长安汽车卷出新高度长安“金钟罩”首款标准电芯时代长安下线（新能源汽车电机热管理）

新能源汽车市场的发展已经到了车企拼刺刀的时候，而动力电池作为新能源车最为核心的一环，自然成为了各大车企主要发力的方向。在今年广州车展，

长安

汽车就宣布自己下场制造动力电池，并发布全新电池品牌——金钟罩。

按照长安汽车的全新电池规划，未来会通过技术、产品、体系三大布局，将“金钟罩”打造成一个具有长寿命、真安全、超高效、快补能等特征的电池品牌，全方位解决用户在能量密度、充放电效率、循环寿命、低温性能等方面的焦虑。

据悉，11月24日长安汽车与时代长安汽车合作的首座智能、数字、低碳工厂「时代长安」标准电芯生产下线，这是继广州车展发布全新电池规划之后，长安汽车进军动力电池领域的又一里程碑事件。如此快速的动作，充分体现出长安汽车强大的体系力。

续航焦虑将得到充分解决

纯电动

车的续航里程一直备受关注，毕竟续航打折，补能便利性不高等问题持续困扰着电车用户。鉴于此，长安汽车从源头上解决续航问题，计划重点突破电芯技术瓶颈，将针对现在市面上常用的液体电池(

磷酸铁锂电池

和三元电池)，攻关材料改性、体系优化，不断提升

电池能量密度

，在充电倍率方面做到应用3C、普及5C、预研7C。

据了解，在动力电池电量30%充至80%期间，最大3C充电倍率充电时间不超15min，最大5C充电倍率充电时间会在10min以内，最终动力电池实现充电7分钟，续航400km的目标，充电速度能够跟油车一样便捷高效。

长安汽车也尝试在半固态和固态电池领域取得技术性突破，从而给用户带来超长续航体验。时下长安汽车已经在开发全新电解质材料和关键工艺，并计划在2027年之前推动重量能量密度达到350-500Wh/kg、体积能量密度750-1000Wh/L。而到了2030年，新电池将会全面普及。

与此同时，长安汽车还在大力开展锂硫电池、金属电池等新型电池的原型电芯设计，预计能量密度将突破1300-1500Wh/kg，力争在2035年实现搭载应用，从而彻底解决用户里程焦虑。要知道，2022年我国国产

纯电动

乘用车搭载的动力电池平均能量密度是142.6 Wh/kg。对比之下，长安汽车的动力

电池能量密度

有了大幅度跃升。

电池安全性也至关重要

对于动力电池，安全性也是至关重要的一项，

纯电动

车电池短路、自燃等事件频频发生，导致很多人对电池的安全性产生担忧。为了解决这个问题，长安汽车的动力电池在材料和技术两大方面都下足功夫。

材料方面，动力电池将会采用LFP电芯和圆柱电芯，其中LFP电芯的热稳定性较行业主流使用的三元电芯高20%，而圆柱电芯在极端情况下发生热失效也不会扩散起火。技术方面，电池包也将通过航天级电池隔热、瞬态泄压、超压密封、全域防短路、定向感压排温、全时感温报警等技术，全方位守护电池全生命周期安全。

更有看点的是，长安汽车还将实现车云融合开发，采用电压排序法、机器自学习、AI 诊断等数十余种预警算法模型，结合车载BMS和云BMS的优势，解决了电池热失控安全隐患预警准确性不高、高风险车辆处置提醒不及时等问题，实现了对电池全方位的安全监控，提前12h预警电池热失控风险，并且准确率大于95%。

据了解，时代长安工厂下线的首款标准电芯就是长安金钟罩电池的标准电芯之一。而长安金钟罩首款标准电芯采用先进的快离子环石墨、超高导电解液材料技术，全生命周期嵌入6800余个质量控制点，共有1万余项数据溯源，质量可靠性可达 DPPB(单体缺陷率十亿分之一)级别，并将融合4C快充，从20%到80%只需10分钟。而生产工艺遥遥领先的时代长安，用全球尖端技术，实现标准电芯生产速度地表最强“一秒一颗”。

