論新能源汽車熱管理技術發展趨勢

劉付義

摘?要：結合當前的新能源汽車的發展情況，結合自身從事新能源汽車的開發實踐經驗，探討了新能源汽車熱管理領域核心部件發展，并結合工程實踐發展情況論述了新能源汽車熱管理技術升級方向，希望對今后提升新能源汽車熱管理技術水平有所幫助。

關鍵詞：新能源汽車;熱管理技術;管理措施;升級趨勢

1 前言

在新能源汽車快速發展的背景下，我們應充分重視加強新能源汽車的熱管理相關工作，并能加強相應的技術儲備，更好地幫助企業能滿足貼近市場和降低成本等要求。在快速發展的新能源整車行業的背景下，熱管理行業也意味著絕大的發展空間，這就應實現電池熱管理系統和高效暖通空調系統等進行集成管理，全面保障提升新能源車的整體性能。

2 新能源汽車熱管理領域核心部件發展

對車內空調進行分析，其必然涉及到最多的能量，這就應保障全面提升電動汽車系統的能源效率，實現車輛熱狀態管理的優化發展。當前，電動車考慮到缺乏零成本的發動機熱源的情況，大都選擇構造簡單、成本低廉的PTC加熱器的補充方式。考慮到具體情況，PTC加熱器涉及到風暖（加熱空氣）和水暖（加熱防凍液），而后者正在成為流行方案。但這種方式存在著很多問題，如，采暖能耗較高、影響到續航里程等情況，這就應充分重視實現熱泵系統的優化，積極采用相關的節能措施。但也認識到環境溫度低于-5 ℃時，熱泵空調系統會失效的問題。總體來看，熱泵還處于發展階段，還有很多技術問題需要重視。

對于應用斜盤式壓縮機來說，其主要表現為高效率、低成本的特點，獲得了較為廣泛的應用，特別是這種斜盤式壓縮機在汽車空調的制冷設備中較為常用。渦旋式壓縮機屬于新型壓縮機的范疇，體現出振動小、噪音低、效率高等特點，能較好地滿足于高效率及電驅動高度配合的要求，其中，渦旋式壓縮機已經成為電動壓縮機的最佳選擇。

考慮到新能源汽車與傳統汽車的本質區別，具體來說，體現出增加了動力電池、驅動動力總成以及電動部件等情況，利用驅動電機的方式，意味著傳統模式下機械水泵正在被電動水泵所替代。電動水泵主要體現在驅動電機、電動部件、動力電池等的循環冷卻作用，適合于冬季的工況要求，滿足于進行循環水路的加熱。配套的冷卻技術能實現動力電池效率的提升，有助于控制電池老化問題。

3 新能源汽車熱管理技術升級方向

3.1 電池熱管理

結合電池工作的實際情況，應充分重視溫度對于性能的影響，當存在著溫度過低的情況，則會造成電池容量和功率的急劇衰減，在一定的情況下往往會存在和電池短路的問題;同樣，在溫度過高的情況下，還會造成電池存在著分解、腐蝕、起火甚至爆炸等情況，這樣就凸顯出電池熱管理的重要性。

考慮到成本及技術制約的情況，電池熱管理并沒有實現統一化的傳導介質的情況，主要涉及到風冷（主動式和被動式）、液冷和相變材料（PCM）等三個技術層面。其中，風冷技術并沒有泄露風險、相對簡單、經濟性的特點，能較為適用于初期發展的 LFP 電池和小型車的范圍。液冷效果比風冷較高，能全面提升成本，主要是充分考慮到液體冷卻介質具有比熱容大、換熱系數的高的優勢，能彌補空氣冷卻效率低的技術不足，能實現優化方案。相變材料從這個角度來看，能體現出換熱效率及成本優勢，但依然處于試驗階段，并沒有完全成熟，結合總體的電池熱管理的發展情況，液冷屬于最有潛力的電池熱管理發展方向，究其原因，主要涉及到如下方面：一是，主流的高鎳三元電池比磷酸鐵鋰電池熱穩定性更差，熱失控溫度較低這樣會造成更大的產熱情況，另外，相應的新型技術能省去模組，實現空間利用率及能量密度的提升，進而能保障電池熱管理從風冷走向液冷技術;二是，在受補貼退坡指引、消費者續駛里程焦慮的作用下，這樣會造成提升電動車續駛里程的情況，存在著越來越高的電池能量密度，往往更需要換熱效率更高的液冷技術;三是，液冷方案更加適合車型向中高端化方向發展，成本預算足、追求舒適度、零部件容錯率低等要求。

3.2 整車空調系統

隨著消費者越來越重視舒適性的情況，充公重視加強駕駛艙熱管理工作，能通過電動壓縮機替代普通壓縮機制冷的方式，從而能顯得保障電池與空調冷卻系統通常聯結的要求。考慮到傳統車所采用的的斜盤式的情況，新能源大都是選擇具有噪聲低、質量輕以及效率高的渦旋式，能保障高度配合電驅動能，整體的容積效率較高。針對制熱方面來說，主要選擇PTC加熱方式，考慮到并沒有零成本熱源的情況，這里主要選擇成本較為便宜的PTC 加熱器作為補充。

3.3 電驅動及電子元器件

考慮到新能源車的高電壓電流的運行實際情況，結合智能駕駛的要求，應充分考慮到電機電控及電子功率件等耐受溫度低的部件的情況，特別是具有較高的散熱性的要求，應合理化配置冷卻裝置。針對存在著溫度耐受程度較低的情況，則應配置相應的額外冷卻回路保護。在驅動系統中，由于溫度過高會造成發電機故障，存在著安全隱患問題。通過提升電磁負荷及電機單機容量，能實現冷卻方案的低成本的要求。在應用半導體元器件的過程中，當存在著過高問題還會造成使用壽命老化的問題，這樣就應進行鋪設冷卻管路并入電動車整車熱平衡體系。

在傳統自然冷卻的基礎上，針對驅動電機散熱技術來說，主要涉及到風冷、水冷以及油冷等情況。第一，在風冷技術中，體現出結構簡單的特點，不存在著獨立設計的冷卻零件，但往往工作可靠性不高，對工況環境要求較高。從保障散熱量的角度來看，意味著電機體積大及成本的增加;第二，在水冷技術中，液體往往體現出更高的比熱情況，這就應結合實際需求來進行系統溫度 的主動調節，充分利用液冷的穩定性，進而能實現溫度快速降低，實現電機效率及壽命的提升，缺點則是對于耐蝕性、密封性有著較高的要求，應及時在冬天添加防凍液。國內新能源汽車大都是選擇水冷技術方案，實現了大面積的產業化;第三，油冷技術方案，考慮到油冷往往選擇機油（潤滑油）的方案，充分利用好局部的不易燃、不導磁、不導電、導熱好等特點，并沒有影響到電機磁路的情況，這樣具有較高的散熱效率。這種方式在國內外很多的噴油冷卻研發中被采用，體現出絕緣性能良好，機油沸點比水高，凝點比水低等優點。

4 結語

綜上所述，未來熱管理系統正在朝著模塊化、標準化方向發展，這就應全面通過技術的進步來推動新能源汽車熱管理方案標準化發展，特別是結合相應的工況要求，落實電機的持續化性能的要求，這樣更可以更好地實現新能源汽車的發展要求，全方位促進新能源汽車的健康穩定的可持續化發展。

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