吳憨子：新能源汽車熱管理基礎(chǔ)10問

一、新能源汽車熱管理系統(tǒng)概述

汽車熱管理是指從系統(tǒng)和整車的角度出發(fā)，統(tǒng)籌調(diào)控整車熱量與環(huán)境熱量，以確保各部件工作在最佳的溫度范圍內(nèi)。其目標(biāo)是保證車輛的安全性、提高經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和節(jié)能環(huán)保性能。

傳統(tǒng)汽車熱管理主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻：發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量需要通過冷卻系統(tǒng)進(jìn)行散熱，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的工作溫度范圍內(nèi)。冷卻系統(tǒng)通常包括水泵、散熱器、冷卻液和風(fēng)扇等組件。

2. 變速箱冷卻：自動(dòng)變速箱或雙離合器變速箱也需要冷卻系統(tǒng)來控制其工作溫度，以確保變速箱正常運(yùn)行。變速箱冷卻系統(tǒng)通常與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)。

3. 空調(diào)系統(tǒng)熱管理：車輛的空調(diào)系統(tǒng)需要對(duì)空氣進(jìn)行冷卻或加熱，以提供舒適的駕乘環(huán)境?？照{(diào)系統(tǒng)通常包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和空調(diào)控制單元等組件。

在新能源汽車領(lǐng)域，熱管理更為復(fù)雜，需要考慮電動(dòng)機(jī)、電池系統(tǒng)和乘員艙空調(diào)等方面的熱管理：

1. 電機(jī)電控系統(tǒng)熱管理：電動(dòng)車的電機(jī)和電控系統(tǒng)在工作過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，需要通過散熱系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，以保證電機(jī)和電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2. 電池系統(tǒng)熱管理：電動(dòng)車的電池系統(tǒng)也需要進(jìn)行熱管理，以控制電池的工作溫度，提高電池的壽命和性能。液冷或氣冷系統(tǒng)常被用于電池系統(tǒng)的熱管理。

3. 乘員艙空調(diào)熱管理：為了提供舒適的乘坐環(huán)境，電動(dòng)車也需要考慮乘員艙的空調(diào)熱管理，包括冷卻和加熱功能。

汽車熱管理系統(tǒng)的組成可以包括傳感器、控制單元、冷卻系統(tǒng)（如散熱器、風(fēng)扇、水泵）、空調(diào)系統(tǒng)（如壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器）、熱交換器、冷卻液、傳熱管路等組件。通過對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，汽車熱管理系統(tǒng)可以有效地管理車輛。

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二、新能源汽車熱管理基礎(chǔ)10問

Q1：什么是汽車熱管理？

從系統(tǒng)集成和整車角度出發(fā)，統(tǒng)籌整車熱量與環(huán)境的熱量，采用綜合手段控制和優(yōu)化熱量傳遞，保持各部件工作在最佳溫度范圍，改善汽車各方面性能。

Q2：汽車熱管理的主要作用是什么？

汽車熱管理的主要作用是通過散熱、加熱、保溫等手段，讓不同的零件都能工作在合適的溫度下，以保障汽車的功能安全和使用壽命。

并且汽車屬于一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)品，由眾多的零部件和總成構(gòu)成，而每個(gè)零部件的工作溫度和材料耐受溫度都不盡相同，只有保證他們?cè)谶m宜的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，才能保障汽車安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。

Q3：汽車熱管理產(chǎn)業(yè)鏈與供應(yīng)商產(chǎn)品布局如何？

汽車熱管理是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，涉及到產(chǎn)業(yè)鏈也非常龐大，從上游的零部件供應(yīng)器企業(yè)，到中部的系統(tǒng)集成商、服務(wù)商再到下游的汽車生產(chǎn)廠家。

熱管理系統(tǒng)主要供應(yīng)商產(chǎn)品布局及客戶，目前國內(nèi)的汽車熱管理市場(chǎng)主要還是掌握在法雷奧、翰昂、馬勒、博世、電裝等老牌外資零部件企業(yè)手中，國內(nèi)諸如埃斯創(chuàng)、奧特 佳、銀輪、松芝和三花等企業(yè)也處于較為前列的位置。

Q4：電動(dòng)化趨勢(shì)下，整車熱管理系統(tǒng)發(fā)生了較大的變化?