换言之，长安汽车通过一系列技术加身，打造全方位安全的动力电池，给用户带来安心的用车体验。目前，

长安启源

，

深蓝汽车

均使用长安金钟罩电池。而按照长安汽车规划，计划到2030年推出液态、半固态、固态等8款自研电芯，形成不低于150GWh的电池产能，届时用户便能体验到长安汽车在电池技术方面的实力。值得一说的是，长安汽车还将通过技术、产品、商业模式的拓展，以能源为主线，打造完整的可再生能源生态圈，形成能源生产、存储与利用的产业闭环，实现全产业链价值的最大化。

强大体系力为一切规划背书

动力电池硬核的性能表现，背后是长安汽车体系力强大的重要体现。要知道，目前长安汽车已经构建成熟完备的研发管理、产能管理、供应及营销管理体系，掌握了180余项核心的新能源技术，累计申请580项专利，还推出七合一超集电驱、七合一智能整车域控制器、新一代电池集成、新型高效热管理等硬核技术。这些技术的研发制造经验，均能为“金钟罩”品牌的动力电池性能背书。

新技术的研发制造少不了人才和资金，据统计，长安汽车已组建了先进电池研究院，拥有电池研发人员1200余人，其中包括高级专家、顶尖学术人才125人，未来还针对动力电池规划再投入100亿元资金，持续给用户带来满意的动力电池产品。

为此，长安汽车还建立了一套模型，并开发形成了“新能源消费者获得价值指数(CVI)”，能够基于用户思维，对新能源汽车的“性价重体比”进行了大数据分析。按照模型的数据统计方法，目前市场上某主流纯电

SUV

标杆车型的CVI约为52，某主流插电标杆轿车的CVI值约为23。而长安汽车将通过不断地技术迭代，以及整车和电池系统的创新，到2025年，长安新能源汽车的同类型产品的CVI值将分别达到95和40，后续每2年提升5%-10%，这意味着，动力电池和车辆给用户带来的体验将会越来越好。

结语：

动力电池作为新能源车最为核心的部件，它的好坏直接跟车辆的性能挂钩，也关系着车企的发展命脉。而长安汽车通过发布“金钟罩”，自研动力电池，打造有韧性、可持续的产业链和供应链，那么在竞争激烈的新能源车市场也将会更高的话语权。

如今，新能源车产业的资源正在往头部车企集中，TOP10的车企占据了接近80%的市场份额，同时动力电池供给量也大于市场需求量，这种时代背景下，长安汽车通过制造优质的动力电池，是将发展主动权牢牢掌握在自己手中。

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电机与控制器在电能与机械能的转换过程中，部分电能会损耗成为热能释放。对于新能源汽车，驱动电机作为动力源，控制器提供能量转换，缺一不可。两者的热管理系统则主要对其冷却，使其能够安全可靠运行。

电机热管理3个方法寻车网

电机及其电控热管理的主要任务是分析电机内部的产热机理，设计冷却系统对其进行降温，保证电机及电控系统处于合适的温度范围内。目前电机冷却系统主要有空冷、液冷及其他冷却方式，液冷又分为水冷和油冷。

有研究者设计了一种新型的混合型电机冷却系统，冷却系统包括热管、铜管水套、风扇，风扇可以加速带走冷凝端的热量，如下图所示。这种被动式和主动式相结合的冷却系统，可以设计有效的控制策略以优化冷却系统的能耗。对电机冷却系统的热特性进行了试验和数值研究。结果发现，对于250 VA的热负荷，在保证运行工况的前提下，采用混合冷却策略可节省33%的功耗。

图新型混合型电机冷却系统(更正：图中“电池”更正为“铜管水套”)

1、风冷

采用风冷的优点是结构简单、不需要设计独立的冷却零件、维护方便及成本低，缺点是冷却效果较差。为保证足够的散热量需求，驱动电机与控制器需要增大与气流的接触面积，导致电机和控制器体积和成本的增加;驱动电机和控制器在车辆上使用时对应的工况较为复杂，风冷无法在各工况下保持所需的散热量，故仅在热负荷小的小型车驱动电机或辅助电机采用风冷。

气体冷却方式的结构简单、制造成本低。KONDO M等对永磁同步电机设计了一个冷却系统，在轴承四周布置了环形冷却腔以隔绝电机内部的热空气，在电机轴承的外侧安装了带槽的小圆盘，通过风扇实现强迫对流。结果表明，该结构增强了电机的冷却性能，且平均能耗也有所减少。

