Tesla 热管理架构介绍

前言:

目前来看特斯拉的新能源车在市场上占据足够的优势,应用了诸多新技术、新材料,在新能源舞台上已取得了足够耀眼的成绩,为了保障车辆的热管理安全,其在热管理上也做了很多的改善,而我,将为大家呈现MODEL S/X/3的热管理架构

 

 

一、MODEL S热管理架构

先上图,看热管理架构:

原理介绍

1、电池冷却原理:车辆行驶或充电时,电池温度上升,BMS会根据预先设定的程序发送指令让压缩机工作,并调节通向chiller的膨胀阀,同时电池包回路的水泵会运转,冷却液在chiller内部与冷媒进行热交换,冷却液温度降低,然后经三通-水泵-三通-PTC流入电池包,并在电池包内部进行热交换,然后冷却液升温后经过四通阀-水泵流入chiller再次冷却,即:chiller-三通-水泵-三通-PTC-电池包-三通-三通-四通阀-水泵-三通阀-chiller,反复循环,从而保证电池包的温度稳定。具体路径截图如下:

 

2、电池加热原理:当车辆在低温环境中长时间放置后,电池包温度逐渐降低,当降低到一定温度后,BMS会发送请求开启PTC和水泵,按照水泵-三通-PTC-电池包-三通-三通-四通阀-水泵-三通阀-三通-水泵的路径进行。当然,目前国内应该主要考虑车辆放置后再启动时候进行加热的工况,目标偏向北京以南。具体路径截图如下:

 

3、乘员舱制冷及加热原理:当乘员舱发出制冷需求时,压缩机会进行工作,同时膨胀阀开启,根据车内外环境温度及需求温度进行调节压缩机转速,通过鼓风机与乘员舱进行热交换。具体路径截图如下:

 

4、电机及电控冷却原理:当电机、电控温度升高时,控制器发出水泵工作的请求,当冷却液温度较低时,采取小循环,不经过散热器,当温度升高到一定值时,开始大循环。具体路径截图如下:

 

 

 

二、MODEL X热管理架构

看看下面这张3D数据图,发现这个车是前后空调四驱电车,前面还存在夸张的滤芯,据说防生化污染的。。。

 

 

 

 

估计大伙还是不太清楚详细的热管理架构,我们继续看架构图:

 

原理介绍:

1、电池冷却原理:车辆行驶或充电时,电池温度上升,BMS会根据预先设定的程序发送指令让压缩机工作,并调节通向chiller的膨胀阀,同时电池包回路的水泵会运转,冷却液在chiller内部与冷媒进行热交换,冷却液温度降低,然后经水泵-电池包-PTC-暖风水箱-四通阀-水泵流向chiller,完成一个循环。通过水泵的工作,可使冷却液一直进行循环流动。具体路径截图如下:

 

   2、电池加热、乘员舱加热原理:该车采用了PTC加热及电机回路余热加热的方式对电池包和乘员舱加热。共有两种加热方式,完全依靠PTC加热和电机余热利用的加热方式,途中绿色线条即为单独PTC加热的路径,即:水泵-电池包-PTC-暖风水箱-四通阀-水泵-chiller-水泵。另外一种加热方式则依靠四通阀的控制来实现,即:电机回路-三通-三通阀-四通阀-四通阀-水泵-chiller-水泵-电池包-PTC-暖风水箱-四通阀-副水箱-电机回路。具体路径截图如下:

 

3、乘员舱制冷原理:乘员舱制冷因为和MODEL S一样,不再重复叙述。

4、电机、电控冷却原理:电机、电控存在三种冷却方式电机回路不经过散热器的小循环冷却;电机回路经过电池包的小循环冷却;电机回路经过散热器的大循环冷却,不经过电池包。详细的路径大家看图应该可以看得明白了吧,大家自己研究吧,哈哈

 

三、MODEL 3热管理架构

我们先大概的了解一下这个车的情况,如下图:

 

1. A/C Compressor 压缩机

2. Cabin heater 加热PTC

3. HV Battery Pack 动力电池

4. HV Battery Pack service panel 集成式高压盒

5. Rear Drive unit 后电机

6. HV cabling 高压线束

7. Charge port 充电口

 

不多说,还是来看我们热管理架构图:

 

原理介绍:

1、电池冷却原理:车辆行驶或充电时,电池温度上升,BMS会根据预先设定的程序发送指令让压缩机工作,并调节通向chiller的膨胀阀,同时电池包回路的水泵会运转,冷却液在chiller内部与冷媒进行热交换,冷却液温度降低,然后经四通-电池包-三通-二通阀-水壶-水泵流向chiller,完成一个循环,同时该支路上多了ADAS控制器的冷却部分。通过水泵的工作,可使冷却液一直进行循环流动。具体路径截图如下:

 

2、电池加热、乘员舱加热原理:该车采用了PTC加热乘员舱的方式,同时采用利用电机回路余热加热电池包的方式。即:水泵电池包管理模块-电控-油冷器-三通-两通阀-电池回路水泵-chiller-四通-电池包-两通阀-水泵。具体路径截图如下:

 

3、乘员舱制冷原理:乘员舱制冷因为和MODEL S一样,不再重复叙述。

4、电机、电控冷却原理:

通过上图是否发现了MODEL 3MODEL S 电机回路的冷却原理基本一样,不同之处就是电机采用了油冷冷却的方式,相信大家都是老司机,知道里面是怎么热交换的,那我就不多说啦。

   四、总结

通过上面MODEL系列三个热管理系统的介绍,我们应该发现,电动车对热量余热利用提高了,对热管理的精细化程度也提高了,同时对产品的集成化也有了很大提升,特别是水壶集成水泵及阀的结构。但是用了很多三通、三通阀这样的结构,导致成本增加,对于国内车企来说,可能成为发展关卡。

     我个人更看重的是特斯拉在设计上的开放思想,没有被传统思想束缚,虽然有点不计成本的疑惑,但相信后续会通过优化设计来降低成本。

  上述内容如有错误,请大家指正,愿与大家一起进步。

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