新能源汽車熱管理主要是對(duì)電池、電機(jī)、電 控以及乘員艙溫度的調(diào)節(jié)，保障它們工作在最適 宜溫度。由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)熱源，新能源汽車一般 需要額外的發(fā)熱裝置來補(bǔ)充系統(tǒng)熱量，常用的發(fā)熱裝置有PTC加熱器、柴油加熱器以及熱泵空調(diào)。

在???電動(dòng)化趨勢(shì)下，整車熱管理系統(tǒng)發(fā)生了較大的變化，沒有熱機(jī)的新能源汽車需額外的產(chǎn)熱裝置維持整個(gè)系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，電池的高溫度敏感性使得新能源汽車熱管理復(fù)雜程度和精細(xì)化程度要求也在不斷提高。

Q5：新能源汽車整車熱管理架構(gòu)有哪些功能？

新能源汽車整車熱管理系統(tǒng)可分為電池系統(tǒng)熱管理、空調(diào)系統(tǒng)熱管理和電機(jī)電控系統(tǒng)熱管理；電池系統(tǒng)熱管理和空調(diào)系統(tǒng)熱管理有制冷和制熱兩大功能，電機(jī)電控系統(tǒng)熱管理主要是冷卻。

Q6：電機(jī)電控系統(tǒng)熱管理的冷卻方式有哪些？

Q6：電機(jī)電控系統(tǒng)熱管理的加熱方式有哪些？

Q7：新能源汽車電機(jī)電控系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的熱管理

電動(dòng)車的電機(jī)及電控等功率件工作時(shí)散熱需求較高，通常需要主動(dòng)冷卻，才能保證車輛處于安全工作的溫度范圍，電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)比較類似，主要組件包括電動(dòng)水泵、散熱器、冷卻風(fēng)扇、膨脹水壺和管路等。

新能源汽車制冷階段與傳統(tǒng)汽車差異不大，在制熱階段，由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)熱源，往往需要額外的發(fā)熱機(jī)構(gòu)產(chǎn)熱來補(bǔ)充系統(tǒng)熱量， PTC加熱元件由于熱效應(yīng)顯著，耐高壓、不燃燒的安全特性，常作為加熱器的首選，少數(shù)車型搭載了更為先進(jìn)的熱泵技術(shù)。

Q8：什么是PTC電加熱器？

成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定的PTC加熱方案就成為了新能源汽車行業(yè)普遍采用的制熱方案。根據(jù)其工作方式不同，PTC加熱器可分為風(fēng)暖式、水暖式。

PTC電加熱器功率通常在6KW，6度/h，以帶電量為70度電的蔚來ES6為例：PTC暖風(fēng)使用一小時(shí)，電池耗電10%左右，對(duì)動(dòng)力電池的消耗極大，嚴(yán)重影響電車的續(xù)駛里程，而這也就是為什么很多電車主在冬天不敢開空調(diào)的原因之一。

Q9：未來空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)可以說說嗎？

能效系數(shù)更佳的熱泵空調(diào)，是未來空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

熱泵空調(diào)是指空調(diào)系統(tǒng)在制熱時(shí)，依靠系統(tǒng)的反向循環(huán)，將外界空氣的熱能強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到乘客艙的空調(diào)系統(tǒng)，整個(gè)熱泵系統(tǒng)充當(dāng)環(huán)境熱量的“搬運(yùn)工”，因此熱泵空調(diào)的能效系數(shù)比PTC高出2~3倍。

Q10：隨著汽車向電動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，整車能量管理有哪些變化？

隨著汽車向電動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，整車能量管理內(nèi)容增多，對(duì)汽車能量管理的要求也越來越高。從整車層面對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行能量統(tǒng)籌管理將成為電動(dòng)汽車未來的發(fā)展趨勢(shì)。新能源熱管理系統(tǒng)逐步由分散式轉(zhuǎn)向集成式熱管理系統(tǒng)。

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三、新能源汽車熱管理與儲(chǔ)能CCS隔離板

新能源汽車熱管理與儲(chǔ)能CCS隔離板之間存在一定的關(guān)聯(lián)，尤其是在電池系統(tǒng)的熱管理方面。

1.新能源汽車熱管理系統(tǒng)：

它負(fù)責(zé)管理電動(dòng)車輛的熱量，包括電池系統(tǒng)的熱管理。電池系統(tǒng)在充電和放電過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，如果不及時(shí)有效地散熱，可能會(huì)導(dǎo)致電池溫度過高，影響電池性能和壽命，甚至引發(fā)安全隱患。因此，新能源汽車熱管理系統(tǒng)需要通過散熱器、風(fēng)扇、冷卻液等組件來控制和調(diào)節(jié)電池系統(tǒng)的溫度。

