冬天越來越冷,電車續航虛、充電慢、空調升溫慢、動力衰減等問題也日漸凸顯。小米作為誕生于北方的車企,深知電動汽車用戶冬季低溫用車痛點,小米汽車立項開發時的目標之一就是致力于要做“冬季電車之王”,終結電車冬季不好用的魔咒。
01低溫環境下,小米SU7續航保持率、空調升溫速度、充電時間三項核心指標同級領先。
小米作為誕生于北方的車企,在小米汽車立項開發時的目標之一就是要做“冬季電車之王”。我們在關鍵的熱管理系統設計之初,就針對冬季低溫工況做了專門的設計考慮,創新地采用了「雙模熱泵」和「三熱源逐級加熱技術」,實現了同級別更高的低溫續航保持率、更快的低溫充電時間、更低的低溫動力性能衰減、更快的低溫空調升溫速度,讓電車用戶從此告別冬季焦慮。
02小米SU7熱管理系統性能強、效率高,能輕松應對-30℃極端低溫環境。
很多用戶都擔心電動車能否扛得住北方的冬天?冬天是電動車的魔咒,隨著冬季天氣越來越冷,電車續航虛、充電慢、空調升溫慢、動力衰減等問題越發凸顯,實際續航往往會嚴重打折。克服這個問題的關鍵在于「熱管理系統」的效率。
這是因為電動車的電機轉換效率非常高(小米超級電機V8s最高效率為98.11%),相比油車,電動車沒有了發動機余熱這個熱量大戶,而冬季低溫環境下,乘員艙、電池、電機等所有的系統都需要熱量,那么熱量從哪里來?因此需要一整套熱管理系統,用來產生熱量、收集熱量、搬運熱量。
小米SU7的熱管理系統針對北方冬季低溫工況專門設計,制熱性能強、制熱效率高。在CLTC工況下,能實現-15℃,無需額外開啟加熱器,即可維持乘員艙的舒適溫度;在-20℃,熱泵系統依舊能從冷空氣中吸取熱量,為乘員艙補充熱能;在-30℃極端低溫環境,整個熱管理系統依然能輕松應對。
03小米高效雙模熱泵,兼顧「直接式」和「間接式」兩種技術優勢。
熱泵是熱管理的關鍵,簡單介紹一下熱泵的工作原理。
熱泵是從低溫環境中吸熱,通過壓縮機做功向高溫環境釋放熱量的系統裝置。熱泵循環的熱力學原理和制冷循環的完全相同,制冷是將車內熱量搬到車外,熱泵則是將車外熱量搬到車內,恰好是一個相反的過程。
·夏季工況:系統工作在制冷模式,冷媒路徑:壓縮機→室外換熱器(冷凝器)→膨脹閥→室內換熱器(蒸發器)→壓縮機。
·冬季工況:系統工作在制熱模式,冷媒路徑:壓縮機→室內冷凝器或水冷冷凝器→膨脹閥→室外換熱器(蒸發器)→壓縮機。
熱泵是熱管理的關鍵
目前,熱泵技術在電動車已經普及,但如何讓熱泵的效率更高、工作溫度范圍更廣,是整個行業都在解決的課題。小米SU7的熱管理系統,采用行業首創的「高效雙模熱泵」技術,融合了直接式和間接式兩種工作模式。
·直接式:專熱專用。熱量直供乘員艙,提高傳熱效率。
直接式熱泵在空調箱體里面布置了一個內置冷凝器,直接與空調箱體內的空氣進行換熱釋放熱量給乘員艙,傳熱效率更高。
·間接式:一熱多用。連接多條熱路,滿足更多場景需求
間接式熱泵則是采用一個板式換熱器充當冷凝器,實現壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體與低溫冷卻液的換熱。換熱后的高溫冷卻液一熱多用,連接多條熱路,可以滿足更多的場景需求。
在這樣高效雙模熱泵的加持下,我們可以在-15℃環境下(CLTC工況),不需要加熱器介入,僅靠熱泵從大自然搬運熱量就可以維持乘員艙的舒適溫度。甚至在-20℃,熱泵依舊能從冷空氣中吸取熱量,而目前行業中大多數純空氣熱泵的最低工作溫度還停留在-10℃左右。所以說,小米的高效雙模熱泵是更優的大自然熱量“搬運工”,既節能又強勁,是電動車冬季福音。
小米高效雙模熱泵,CLTC工況下,-15℃無需額外開加熱器就可以維持乘員艙的舒適溫度
04小米三熱源逐級加熱技術,電池加熱功率高達18kW,兩倍于行業平均水平
電動汽車上的熱源相對燃油車要少,除了要盡最大可能吸收大自然空氣中的熱量,還要將車內的熱源“能用盡用”。為此我們進行了一項系統架構創新,打造了三熱源逐級加熱技術,將電驅、壓縮機、加熱器的熱量逐級聚在一起,實現更高的電池加熱功率,從而提升低溫環境下的充電速度,降低用戶充電時間。
那么三熱源逐級加熱技術,具體是怎么實現的呢?簡單來說,是通過熱量“接力”的方式,將電驅的發熱,通過壓縮機來進一步接力,然后壓縮機接力的熱量再通過加熱器接力傳遞到電池內,最終實現「三熱源逐級加熱」。
·步驟1:電驅的熱量傳遞到冷卻液。電驅堵轉生熱控制算法,提高電驅產熱的效率和速度,快速加熱電驅回路冷卻液;
·步驟2:電驅回路冷卻液熱量傳遞到壓縮機回路。優化匹配壓縮機的轉速控制和P-T(壓力-溫度)調節控制策略,以及電驅水泵控制策略,充分吸收電驅產熱并疊加壓縮機做功產生的熱量;
·步驟3:壓縮機回路的熱量傳遞到加熱器回路。通過水冷冷凝器將電驅堵轉產生的熱量和壓縮機做功產生的熱量傳遞到加熱器回路,優化加熱器控制策略,使得加熱器的能力盡可能充分發揮;
·步驟4:加熱器回路傳遞到電池回路。通過九通閥控制算法,把加熱器回路和電池回路串聯,使得電驅堵轉、壓縮機、加熱器產生的熱量都進入到電池回路加熱電池。
最終,我們創新開發的「三熱源逐級加熱技術」能實現在極端低溫的工況下,給到電池的加熱功率最高可達18kW,兩倍于行業平均水平,從此不再畏懼嚴寒。