2、油冷    日系车型的电机则能够采用ATF(自动变速器油)作为冷却介质，与冷却液相比，油冷电机体积更小，前机舱布置较为紧凑。

3、水冷   液体具有更高的比热，且可以根据需要主动调节系统温度，故而液冷具有更好的稳定性。对于新能源汽车的驱动电机和控制器等元件，采用液冷可以迅速带走热量，实现温度的快速降低，提高电机和控制器的效率和寿命。现阶段新能源汽车电机和控制器普遍使用液冷冷却。

液体冷却方式因其优异的换热性能，而广受关注，主要研究热点是电机外壳水套的结构设计及水道的设计。田玉冬等对一台额定功率为21 kW的电动车的永磁同步电机优化设计了一种C型环槽水路结构，并运用有限元数值计算的方法，对电机水冷系统及电机内部的三维温度场进行了计算分析。研究结果显示，转子区域内温度分布均匀，最高温度集中于磁钢中部;定子区域内绕组端部的温度高于中部温度。丁杰等对电动车用高功率密度的永磁同步电机螺旋水路的进出口水管布置方式进行了分析。仿真计算表明，进出水管切向于水路方式比进出水管法向于水路方式的压降损失要小，降低了10.7%。通过压降、表面散热系数与散热面积的综合分析，最终确定了最优化的水路结构设计方案。

电机热管理控制策略

电子水泵控制

电子水泵根据电机系统各发热零部件的冷却需求对水泵转速进行调节。电子水泵通常是PWM控制，其控制曲线如图2所示。

图2  电机电子水泵PWM曲线

前水泵满足下述条件中任意一条即开始工作：①前电机检测温度达到T3;②前电机控制器检测温度达到T3;③发电机检测温度达到T3;④发电机控制器检测温度达到T3。

随着上述零部件的工作温度的上升，前水泵开度开始增大，直到前电机、前电机控制器、发电机、发电机控制器中任何一个零件温度达到T4，后水泵开启到100%(全开);当检测到上述全部零部件最高温度回落到T2时，前水泵开度开始逐步减小，直到全部零部件最高温度达到T

1，水泵停止工作。

后水泵满足下述条件中任意一条即开始工作：①后电机检测温度达到T3;②后电机控制器检测温度达到T3;③OBC检测温度达到T3;④DC-DC检测温度达到T3。

随着上述零部件的工作温度的上升，后水泵开度开始增大，直到后电机、后电机控制器、OBC、DC/DC中任意一个零件温度达到T4，后水泵开启到100%(全开);当检测到上述全部零部件最高温度回落到T2时，后水泵开度开始逐步减小，直到全部零部件最高温度达到T1，水泵停止工作。

2、电子三通阀控制

电子三通阀可以实现一进两出的功能。连接液路1是常开状态，连接液路2是切换状态。根据电机系统中各零部件工作情况不同，对其状态进行控制。控制策略如表1所示。

表1  电子三通阀控制条件

需要注意的是，满足常开条件中任何一个条件，电子三通阀即保持常开状态;只有满足常闭的所有条件时，电子三通阀才切换状态。

3、电子风扇控制

电子风扇的控制与传统车类似，电子风扇采用PWM控制调节档位，初始设计3个档位。其控制逻辑主要涉及OBC、压力传感器、空调系统压力等信号，混合动力车型还涉及发动机(或增程器)冷却液温度信号。

电机热管理系统设计注意点

1、控制器温度需求普遍低于电机，在管路连接上，将控制器置于电机前端;2、DC/DC和OBC工作条件和发热量对冷却液温度升高程度影响较小，管路连接时可置于控制器前端串联，或并联于前端管路上以减小其流量;

3、电子水泵根据液路的总液阻和液流量要求选取合适的产品，布置时将水泵布置在回路中位置较低的地方;4、根据需要选择控制元件电子三通阀和电子四通阀;5、因电机的工作效率也会受到低温影响，可在管路中设计电子三通阀模拟节温器的功能，在寒冷工况使冷却液不经过散热器，为电机保温;6、电机散热器对冷却风温度需求与冷凝器接近，如果可以分开布置在最前端，则分开布置;如不能，因冷凝器为电池提供冷却，可将冷凝器置于最前，适当加大散热的面积;7、设计膨胀水箱解决加注和除气的问题，机舱空间紧张时可与电池膨胀水箱合一使用，在通气管路中设计毛细管，减少冷却液的交换。

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