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小鹏、特斯拉、领克、威马、理想等新能源车热管理与温度传感器

特普生科技 温度传感器研究院 2023-03-02 12 1055
典型企业新能源汽车热管理系统方案分析
目前行业具有代表性的热管理系统有PTC电加热 方案、热泵方案(特斯拉八通阀热泵、吉利直接 式热泵)、威马的柴油加热方案以及以理想为代 表的插电式混动车方案。
小鹏P7整车热管理方案分析(PTC电加热方案)
小鹏P7作为小鹏汽车的第2款纯电车型,整车热管理系统采用一体化储液罐设计和单PTC加热方案,利用一个四通阀实现整车系统级 的热循环,并与博世、大陆、马勒等国际一线零部件供应商开展合作。
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P7热管理系统特点:

1、一体化储液罐设计 

• 电机、电池、乘客舱三者的膨胀罐一体化设计,变为一 个膨胀罐总成,减少零部件数量,可以降低成本 。

2、余热循环利用 

• 利用一个四通阀,将电机冷却水路与电池温控水路串接, 利用电机余热加热电池,降低系统能量损失 。

3、单PTC热源统筹化管理 

• 使用一个PTC加热器实现乘客舱和电池加热,系统化整 车热管理,降低各部分能耗的同时还可以降低系统成本 。

4、可变进气格栅设计 

• AGS主动进气格栅可根据工况和机舱温度,智能调节进 气格栅开度,实现机舱保温和降低风阻,提升余热回收 效率和增加续航里程。


特斯拉Model Y整车热管理架构分析(八通阀热泵方案)

特斯拉在Model Y的热管理系统中使用了一个八通阀,将整车热管理集成化,通过车载计算机精确的控制各元器件的运转情况,保 障各系统安全有序、高效的运转,极大得提升了Model Y的整车性能和可靠性。
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特斯拉Model Y在热管理系统中开创性的使用了一个八通阀,将整车热管理集成化,通过车载计算机,精确的控制各元器件的运转, 保障各系统安全有序、高效的运转。
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领克ZERO直接式热泵系统分析

领克旗下的首款纯电动车型“领克ZERO Concept”将搭载直接式热泵,采用“冷媒直接供热”技术,可解决纯电动汽车因冬季需 要对电池和乘员舱耗电加热导致的续航打折扣问题。图片

领克ZERO Concept热泵系统


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领克推出了由直接式热泵系统、电池蓄热温区调节、PTC辅助加热、电驱废热、电驱主动加热组成的PTM五维热管理系统,赋予了 领克ZERO超群的实力保证。
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领克ZERO PTM五维热管理系统,为领克ZERO提供了强大的实力保证
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威马热管理2.0系统(柴油加热方案)

为了解决冬季续航衰减问题,威马推出了柴油加热系统,使用柴油加热器取代PTC电阻式加热系统对电池加热,在热管理2.0系统中, 将柴油加热器用于暖风系统,协助空调制热,降低空调系统对电量的消耗
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理想ONE热管理系统结构及核心供应商

理想ONE的热管理系统主要包含增程器的冷却、电池系统热管理、乘员舱温度调节、电驱动系统温度调节四大块,它们之间密切协同,共同维持系统的高效运转。
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理想ONE热管理系统结构示意图

在理想ONE的热管理系统中,VCU(整车控制器)可以控制多向流量控制阀、水泵、空调压缩机散热风扇等实现功率无级调节,保 障电池、增程器、电动机工作在最适宜的温度,未来将采用集成式超级水壶热管理模式。

