冬天用车,尤其是新能源车型,想必很多朋友都会担心开空调加热会不会影响续航,充电速度会不会变慢。从电动车的基础原理来说,这是一定的,只不过影响续航多少,充电能否快速进入状态,这是每一家电动车企业所要解决的关键问题。
如何做到无忧用车,让续航打折少,充电速度快,热管理系统扮演着一个十分重要的角色。
蔚来十年热管理发展史,从提升用户体验到极致节能高效,为每一位用户带来更舒适的体验。近日,蔚来携手合作伙伴三花,共同斩获2025年度中国制冷学会科学技术进步奖一等奖,彰显了双方在新能源汽车热管理领域的深厚技术积淀与协同创新实力。
整车能耗“背后的巨人”
虽不常提及却不断进步中
热管理系统,顾名思义,就是管理整车热能的一套系统,无论车内的制冷、制热,还是电池、电机等零部件的保温、散热、能量转化,都与其息息相关。
“油改电”的蛮荒时代
在燃油车时代,汽车的热源主要靠发动机,发动机放出的热量会一部分传递到座舱当中提供温暖,同时一套水冷系统保证发动机温度不过热,空调制冷则是独立的一套系统。
而电动车不具备发动机,却又有着电池、电机等温控需求,座舱还需要快速制热、制冷,续航还不能打折太多。如何利用好外部热源和内部余热就成为了一个难题,以及如何控制好能量损耗的同时,保证精准控温、加热与制冷效率。而这也是我们经常说的一点:电动车的热管理系统要远比燃油车更复杂,也更需要“斤斤计较”。
电动车的热管理系统,究竟该怎样做?
早年间很多电动车脱胎于燃油车架构,热管理系统和逻辑也是从燃油车时代“继承”下来的概念,所以最早的电动车热管理系统很难称得上有什么技术:一套用来为座舱空调加热的系统,一套用来为电机散热的系统,和一套用来为电池保温的系统(甚至早年有些产品多为风冷电池包,没有主动温度控制,纯靠BMS电池管理系统调整充电电流,为电池慢慢升温预热)。这三套系统“各自为战”,相互之间没有任何关联,很多额外发出的热量白白浪费掉,也就导致了早期电动车升温慢、耗电多、续航短、充电慢等问题。
纯电架构的起源之路
之后,更适合电动车的纯电平台架构出现,让热管理系统有了根本性的改变:针对电动车在电机、电池方面的温度控制,以及座舱内如何实现快速升温和保温,热管理系统有针对性地进行了再分区与归类,相关零部件之间有了通信,但仍旧是归为电池+电机与座舱两方面。电池电机的温度控制为一套系统,依靠冷却液循环控温,座舱则为另一套系统,依靠冷媒进行空调温度调节。每套系统根据分工不同会有很多独立零部件,不仅管路长、布局零散,还占地方。虽然能耗较“油改电”有了一定进步,但依旧是很难实现车内升温快、低温充电快与续航打折少三者兼顾。
蔚来第一代ES8
化繁为简的主流操作
如何让整套热管理系统进一步提升?基于此前的分布式结构,整合集成便是行业共识的大方向。其实这很好理解:分布式系统虽然各零部件相互独立,维修方便,但如果在提升可靠性的基础上,把众多零部件集成在一起,不仅可以实现线束管路的大幅度减少,整车减重的同时又能腾出更大的空间,在通信配合、热量管理方面的效率也会更高一些。
蔚来第二代ES8
从蔚来第一代平台架构到第二代平台架构,热管理系统从分布式繁冗复杂的管路、线路、零部件,到针对电池+电机的ICM(Integration Coolant Module集成式冷却液管理模块)与针对座舱的IRM(Integration Refrigerant Module集成式冷媒管理模块)两大集成模块,相互之间依靠FTU(Flexible Thermal Unit温控调节单元,核心零部件为多通路阀)进行热交换与能量传递调节。更集成化的方案在提升热管理效率的同时,为前舱提供了更大更实用的空间,整车重量相应降低。
“N合一”的极致追求
在追求极致的路上,蔚来不断探寻着行业尖端技术领域。如果说蔚来第二代平台架构的热管理系统已然化繁为简,将关键零部件减少到三个核心集成零部件(ICM、IRM、FTU),那么到蔚来第三代平台架构时代,“全部整合为一”便是追求极致的方向,也是整个汽车行业的大势所趋。
蔚来全新ES8
核心逻辑不难理解:极致的集成便是做到仅一个系统级零部件解决所有问题,也就是将ICM、IRM、FTU再整合,实现ITM(Integration Thermal Module热管理集成模块)技术,真正意义上的“一个零件管一切”。
这就有点像电脑的发展,从数量庞大的晶体管机柜,到台式电脑的机箱整合运算处理单元,再到如今集成屏幕、键盘的笔记本电脑、平板电脑这些智能终端,蔚来热管理系统遵循“第一性原理”发展,目前已在蔚来全新ES8与ET9车型上实现ITM全集成技术方案。
同理,也正因为做到了完全集成,三大模块几乎做到了效率最大化,无论热管理效率还是制热、制冷能力都实现了兼顾,让“D级车的空间,A级车的能耗”成为可能。同时,前备箱的空间可以进一步释放,整车管路、线束进一步减少,无论轻量化还是空间方面,都获得了更好的体验。
只需一个核心零件
无惧续航打折升温慢
更不担心充电久
