新能源汽車電機熱管理的案例
【技術】新能源汽車電機熱管理
電機與控制器在電能與機械能的轉換過程中，部分電能會損耗成為熱能釋放。對于新能源汽車，驅動電機作為動力源，控制器提供能量轉換，缺一不可。兩者的熱管理系統則主要對其冷卻，使其能夠安全可靠運行。
電機熱管理3個方法
電機及其電控熱管理的主要任務是分析電機內部的產熱機理，設計冷卻系統對其進行降溫，保證電機及電控系統處于合適的溫度范圍內。目前電機冷卻系統主要有空冷、液冷及其他冷卻方式，液冷又分為水冷和油冷。
有研究者設計了一種新型的混合型電機冷卻系統，冷卻系統包括熱管、銅管水套、風扇，風扇可以加速帶走冷凝端的熱量，如下圖所示。這種被動式和主動式相結合的冷卻系統，可以設計有效的控制策略以優(yōu)化冷卻系統的能耗。對電機冷卻系統的熱特性進行了試驗和數值研究。結果發(fā)現，對于250 VA的熱負荷，在保證運行工況的前提下，采用混合冷卻策略可節(jié)省33%的功耗。
展開 新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與熱仿真管理分析
如圖所示，模型預測的熱阻結果與實驗數據吻合較好，驗證了表1和表2所示的實測構件熱性能和接觸電阻值。同樣值得注意的是，模型捕捉到了在最低流速下熱阻值的急劇增加。
圖8熱路徑
然后利用該模型計算了從內槽襯板到冷卻劑的溫度分布。如圖8所示的溫度剖面用于確定定子內部的主要熱瓶頸。圖8顯示無源堆棧組件(從槽襯到狀態(tài)到冷卻夾套界面)是定子內部的主要熱阻。此外，槽形繞組與定子之間的界面是無源堆中最大的熱瓶頸。因此，提高電機的熱工性能需要提高槽繞組與槽襯之間、槽襯與定子表面之間的接觸電阻。提高樹脂的導熱性，提高樹脂將槽襯與定子表面粘結的能力，應可降低這種熱阻。
針對上面所提到的有關電機電機水冷部分，我們開發(fā)了本程課，新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與ANSYS ICEPAK熱仿真課程，本教程以一款新能源汽車的15.5KW無刷FOC控制水冷電機的理論設計過程與散熱仿真過程為例，通過從設計參數的整理為基礎，講解根據電機的損耗參數去如何選取水冷管道的開口面積，依據水冷管道的開口，再結合電機的相關參數，通過理論方法設計整機的水冷管道的換熱系數與冷卻面積的匹配。再根據相關的計算結果參數進行整機的散熱設計，依據整機的傳導路徑熱阻等，通過迭代計算出整機的散熱面積，從而進行相關的結構設計與整機水冷系統的設計。
待電機設計完成，進行相關的校核，再利用ANSYSICEPAK進行整燈的熱仿真視頻教程，熱仿真視頻教程通將整機從CAD軟件的3D模型簡化開始，到通過WORKBENCK 導入到ICEPAK軟件內，在ICEPAK軟件內完成相關模型的物性設置，軟件仿真邊界的設計置等等......
