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特斯拉 Tesla 热管理系统技术迭代分析

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发布:hudaren43 来源:
PostTime:28-8-2023 09:54
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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 ...

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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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)



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3 发表评论
引用 yiguanghua 28-11-2023 12:02
很专业的文章,学习了
引用 innerve 23-11-2023 16:02
谢谢楼主,来学习一下
引用 ghl137 25-10-2023 21:14
电动车的热管理系统还是挺复杂的

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