汽车热管理系统关键零件拆解系列报告

 

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在热管理技术层面，特斯拉在 Model S/X/3/Y 四款车型中先后迭代出了 3 个版本的技术路线；分别在 电机余热回收、大型集成式控制阀、电机堵转技术、整车热管理标定和智能热管理算法方面拥有极强的技 术积累。

为了更好地了解特斯拉的技术迭代以及集成度较高的热管理技术，今天我们针对特斯拉初代和第二代热管理系统做简单介绍。

特斯拉第一代热管理系统

系统架构原理图

第一代热管理系统应用在Model S和Model X上，共有三个回路：空调回路，电池回路，电机回路；主要区别主要是Model S乘员舱采暖依靠A-PTC，Model X将A-PTC更换为暖风，依靠电池回路中的W-PTC加热乘员舱。该方案通过一个四通阀，将电机热管理回路与电池热管理回路串联，并依赖多通阀的特性来切换不同回路的串并联，将电机热管理回路中的高温冷媒导入到低温电池回路中，对电池包进行加热。

国内厂商早期热管理技术普遍将电机、电池、汽车空调3大回路并联（如蔚来ES8、小鹏G3），直到2018年以后的第一代技术时才通过加入四通阀/三通阀将电机冷却回路和电池回路串联起来，实现电机余 热回收的功能。然而，特斯拉在 2013 年上市的 Model S中已设计出了这一功能。

系统模式循环图

空调回路

通过制冷循环实现乘员舱制冷

通过空气PTC实现乘员舱制热

电池回路-制冷循环

通过chiller一侧制冷剂循环与电池冷却液回路耦合吸收电池中的热量，降低电池温度

电池回路-采暖循环1

通过水PTC加热实现电池升温

电池回路-采暖循环2

通过电驱余热+水PTC加热实现电池升温

电驱回路-制冷循环1（小循环）

基于冷却液较大的比热值，通过电驱回路自循环维持电驱系统温度

电驱回路-制冷循环2（小循环）

基于冷却液较大的比热值，和电池及保温层吸热，维持电驱系统温度，循环与电池采暖循环2一致

电驱回路-制冷循环3（大循环）

通过低温散热器向环境中散热保证电驱系统温度不会过高

特斯拉第二代热管理系统

第二代热管理系统应用在Model 3车型上，相比一第一代系统，第二代系统使用了Supper bottle集成阀体，通过将2个电子水泵、1个 chiller、1个三通阀和1个四通阀组装在一起，实现了热管理回路中阀、泵、交换器的初步集成，能够极大地节省回路中不必要的阀体和泵体数量以节省成本，简化管路结构以降低整车质量。

在Model 3的系统中，特斯拉还可以通过优化管路设计，将ADAS控制器和电池包管理模块整合入冷却回路中，并且加入油冷模块来辅助冷却，大幅提高热管理效率。

第二代系统另外一个技术两点则是使用电机堵转制热技术取代W-PTC产生热量，满足电池的加热需求。

相较于Model S 节省了：1个W-PTC、1个电子水泵、1个膨胀水壶、1个三通阀、1个 冷凝器、2个电子风扇，还有部分管路。

系统架构图

系统模式循环图

空调回路

通过制冷循环实现乘员舱制冷

通过空气PTC实现乘员舱制热

电池回路-电池制冷循环

通过chiller一侧制冷剂循环与电池冷却液回路耦合吸收电池中的热量，降低电池温度

电池回路-制热循环

在加热模式下，电池和功率电子的回路串联在一起，并旁路主的散热器，使得热量集聚。当电池需要加热的时候，冷却液被泵送到后方的管理模块，进入驱动单元中的油冷却热交换器以获取热量，通过集成阀从散热器转移并直接通过冷却器来加热电池。特斯拉实际上利用电机堵转产生大量的热量来加热电池，可以省一个水热加热器。

电驱回路-制冷循环1（小循环）

制冷循环2即电池采暖循环

电驱回路-制冷循环2（大循环）

特斯拉第三代热管理系统

Model Y上使用了第三代热管理系统， 四大亮点技术： （1）阀体集成技术 （2）电机堵转技术    （3）智能热管理算法    （4）多功能热泵技术                      

编辑：黄飞