展開 新能源汽車技術與熱管理︱AUTO TECH China 2026 廣州國際新能源汽車技術與熱管理展覽會
AUTO TECH China 2026 廣州國際新能源汽車技術與熱管理展覽會
The 13th International EV Tech and Thermal Management Expo 2026
時間：2026年11月27日-30日
地點：廣州·廣交會展館D區(qū)
亞洲領先的新能源汽車技術與熱管理專業(yè)展, 賦能汽車電動化！ AUTO TECH China 新能源汽車技術與熱管理展是中國頂尖的新能源汽車技術專業(yè)展，匯集了世界各地的關于電動車（EV）、混動車（HV）的各種核心技術，如電機、逆變器、可充電電池、充電器等，以及整車熱管理、電池熱管理、空調熱管理、驅動系統熱管理等新能源汽車熱管理上下游產品。組委會邀請眾多新能源汽車主機廠和一級零部件供應商前來參觀采購，AUTO TECH China 已經成為新能源汽車行業(yè)內領先的技術展。
2026廣州國際新能源汽車技術與熱管理展是 AUTO TECH China 重要的專題展之一，將于2026年11月27日-30日在廣州中國進出口商品交易會展館D區(qū)盛大舉辦；與汽車底盤技術展、汽車電子技術展、汽車輕量化技術及車用材料展、自動駕駛技術展、汽車內外飾展以及汽車測試測量技術展等聯袂呈現；屆時將匯集全球500多家領先參展商向廣大汽車工程師展示先進的三電系統以及熱管理產品；同時組委會邀請諸如廣汽埃安新能源、特斯拉、比亞迪、豐田、小鵬、小米、極氪、長城、深藍汽車、嵐圖、阿維塔、本田、日產、賽力斯、合眾、大眾、現代汽車、寶馬、蔚來、理想、華為、寧德時代、博世、博格華納等全球的新能源主機廠和一級零部件供應商的上萬名技術研發(fā)及采購工程師，參加展會。
展開 新能源汽車動力電池熱管理熱流體仿真案列分析
在第Ⅰ階段，電芯溫度隨著放電進行持續(xù)升高，在第3368s最低溫38℃，溫差3.1℃，滿足系統設計目標5℃；在第Ⅱ階段的第3369s開始液冷系統進行冷卻，但溫度還繼續(xù)升高，一方面由于熱慣性的存在，另一方面，由于電芯放電末端發(fā)熱量倍增，導致開始冷系統后電芯溫度繼續(xù)上升主要因素。到了3548s由于冷卻系統作用電芯的溫度出現下降。整個過程最高溫度42.7℃，最大溫差3.2℃，滿足設計目標。
圖11 常溫高速行車電芯溫度變化云圖（動圖）
圖12常溫高速行車電芯溫度變化曲線
圖13為在低溫工況電池系統隨著時間變化的溫度云圖，該工況模擬了新能源汽車在冬季寒冷得季節(jié)放置車庫一夜后，啟動汽車把電池加熱到能工作溫度并進行高速行駛工況。初始環(huán)境溫度為-20℃，當監(jiān)測點最低溫度不小于5℃時關閉液冷系統，冷卻液單個進口流量4L/min，入口溫度30℃。圖14為低溫行車電芯監(jiān)測點溫度變化曲線，整個仿真過程包括低溫加熱和1c放電工況，在低溫加熱工況下，電芯監(jiān)測點最高溫度10.9℃，最大溫差6℃，液冷系統加熱速率為1.6℃/min；1c放電工況，檢測點最高溫度30℃，放電末端溫差在3.7℃內。溫差整體先增大后減小，加熱拉大電芯溫差，放電過程溫差減小，主要是由于放電過程中每個電芯發(fā)熱量一樣，發(fā)熱較電芯底部加熱熱量更加均勻。
圖13低溫加熱電芯溫度變化云圖（動圖）
圖14 低溫加熱電芯溫度變化曲線
以上是筆者關于新能源汽車動力電池液冷系統熱流體仿真分析，希望對大家有所幫助，如有不當，歡迎批評指正。為了幫助大家更好的掌握ANSY-SCDM和STAR-CCM+在動力電池熱仿真應用，自2019年10月10日起，我將在平臺發(fā)布《新能源汽車PACK熱流場分析進階16講》。
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書籍推薦：新能源汽車綜合熱管理
清華大學張揚軍老師等出版最新熱管理專著《新能源汽車綜合熱管理》。
簡介
動力電池、燃料電池和電動空調為新能源汽車電動化的關鍵部件，熱管理對新能源汽車動力電池、燃料電池、電動空調及整車性能具有決定性影響，是新能源汽車研究與開發(fā)的核心技術。本書共7章，分為三個部分：第1章至第3章為第一部分，系統介紹了動力電池的產熱特性、熱管理系統建模及散熱系統設計；第4章和第5章為第二部分，主要圍繞燃料電池水熱管理和冷啟動進行分析和論述；第6章和第7章為第三部分，重點探討電動空調及整車熱管理系統的建模和控制策略。