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新能源汽车热管理与温度传感器

1、电池、空调、电机电控用温度传感器

“这套新能源汽车热管理架构图指引了温度传感器在新能源车电池、电机、电控上的主要应用。譬如可以用到特普生动力电池、空调系统、电机电控等等温度传感器、线束及CCS。”
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(图1:新能源车热管理架构)
当新能源车电池内部产生的热量超过散发到周围环境的热量时,热失控就开始了。是什么导致电池过热导致热失控?——环境温度失控!电池温度失控!浮充电压 失控!过度充电失控! 
新能源车的热失控预防需要三管齐下的方法:第一、从一开始就防止失控,通过材料改性提高抗TR性能,从源头防止失控。第二,识别电池内是否或何时发生热失控。第三,阻止失控扩散到电池组的其他部分。
无论如何,通过两种方法阻止电池热事件发生——主动和被动热管理系统。
热管理依赖于将电池组保持在最佳温度的冷却系统。当电池在充电和放电的过程中开始升温时,主动热管理系统会使用空气货带有传统汽车冷却剂货制冷剂的冷却板从电池中提取热量,以降低温度。被动热管理系统侧重于防止热失控的后期阶段。被动系统(隔热罩或隔热材料)不是让受热的电池保持凉爽,而是阻止过多的热量从单个的电池传递到电池组其余部分并继续进行连锁反应。
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(图2:电池冷却的三种方式)
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(图3:电池加热的两种方式)
动力电池只要是在一定的温度区间内工作,是有助于新能源车实现最佳能源效率,所以要做到实时甚至“预感”电池温度,在多处测量电池温度(电池本体、冷却液、BMS板)防止出现局部过热的现象,如何获取温度情况?温度传感器在此中的首发作用不言而喻。
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(图4: 特普生用于电池本体的温度传感器)
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(图5:特普生用于电池冷却介质的温度传感器)
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(图6:特普生用于BMS控制板的温度传感器)
此外,电机电控冷却循环管路、新能源车PTC加热、空调压缩机制冷,保持新能源车这些最佳性能运行,就需要对其系统进行持续监控。无论 新能源车 的电池组热管理系统如何,传感器在阻止热失控扩散方面都发挥着关键作用。
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(图7:电机电控冷却循环管路需要温度传感器)
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(图8:新能源车PTC加热需要温度传感器)
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(图9:电筒空调压缩机需要温度传感器)
2、四大最重要泄漏用到温度传感器
“大家常说的车内外环境温度监测、后视镜初雾及室外温度监测、车内座垫及方向盘温度监测、汽车逆变器温度监测、汽车空气流量传感器及其他车载(冰箱、空调、功放)温度监测,也用到温度传感器。一些应用的说法与上面其实是重复的,一些应用下面我来说说。”
在监测新能源车的电池健康状况时,泄漏检测是绝对必要的车辆是在充电还是在路上。任何形式的泄漏都可能直接影响电池或将其温度保持在合适范围内以获得最佳性能的系统。 
新能源车电池组中需要监测的最重要泄漏有四个地方:
1.液体冷却剂:
冷却剂不是像内燃机那样通过发动机缸体循环,而是在电动汽车的电池组、逆变器、驾驶室,甚至可能是电机周围的闭环中循环,以将温度保持在 15-45°C 的合适范围内。热管理系统允许电池、逆变器和电机正常运行而不会过热和触发功率限制模式或关机。
这里检测所需的传感器:冷却液液位传感器、冷却液泄漏传感器和冷却液温度传感器。
2.制冷剂:
虽然所有带有空调系统的电动汽车都使用制冷剂来保持乘客空间凉爽,但一些制造商使用相同的系统来控制电池组温度。使用热泵系统,基于制冷剂的电池冷却有两种形式:可以直接,其中来自车辆空调系统的制冷剂流过电池组内的一系列冷却板。也可以间接,其中车辆的冷却液流过由制冷剂冷却的板。
这里检测所需的传感器:压力传感器、温度传感器、二氧化碳(R744)传感器。
3.绝缘油:
介电油冷却是一种应用前景广阔的新型电池组热管理系统,具有出色的电池组温度控制。在电池组内部,电池浸没在绝缘油中,绝缘油在整个装置中形成闭环循环。这种油——一种工程导热流体——不仅能使电池保持凉爽,还能抑制热事件。
这里检测所需的传感器:油位/质量/介电传感器,油温传感器。
4.电解质:
在监测新能源车的电池健康状况时,测量是否存在电解液泄漏有助于确定电池组内的电池是否因老化或其他压力条件而出现故障。这些泄漏通常只会发生在电池外壳内,无法在车辆外部观察到,因此必须使用电池组内的传感器来检测此事件。
检测所需传感器:电解液泄漏检测传感器。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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