驅(qū)回路-制冷循環(huán)3（大循環(huán)）

通過(guò)低溫散熱器向環(huán)境中散熱保證電驅(qū)系統(tǒng)溫度不會(huì)過(guò)高

特斯拉第二代熱管理系統(tǒng)

第二代熱管理系統(tǒng)應(yīng)用在Model 3車型上，相比一第一代系統(tǒng)，第二代系統(tǒng)使用了Supper bottle集成閥體，通過(guò)將2個(gè)電子水泵、1個(gè) chiller、1個(gè)三通閥和1個(gè)四通閥組裝在一起，實(shí)現(xiàn)了熱管理回路中閥、泵、交換器的初步集成，能夠極大地節(jié)省回路中不必要的閥體和泵體數(shù)量以節(jié)省成本，簡(jiǎn)化管路結(jié)構(gòu)以降低整車質(zhì)量。

在Model 3的系統(tǒng)中，特斯拉還可以通過(guò)優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，將ADAS控制器和電池包管理模塊整合入冷卻回路中，并且加入油冷模塊來(lái)輔助冷卻，大幅提高熱管理效率。

第二代系統(tǒng)另外一個(gè)技術(shù)兩點(diǎn)則是使用電機(jī)堵轉(zhuǎn)制熱技術(shù)取代W-PTC產(chǎn)生熱量，滿足電池的加熱需求。

相較于Model S 節(jié)省了：1個(gè)W-PTC、1個(gè)電子水泵、1個(gè)膨脹水壺、1個(gè)三通閥、1個(gè) 冷凝器、2個(gè)電子風(fēng)扇，還有部分管路。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)模式循環(huán)圖

空調(diào)回路

通過(guò)制冷循環(huán)實(shí)現(xiàn)乘員艙制冷

通過(guò)空氣PTC實(shí)現(xiàn)乘員艙制熱

電池回路-電池制冷循環(huán)

通過(guò)chiller一側(cè)制冷劑循環(huán)與電池冷卻液回路耦合吸收電池中的熱量，降低電池溫度

電池回路-制熱循環(huán)

在加熱模式下，電池和功率電子的回路串聯(lián)在一起，并旁路主的散熱器，使得熱量集聚。當(dāng)電池需要加熱的時(shí)候，冷卻液被泵送到后方的管理模塊，進(jìn)入驅(qū)動(dòng)單元中的油冷卻熱交換器以獲取熱量，通過(guò)集成閥從散熱器轉(zhuǎn)移并直接通過(guò)冷卻器來(lái)加熱電池。特斯拉實(shí)際上利用電機(jī)堵轉(zhuǎn)產(chǎn)生大量的熱量來(lái)加熱電池，可以省一個(gè)水熱加熱器。

電驅(qū)回路-制冷循環(huán)1（小循環(huán)）

制冷循環(huán)2即電池采暖循環(huán)

電驅(qū)回路-制冷循環(huán)2（大循環(huán)）

特斯拉第三代熱管理系統(tǒng)

Model Y上使用了第三代熱管理系統(tǒng)， 四大亮點(diǎn)技術(shù)：

（1）閥體集成技術(shù)

（2）電機(jī)堵轉(zhuǎn)技術(shù)

（3）智能熱管理算法

（4）多功能熱泵技術(shù)

審核編輯 ：李倩