一、概述
二、新能源车热管理组成
汽车热管理的目标有两方面:
(1) 为驾乘人员提供舒适的温度环境;
(2) 让汽车各部件的工作温度处于适宜范围内。
传统燃油车的热管理系统主要包括:空调系统、动力系统(发动机+变速箱);新能源汽车的热管理系统包括:空调系统、三电系统热管理。
从功能看,新能源汽车增加了动力电池的制热需求。

不同实现方式带来新能源汽车热管理单车 ASP 的倍增。从实现方式看,新 能源汽车与燃油车热管理的区别是:
(1) 燃油车空调的制热功能是直接利用发动机余热进行供热,无需额外热源;新能源汽车需要使用额外的热源,主流的方式主要包括 PTC 加热 和热泵等。
(2) 燃油车的空调压缩机由发动机通过皮带带动,新能源汽车需要用电 带动电动压缩机。
(3) 三电系统的温控需要额外增加相关零部件及通道。新能源汽车热管理涉及零部件更多,构造也更为复杂,据电器工业测算,单车ASP约为6410元,相比传统燃油车(2230元)倍增。
三、集成化大势所趋,热泵与液冷为当前主线
(一)整车热管理架构:向更高效的集成式系统发展
从系统架构来看,新能源汽车热管理由各子系统分散运行向集成化发展。根据热管理系统架构的分散程度,可将新能源汽车热管理的发展归纳为两个阶段:
(1)空调(单冷配合 PTC 电加热)与三电系统热管理分散运行;
(2)热泵空调与三电系统(余热回收)耦合式集成热管理。

新能源汽车热管理发展趋势
并联系统,是热管理由分散向集成的过渡形态。
早期,由于新能源汽车油改电架构限制、零部件供应商集成能力不足等原因,新能源汽车热管理的各子系统一般采用分散架构。分散的热管理系统由于零部件和管路冗余导致成本较高,且无法对整车热管理进行统一协调管理,效率较低。随着技术的进步,部分企业采用子系统并联的方式提升集成化和热管理效率。
例如,通过在热泵系统中并联换热器来同时满足乘员舱与动力电池温控的需求(由于人体的舒适温度范围和动力电池所需的温控范围相近)。并联系统是热管理由分散向集成的过渡形态,其虽然提升了集成化程度,但电池、电机余热并得到有效利用。

乘用车乘员舱空调需求

锂电池温控需求及热负荷
集成式热管理系统可以回收三电余热降低能耗,提升热泵性能。由于热泵系统的天然缺陷,导致其在高寒环境下应用受阻,若可以回收利用电池电机余热,则能在不额外增加能耗的同时提升其性能。
耦合系统通过合理增加二次换热回路的方式,在冷却电池与电机的同时,回收余热提高新能源汽车在低温工况下的制热量。实验结果表明,余热回收式热泵空调与基础热泵空调相比,可降低系统能耗 12%-19%。

余热回收热泵与基础热泵能耗对比
集成式热管理系统组合形式多样。集成式热管理系统会增加集成化部件,将各种阀类、泵类、换热器、传感器等核心零部件集成,节省管路及系统空间,提升热管理效率。
根据空调与电池、电机温控的不同组合,可构成不同的集成式热管理系统,余热回收式热泵在特斯拉 Model Y、大众 ID4. CROZZ 等车型上已得以应用。
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