論新能源汽車熱管理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

劉付義

摘?要：結(jié)合當(dāng)前的新能源汽車的發(fā)展情況，結(jié)合自身從事新能源汽車的開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討了新能源汽車熱管理領(lǐng)域核心部件發(fā)展，并結(jié)合工程實(shí)踐發(fā)展情況論述了新能源汽車熱管理技術(shù)升級(jí)方向，希望對(duì)今后提升新能源汽車熱管理技術(shù)水平有所幫助。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;熱管理技術(shù);管理措施;升級(jí)趨勢(shì)

1 前言

在新能源汽車快速發(fā)展的背景下，我們應(yīng)充分重視加強(qiáng)新能源汽車的熱管理相關(guān)工作，并能加強(qiáng)相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備，更好地幫助企業(yè)能滿足貼近市場(chǎng)和降低成本等要求。在快速發(fā)展的新能源整車行業(yè)的背景下，熱管理行業(yè)也意味著絕大的發(fā)展空間，這就應(yīng)實(shí)現(xiàn)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)和高效暖通空調(diào)系統(tǒng)等進(jìn)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(lǐng)域核心部件發(fā)展

對(duì)車內(nèi)空調(diào)進(jìn)行分析，其必然涉及到最多的能量，這就應(yīng)保障全面提升電動(dòng)汽車系統(tǒng)的能源效率，實(shí)現(xiàn)車輛熱狀態(tài)管理的優(yōu)化發(fā)展。當(dāng)前，電動(dòng)車考慮到缺乏零成本的發(fā)動(dòng)機(jī)熱源的情況，大都選擇構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉的PTC加熱器的補(bǔ)充方式。考慮到具體情況，PTC加熱器涉及到風(fēng)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(xù)航里程等情況，這就應(yīng)充分重視實(shí)現(xiàn)熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化，積極采用相關(guān)的節(jié)能措施。但也認(rèn)識(shí)到環(huán)境溫度低于-5 ℃時(shí)，熱泵空調(diào)系統(tǒng)會(huì)失效的問題。總體來看，熱泵還處于發(fā)展階段，還有很多技術(shù)問題需要重視。

對(duì)于應(yīng)用斜盤式壓縮機(jī)來說，其主要表現(xiàn)為高效率、低成本的特點(diǎn)，獲得了較為廣泛的應(yīng)用，特別是這種斜盤式壓縮機(jī)在汽車空調(diào)的制冷設(shè)備中較為常用。渦旋式壓縮機(jī)屬于新型壓縮機(jī)的范疇，體現(xiàn)出振動(dòng)小、噪音低、效率高等特點(diǎn)，能較好地滿足于高效率及電驅(qū)動(dòng)高度配合的要求，其中，渦旋式壓縮機(jī)已經(jīng)成為電動(dòng)壓縮機(jī)的最佳選擇。

考慮到新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的本質(zhì)區(qū)別，具體來說，體現(xiàn)出增加了動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力總成以及電動(dòng)部件等情況，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的方式，意味著傳統(tǒng)模式下機(jī)械水泵正在被電動(dòng)水泵所替代。電動(dòng)水泵主要體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)部件、動(dòng)力電池等的循環(huán)冷卻作用，適合于冬季的工況要求，滿足于進(jìn)行循環(huán)水路的加熱。配套的冷卻技術(shù)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(shù)升級(jí)方向

3.1 電池?zé)峁芾?/p>

結(jié)合電池工作的實(shí)際情況，應(yīng)充分重視溫度對(duì)于性能的影響，當(dāng)存在著溫度過低的情況，則會(huì)造成電池容量和功率的急劇衰減，在一定的情況下往往會(huì)存在和電池短路的問題;同樣，在溫度過高的情況下，還會(huì)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?zé)峁芾淼闹匾浴?/p>

