冬天充電八小時 用車一小時？低續航這鍋它們必須背起！

熱量，從汽車誕生開始，一直是汽車不可或缺的。發動機驅動汽車，需要燃料燃燒做功，燃燒放出的熱量對於汽車的工作尤為重要。

熱量太少會讓汽車無法完全進入工作狀態，熱量太多卻會讓汽車出現故障。所以對於熱的管理，一直是各家車企需要解決的問題，就算是進入到電動車時代，對於三電系統的熱管理也是如此。

所以現在各家車企是如何解決汽車動力系統的熱管理問題的？

在發動機中，燃料燃燒做功為汽車提供動力。但是因此伴隨而來的熱量並不是發動機所需要的。發動機過熱會導致發動機出現爆缸等嚴重損壞的情況。

但受到當時的技術限制，發動機並沒有很複雜的冷卻系統，空氣成了發動機冷卻的唯一介質。通過缸體直接與外界空氣接觸，來達到冷卻發動機的效果。

這種冷卻方式非常簡單，而且成本很低，只需要對缸體外表面進行特殊的設計就能達到冷卻效果。包括到現在很多摩托車用發動機，尤其是小排量發動機，都是風冷發動機，在缸體上看到的發動機散熱片，其實就是發動機冷卻的最主要來源。

風冷的優勢自然是結構簡單輕便，成本極低，但是較低的冷卻效率讓它現在只能用在超小排量發動機上。現在很多低成本的摩托車發動機使用的就是風冷。像最常見的那種125cc的摩托車，因為排量小，功率也小，對冷卻的要求就比較低。

但到了更大排量的發動機，風冷就不能滿足更高功率輸出的要求了。這時候水冷就成了應該是唯一的冷卻方式。

大排量發動機具有多個氣缸，共同產生的熱量就會更高，而受到風冷冷卻能力的限制，發動機的功率輸出是受限的。這也是幾十年前的大排量多缸發動機，其動力輸出不如現在2.0T的原因之一。

但為什麼是水呢？原因是它的吸熱能力是所有物質中最強的。

水的比熱容是4200J/(kg·℃)，説人話就是1kg水升高℃能吸收4200J熱量。所以水的吸熱效率非常高。如果用水來吸收發動機產生的熱量，再通過其他熱交換方式把熱量釋放到空氣中，這樣的散熱效果會比直接風冷好得多。

現代汽車無論是燃油車還是電動車，其散熱方式都是基於這樣的方式進行的。

在內燃機氣缸內，燃料的燃燒温度會高達2500℃，因此對於氣缸和氣缸蓋的冷卻是發動機冷卻中的重頭戲。

冷卻水在發動機內經水泵進入到發動機缸體，發動機缸體內的冷卻水道主要圍繞着氣缸，之前我也提過氣缸內燃燒温度非常高，所以用冷卻水先冷卻氣缸效果是最好的。冷卻完缸體的冷卻水會進入到缸蓋的冷卻水道中，缸蓋也是發動機接受熱量最主要的部件。冷卻完缸蓋的冷卻水則會回到冷卻水箱，與空氣進行熱交換，把剛才走完一輪所吸收的熱量散出去。

上面提到的水冷系統其實只能算比較基礎，沒有完全發揮水冷系統的優勢，因為發動機的不同部件，在不同工況下對於冷卻的要求是不一樣的。

回到我剛才提到的水冷路線，冷卻水在經過缸體後已經吸收了很大一部分的熱量，此時再去冷卻氣缸蓋的話，會因為冷卻水吸熱能力不足導致冷卻不充分。

另外，最基礎的冷卻系統，它的水泵動力是從曲軸前端皮帶輪系獲取的，這就意味着其泵水速度與發動機轉速成正比。但在一些低轉速高負荷的工況時，水泵泵水能力不足也會導致冷卻效率下降。

所以在發動機冷卻系統中，會有一些比較特別的設計。

比亞迪DM-i使用的1.5L驍雲發動機，使用了電子水泵和分體冷卻技術。電子水泵就是用電機驅動的水泵，其轉速與發動機的轉速並不相關，所以在低轉速高負荷的工況時，電子水泵依然能給發動機提供充足的冷卻水。

配合兩個電子節温器後，驍雲1.5L發動機也解決了另一個問題——發動機起動時冷卻水供應不足導致暖機速度慢，這對於經常啓停的混合動力專用發動機而言非常重要。

另外，針對發動機缸體和缸蓋的冷卻，比亞迪還為發動機配備了分體冷卻技術，簡而言之是缸體冷卻和缸蓋冷卻分為兩條冷卻迴路，不再是冷卻水先冷卻缸體再冷卻缸蓋，通過兩個節温器控制兩條冷卻迴路，提高了冷卻效率。

像電子水泵、電子節温器這些電氣化部件，對於冷卻系統的效率提升是很高的。這當然也仰仗於更高電壓的整車電氣系統。無論是現在歐洲車最喜歡用的48V，還是更高電壓的混動車，電氣系統的支持都非常重要。

在燃油車上發動機需要強大的冷卻系統冷卻。而在電動車上，對電池、電機和電控系統的冷卻同樣不可或缺。而且電池的工作最適温度在50℃上下，工作温度範圍相比發動機更窄，熱管理系統不僅要懂得冷卻，還要懂得在極寒狀態下加熱。

所以很多純電動車或PHEV車型，都使用了圓柱形電池。雖然圓柱型電池相比軟包電池在空間利用率上稍有落後，但是圓柱型電池堆疊形成的空隙能讓冷卻水流動，冷卻效率會更高。比如梅賽德斯-AMG GT63 e Performance使用的6.1kWh三元鋰電池，在圓柱形電池單元中間設計了冷卻水道，寶馬i3也有類似的設計。

但是對於電池加熱，很多車企卻有着不同的解決方案。

比如極氪001使用了吉利和博格華納合作研發的高壓液體加熱器。通過加熱冷卻循環液，保證電池在低温狀態下達到工作温度，同時為乘員艙提供更好的制暖效果。

高温液體加熱器採用厚膜元件（TFE）技術，既能滿足對快速產生熱量的高性能系統的需求，同時由於高壓加熱器的加熱元件和冷卻液之間熱阻很小，因而能實現最小的功率損耗。

其實對於汽車的熱管理是一個相當複雜的課題，到了電動車時代依舊是如此。現在無論是電池本身的性能還是車內製熱，就算是用上了熱泵空調，效果都不太理想。未來電動車的熱管理，還需要多管齊下，運用多種措施來解決問題。