2.儲(chǔ)能CCS隔離板：

CCS代表組合式充電系統(tǒng)（Combined Charging System），它是一種用于充電電動(dòng)車輛的標(biāo)準(zhǔn)化充電接口系統(tǒng)。而儲(chǔ)能CCS隔離板是指在充電樁或充電設(shè)施中的一種設(shè)計(jì)，它的作用是隔離電池系統(tǒng)和充電系統(tǒng)之間的電氣連接，確保安全和電氣隔離。

在電動(dòng)車輛中，電池系統(tǒng)和充電系統(tǒng)之間的電氣隔離非常重要，以確保充電過程中的安全性和電氣性能。儲(chǔ)能CCS隔離板起到隔離電池和充電系統(tǒng)之間的作用，防止?jié)撛诘碾姎夤收虾桶踩L(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，隔離板還可以提供電池系統(tǒng)和充電系統(tǒng)之間的物理隔離，避免熱量在兩個(gè)系統(tǒng)之間的傳遞。

因此，新能源汽車熱管理系統(tǒng)與儲(chǔ)能CCS隔離板之間的關(guān)系是相輔相成的。熱管理系統(tǒng)確保電池系統(tǒng)的溫度控制和散熱效果，而儲(chǔ)能CCS隔離板則確保電池系統(tǒng)與充電系統(tǒng)之間的電氣和物理隔離，共同提升電動(dòng)車輛的安全性和性能。

而儲(chǔ)能設(shè)備主要由電池組、儲(chǔ)能逆變器( PCS)、能量管理系統(tǒng)( EMS)、電池管理系統(tǒng)( BMS)構(gòu)成。

電池組為最主要的構(gòu)成部分，其主體由電芯構(gòu)成。電池組中涵蓋其他輔助系統(tǒng)包括溫控(散熱)，消防。儲(chǔ)能逆變器為必不可少的重要組成部分，負(fù)責(zé)直流交流轉(zhuǎn)化，是電站并網(wǎng)運(yùn)行的必備條件。EMS、 BMS主要集中于系統(tǒng)軟件層面，由儲(chǔ)能投資商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)， EMS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、能量調(diào)度；BMS負(fù)責(zé)電池監(jiān)控、管理，保證充放均勻穩(wěn)定。

“擁有儲(chǔ)能BMS配套、儲(chǔ)能線束加工優(yōu)勢(shì)的我們，為儲(chǔ)能管理，做性價(jià)比高的溫度采集管理方案。方案為BMS提供鋰/氫電池本體、電池冷卻介質(zhì)與BMS控制板的溫度管理，也為儲(chǔ)能CCS集成采集母排提供溫度采集管理，”——溫度傳感器專家特普生曾總告訴溫度床傳感器研究院說。

“目前，市場(chǎng)反饋的傳感器失效模式為兩種：防水與耐壓情況不佳。防水是指吸潮后傳感器阻值下降，主要為潮氣影響；耐壓則是傳感器絕緣層被擊穿。為妥善解決傳感器失效模式，特普生傳感器針完全勝任。一是針對(duì)潮氣影響，特普生傳感器在保持耐溫175度的條件下、耐水煮168小時(shí)。打破行業(yè)48小時(shí)極限；二在絕緣度問題上，特普生傳感器可長(zhǎng)期耐壓5VDC，遠(yuǎn)高于行業(yè)3500VDC的標(biāo)準(zhǔn)要求?！?/p>

（特普生戶儲(chǔ)CCS隔離板）

“我們?yōu)殡姵匕?、電池模組、電池族、儲(chǔ)能箱公司，也為BMS產(chǎn)品，提供定制化的儲(chǔ)能CCS隔離板。譬如支架，可以選擇注塑或吸塑隔離板+線槽；采集組件，可以選擇線束、FPC、PCB或FFC；溫感采集線，可以選擇環(huán)氧頭、OT端子、鎳端子（都含NTC)；鋁巴當(dāng)然是含鋁量達(dá)到99.6%的1060鋁板。連接方式，可以選擇打膠、打螺絲、超聲焊或激光焊”。

儲(chǔ)能CCS隔離板，在鋰離子電池系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)以下主要功能：通過銅鋁巴實(shí)現(xiàn)電芯的串并聯(lián)，輸出電流。采集電芯電壓、電芯溫度提供均衡和補(bǔ)電通道。

作者簡(jiǎn)介

吳憨子：傳感器應(yīng)用營銷老師。投資及擔(dān)任森霸傳感、特普生傳感應(yīng)用營銷顧問，歡迎交流傳感器應(yīng)用與投融資，微信：mckinsin

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審核編輯黃宇