考慮到成本及技術(shù)制約的情況，電池?zé)峁芾聿]有實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化的傳導(dǎo)介質(zhì)的情況，主要涉及到風(fēng)冷（主動(dòng)式和被動(dòng)式）、液冷和相變材料（PCM）等三個(gè)技術(shù)層面。其中，風(fēng)冷技術(shù)并沒有泄露風(fēng)險(xiǎn)、相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，能較為適用于初期發(fā)展的 LFP 電池和小型車的范圍。液冷效果比風(fēng)冷較高，能全面提升成本，主要是充分考慮到液體冷卻介質(zhì)具有比熱容大、換熱系數(shù)的高的優(yōu)勢(shì)，能彌補(bǔ)空氣冷卻效率低的技術(shù)不足，能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化方案。相變材料從這個(gè)角度來看，能體現(xiàn)出換熱效率及成本優(yōu)勢(shì)，但依然處于試驗(yàn)階段，并沒有完全成熟，結(jié)合總體的電池?zé)峁芾淼陌l(fā)展情況，液冷屬于最有潛力的電池?zé)峁芾戆l(fā)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?zé)岱€(wěn)定性更差，熱失控溫度較低這樣會(huì)造成更大的產(chǎn)熱情況，另外，相應(yīng)的新型技術(shù)能省去模組，實(shí)現(xiàn)空間利用率及能量密度的提升，進(jìn)而能保障電池?zé)峁芾韽娘L(fēng)冷走向液冷技術(shù);二是，在受補(bǔ)貼退坡指引、消費(fèi)者續(xù)駛里程焦慮的作用下，這樣會(huì)造成提升電動(dòng)車?yán)m(xù)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(shù);三是，液冷方案更加適合車型向中高端化方向發(fā)展，成本預(yù)算足、追求舒適度、零部件容錯(cuò)率低等要求。

3.2 整車空調(diào)系統(tǒng)

隨著消費(fèi)者越來越重視舒適性的情況，充公重視加強(qiáng)駕駛艙熱管理工作，能通過電動(dòng)壓縮機(jī)替代普通壓縮機(jī)制冷的方式，從而能顯得保障電池與空調(diào)冷卻系統(tǒng)通常聯(lián)結(jié)的要求。考慮到傳統(tǒng)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(zhì)量輕以及效率高的渦旋式，能保障高度配合電驅(qū)動(dòng)能，整體的容積效率較高。針對(duì)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(bǔ)充。

3.3 電驅(qū)動(dòng)及電子元器件

考慮到新能源車的高電壓電流的運(yùn)行實(shí)際情況，結(jié)合智能駕駛的要求，應(yīng)充分考慮到電機(jī)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(yīng)合理化配置冷卻裝置。針對(duì)存在著溫度耐受程度較低的情況，則應(yīng)配置相應(yīng)的額外冷卻回路保護(hù)。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于溫度過高會(huì)造成發(fā)電機(jī)故障，存在著安全隱患問題。通過提升電磁負(fù)荷及電機(jī)單機(jī)容量，能實(shí)現(xiàn)冷卻方案的低成本的要求。在應(yīng)用半導(dǎo)體元器件的過程中，當(dāng)存在著過高問題還會(huì)造成使用壽命老化的問題，這樣就應(yīng)進(jìn)行鋪設(shè)冷卻管路并入電動(dòng)車整車熱平衡體系。

在傳統(tǒng)自然冷卻的基礎(chǔ)上，針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱技術(shù)來說，主要涉及到風(fēng)冷、水冷以及油冷等情況。第一，在風(fēng)冷技術(shù)中，體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，不存在著獨(dú)立設(shè)計(jì)的冷卻零件，但往往工作可靠性不高，對(duì)工況環(huán)境要求較高。從保障散熱量的角度來看，意味著電機(jī)體積大及成本的增加;第二，在水冷技術(shù)中，液體往往體現(xiàn)出更高的比熱情況，這就應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求來進(jìn)行系統(tǒng)溫度 的主動(dòng)調(diào)節(jié)，充分利用液冷的穩(wěn)定性，進(jìn)而能實(shí)現(xiàn)溫度快速降低，實(shí)現(xiàn)電機(jī)效率及壽命的提升，缺點(diǎn)則是對(duì)于耐蝕性、密封性有著較高的要求，應(yīng)及時(shí)在冬天添加防凍液。國(guó)內(nèi)新能源汽車大都是選擇水冷技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了大面積的產(chǎn)業(yè)化;第三，油冷技術(shù)方案，考慮到油冷往往選擇機(jī)油（潤(rùn)滑油）的方案，充分利用好局部的不易燃、不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電、導(dǎo)熱好等特點(diǎn)，并沒有影響到電機(jī)磁路的情況，這樣具有較高的散熱效率。這種方式在國(guó)內(nèi)外很多的噴油冷卻研發(fā)中被采用，體現(xiàn)出絕緣性能良好，機(jī)油沸點(diǎn)比水高，凝點(diǎn)比水低等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)語

綜上所述，未來熱管理系統(tǒng)正在朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，這就應(yīng)全面通過技術(shù)的進(jìn)步來推動(dòng)新能源汽車熱管理方案標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，特別是結(jié)合相應(yīng)的工況要求，落實(shí)電機(jī)的持續(xù)化性能的要求，這樣更可以更好地實(shí)現(xiàn)新能源汽車的發(fā)展要求，全方位促進(jìn)新能源汽車的健康穩(wěn)定的可持續(xù)化發(fā)展。

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