论新能源汽车热管理技术发展趋势

刘付义

摘 要：结合当前的新能源汽车的发展情况，结合自身从事新能源汽车的开发实践经验，探讨了新能源汽车热管理领域核心部件发展，并结合工程实践发展情况论述了新能源汽车热管理技术升级方向，希望对今后提升新能源汽车热管理技术水平有所帮助。

关键词：新能源汽车;热管理技术;管理措施;升级趋势

1 前言

在新能源汽车快速发展的背景下，我们应充分重视加强新能源汽车的热管理相关工作，并能加强相应的技术储备，更好地帮助企业能满足贴近市场和降低成本等要求。在快速发展的新能源整车行业的背景下，热管理行业也意味着绝大的发展空间，这就应实现电池热管理系统和高效暖通空调系统等进行集成管理，全面保障提升新能源车的整体性能。

2 新能源汽车热管理领域核心部件发展

对车内空调进行分析，其必然涉及到最多的能量，这就应保障全面提升电动汽车系统的能源效率，实现车辆热状态管理的优化发展。当前，电动车考虑到缺乏零成本的发动机热源的情况，大都选择构造简单、成本低廉的PTC加热器的补充方式。考虑到具体情况，PTC加热器涉及到风暖（加热空气）和水暖（加热防冻液），而后者正在成为流行方案。但这种方式存在着很多问题，如，采暖能耗较高、影响到续航里程等情况，这就应充分重视实现热泵系统的优化，积极采用相关的节能措施。但也认识到环境温度低于-5 ℃时，热泵空调系统会失效的问题。总体来看，热泵还处于发展阶段，还有很多技术问题需要重视。

对于应用斜盘式压缩机来说，其主要表现为高效率、低成本的特点，获得了较为广泛的应用，特别是这种斜盘式压缩机在汽车空调的制冷设备中较为常用。涡旋式压缩机属于新型压缩机的范畴，体现出振动小、噪音低、效率高等特点，能较好地满足于高效率及电驱动高度配合的要求，其中，涡旋式压缩机已经成为电动压缩机的最佳选择。

考虑到新能源汽车与传统汽车的本质区别，具体来说，体现出增加了动力电池、驱动动力总成以及电动部件等情况，利用驱动电机的方式，意味着传统模式下机械水泵正在被电动水泵所替代。电动水泵主要体现在驱动电机、电动部件、动力电池等的循环冷却作用，适合于冬季的工况要求，满足于进行循环水路的加热。配套的冷却技术能实现动力电池效率的提升，有助于控制电池老化问题。

3 新能源汽车热管理技术升级方向

3.1 电池热管理

结合电池工作的实际情况，应充分重视温度对于性能的影响，当存在着温度过低的情况，则会造成电池容量和功率的急剧衰减，在一定的情况下往往会存在和电池短路的问题;同样，在温度过高的情况下，还会造成电池存在着分解、腐蚀、起火甚至爆炸等情况，这样就凸显出电池热管理的重要性。

考虑到成本及技术制约的情况，电池热管理并没有实现统一化的传导介质的情况，主要涉及到风冷（主动式和被动式）、液冷和相变材料（PCM）等三个技术层面。其中，风冷技术并没有泄露风险、相对简单、经济性的特点，能较为适用于初期发展的 LFP 电池和小型车的范围。液冷效果比风冷较高，能全面提升成本，主要是充分考虑到液体冷却介质具有比热容大、换热系数的高的优势，能弥补空气冷却效率低的技术不足，能实现优化方案。相变材料从这个角度来看，能体现出换热效率及成本优势，但依然处于试验阶段，并没有完全成熟，结合总体的电池热管理的发展情况，液冷属于最有潜力的电池热管理发展方向，究其原因，主要涉及到如下方面：一是，主流的高镍三元电池比磷酸铁锂电池热稳定性更差，热失控温度较低这样会造成更大的产热情况，另外，相应的新型技术能省去模组，实现空间利用率及能量密度的提升，进而能保障电池热管理从风冷走向液冷技术;二是，在受补贴退坡指引、消费者续驶里程焦虑的作用下，这样会造成提升电动车续驶里程的情况，存在着越来越高的电池能量密度，往往更需要换热效率更高的液冷技术;三是，液冷方案更加适合车型向中高端化方向发展，成本预算足、追求舒适度、零部件容错率低等要求。

3.2 整车空调系统

随着消费者越来越重视舒适性的情况，充公重视加强驾驶舱热管理工作，能通过电动压缩机替代普通压缩机制冷的方式，从而能显得保障电池与空调冷却系统通常联结的要求。考虑到传统车所采用的的斜盘式的情况，新能源大都是选择具有噪声低、质量轻以及效率高的涡旋式，能保障高度配合电驱动能，整体的容积效率较高。针对制热方面来说，主要选择PTC加热方式，考虑到并没有零成本热源的情况，这里主要选择成本较为便宜的PTC 加热器作为补充。

3.3 电驱动及电子元器件

考虑到新能源车的高电压电流的运行实际情况，结合智能驾驶的要求，应充分考虑到电机电控及电子功率件等耐受温度低的部件的情况，特别是具有较高的散热性的要求，应合理化配置冷却装置。针对存在着温度耐受程度较低的情况，则应配置相应的额外冷却回路保护。在驱动系统中，由于温度过高会造成发电机故障，存在着安全隐患问题。通过提升电磁负荷及电机单机容量，能实现冷却方案的低成本的要求。在应用半导体元器件的过程中，当存在着过高问题还会造成使用寿命老化的问题，这样就应进行铺设冷却管路并入电动车整车热平衡体系。

在传统自然冷却的基础上，针对驱动电机散热技术来说，主要涉及到风冷、水冷以及油冷等情况。第一，在风冷技术中，体现出结构简单的特点，不存在着独立设计的冷却零件，但往往工作可靠性不高，对工况环境要求较高。从保障散热量的角度来看，意味着电机体积大及成本的增加;第二，在水冷技术中，液体往往体现出更高的比热情况，这就应结合实际需求来进行系统温度 的主动调节，充分利用液冷的稳定性，进而能实现温度快速降低，实现电机效率及寿命的提升，缺点则是对于耐蚀性、密封性有着较高的要求，应及时在冬天添加防冻液。国内新能源汽车大都是选择水冷技术方案，实现了大面积的产业化;第三，油冷技術方案，考虑到油冷往往选择机油（润滑油）的方案，充分利用好局部的不易燃、不导磁、不导电、导热好等特点，并没有影响到电机磁路的情况，这样具有较高的散热效率。这种方式在国内外很多的喷油冷却研发中被采用，体现出绝缘性能良好，机油沸点比水高，凝点比水低等优点。

4 结语

综上所述，未来热管理系统正在朝着模块化、标准化方向发展，这就应全面通过技术的进步来推动新能源汽车热管理方案标准化发展，特别是结合相应的工况要求，落实电机的持续化性能的要求，这样更可以更好地实现新能源汽车的发展要求，全方位促进新能源汽车的健康稳定的可持续化发展。

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