所以说,不要小看热管理系统,它实实在在影响着冬季用车续航和充电体验。蔚来是如何做好热管理系统?蔚来全新ES8的热管理系统在行业内是什么水平?接下来我们从你更关心的使用角度,聊聊ITM热管理集成模块技术究竟能提供怎样的用车体验。
高效节能保续航,冬天不怕开暖风
很多用户会担心冬季开暖风会影响续航,而优异的热管理系统可以从精准控温和“借热”等方式,让能耗尽可能的低,冬天大胆用暖。
这里面的核心便是热泵与多通路阀,与传统PTC直接加热相比,热泵的原理类似于“反向冰箱制冷”,通过外界吸热,以及对冷媒介质的压缩与解压,实现能耗更低的制热、制冷效果。多通路阀则像是“路口的红绿灯”,能够精准控制流量与流向,让多余的热量流向需要加热的地方,让整套系统兼顾低能耗与快速升温的特点。
蔚来ES8与ET9采用了行业首创的多温区全场景多模式双直冷超低温热泵,新系统提供了74种热泵模式,以及-40℃外部环境下依旧可以正常工作,精准适配每一种场景,提供最高效的系统方案;
同时,通过冷媒流量阀实现客舱内/环境的精准能量分配,杜绝传统热系统中“先扔掉热量再耗电加热”的浪费,进一步降低春秋季场景下的空调能耗达40%+;
基于车内湿度、空气质量、车速、空调设定等条件,精确调控客舱的空调负荷,管控精度可达3%以内,远优于当前业内的双层流空调等常见解决方案,精打细算杜绝任何潜在浪费;
通过种种优化与精准控制,最终实现CLTC工况-7℃测试中平均热管理能耗仅为同级别SUV的35%,保持头部温度20℃,每小时也仅需0.55度电,真正做到续航无忧,无惧制热担心费电的烦恼。
寒冬腊月升温快,充电无忧体验爽
如果说能耗低可以让大家无忧用暖,那这么低的能耗能否保证升温快?以及充电预热会不会等很久?其实在开发整套热管理系统的时候,首要保证的一项工作就是让大家的用车体验不能降级,谁都不希望在冬天坐车里等很久才能暖起来,以及因为温度上不来影响充电速度。
ITM的高集成度热管理方案,与之前系统相比管路长度缩短7.5cm,更短的管路能够实现热量更快速高效地传递到需要的地方,无论座舱和电池充电预热都有改善;
另外,电池与电机发热的能量,也可以通过整套热管理系统流向座舱,将余热用在座舱加热上面,加上更短的管路更少的损耗,实现整车能耗“几乎零浪费”的同时,弥补热量缺口,提升制热效率;
在冬季电池预热方面,开创性的电池双模加热也可以带来更快速的升温表现:所谓双模,指的是EDS堵转加热与空调热泵双热源。EDS堵转加热大致相当于给电机输入电流,但电机不转动,靠电机发出的热量为电池提供热源,而空调热泵则是与空调共享制热能力,不仅比PTC更省电,还能提供10kW的高效电池加热能力,确保电池迅速升温,减少充电等待。
哪怕是极寒天过一夜,蔚来全新ES8可以做到10分钟升温至30.1℃*,相比同级燃油中大型SUV升温速度快10-20分钟,这作为一台大空间三排座SUV来说十分难得,可谓是“大平层也能暖如春夏”。
*测试条件为-18℃静置12小时后,打开空调AUTO档,测温位置为第一排脚步温度。
热管理系统还能带来更大空间
没错,蔚来的热管理系统甚至于影响整车空间。得益于优异的集成化方案,整套ITM热管理系统占用空间极小,为前备舱提供更大空间。
目前搭载于蔚来ES8上的ITM热管理系统已实现58合一的状态,高集成化让制冷剂、冷却液、线束、车身等零件重构,体积更精巧,再配合小型化空调箱+横置布局,整套ITM+空调箱为空间贡献117L;
另外,整套散热模块倾斜角度30度,相比之前立式布局,可以为长度方向贡献26.5cm,空间贡献80L。
从管路、线路到系统集成化、小型化,甚至零部件在布置上的优化,整套热管理系统在方方面面实现了合理布局,为蔚来全新ES8带来了230L超大前备舱容积,同级鲜有,也同时体现了蔚来品牌在技术研发上的实力。
一套不放心?那就来两套
节能、高效的ITM热管理集成系统,不仅带来极致用车体验,在安全冗余方面同样不可忽视。目前行业内鲜有对热管理系统进行双份冗余设计方案,对于极端气候下的可靠性问题,蔚来选择直面应对,用技术破解最极端的可能性。
整套热管理电气和系统架构引入全面安全冗余的设计(双水泵、双电源、双芯片),提高安全能力的上限,时刻保证热管理系统能够稳定工作;
电子架构集成同样是做到了安全与高效,整套自研系统电子部分引入SkyOS-L控制,自研实现硬件、底层软件、应用层全栈协同优化,响应更快、安全性更高、工作更稳定。
从分布式零部件策略到集成化思路,将58个零部件整合到一个模块当中,更短的管路、电路与更高效精准的控制逻辑,再加上效率更高的热泵,蔚来最新的热管理系统在方方面面的“锱铢必较”,无一不体现蔚来在能耗与用车体验上的不断突破,用技术引领行业发展。这背后是工程师无数个日夜付出,不断试错与投入研发,坚持长期主义,只为保障每一位蔚来车主出行无忧,用车更爽。
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