本書可供新能源汽車領域的科研人員和研究生參考使用，也可供從事新能源航空和新能源電力研究的相關專業(yè)人員參考。
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展開 新能源汽車電池熱管理系統知識詳解
這主要是通過冷卻與加熱來實現，其冷卻方式主要分為三類：
1、 風冷：風冷是以低溫空氣為介質，利用熱的對流，降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機，配合汽車自帶的蒸發(fā)器為電池降溫，系統結構簡單、便于維護，在早期的電動乘用車應用廣泛，如日產聆風（Nissan?Leaf）、起亞Soul?EV等，在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。
2、 液冷：液體冷卻技術通過液體對流換熱，將電池產生的熱量帶走，降低電池溫度。液體介質的換熱系數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著，同時，熱管理系統的體積也相對較小。液冷系統形式較為靈活:?可將電池單體或模塊沉浸在液體中，也可在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時，液體必須保證絕緣(?如礦物油)?，避免短路。同時，對液冷系統的氣密性要求也較高。此外，就是機械強度，耐振動性，以及壽命要求。?液冷是目前許多電動乘用車的優(yōu)選方案，國內外的典型產品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達、吉利帝豪EV。
3、 直冷：直冷(制冷劑直接冷卻)：利用制冷劑(R134a等)蒸發(fā)潛熱的原理，在整車或電池系統中建立空調系統，將空調系統的蒸發(fā)器安裝在電池系統中，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效地將電池系統的熱量帶走，從完成對電池系統冷卻的作業(yè)。目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上，最典型的如BMW?i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。
展開 一種新能源汽車熱管理系統的設計
與傳統燃油車相比，電動汽車除了需要滿足空調熱管理和驅動電機的熱管理需求之外，對電池包也需要進行嚴格的熱管理控制。電池包作為電動汽車上裝載電池組的主要儲能裝置，是混動/電動汽車的關鍵部件，其性能直接影響混動/電動汽車的性能。目前電池普遍存在比能量和比功率低、循環(huán)壽命短、使用性能受溫度影響大等缺點。基于以上問題，文章提出一種熱管理系統，其可在3 種回路下進行切換，以適應新能源汽車不同的工況。
1 目前新能源汽車熱管理系統存在的問題
由于車內空間有限，電池工作中產生的熱量累積，會造成各處溫度不均勻從而影響電池單體的一致性，進而降低電池充放電循環(huán)效率，影響電池的功率和能量發(fā)揮，嚴重時還將導致熱失控，影響系統的安全性與可靠性。而低溫下，電池的充電性能和放電功率都會大幅度降低，嚴重時無法正常進行充放電工作。所以為了使電池組發(fā)揮最佳的性能，新能源車必須對電池進行熱管理，將電池包溫度控制在合理的范圍內。
目前大部分熱管理系統為開環(huán)控制，即沒有壓力、流量、溫度傳感器對具體工作狀況進行實時反饋，無法有效管理系統根據實際工作狀態(tài)進行實時控制；在汽車運行中，由于驅動電機和控制器產生的熱量沒有得到充分利用，不但造成能量浪費，而且不利于節(jié)能環(huán)保。
2 熱管理系統方案
2.1 系統組成
文章的新能源汽車熱管理系統包括暖風空調子系統、驅動與電控總成子系統和電池包子系統，如圖1 所示，三者由汽車整車控制器（VCU）進行控制。電池包子系統、驅動與電控總成子系統通過三通水閥1 相連接；電池包子系統、暖風空調子系統通過三通水閥2 與三通水閥3 相連接。
展開 新能源汽車熱管理技術發(fā)展趨勢分析
【摘要】隨著新能源汽車熱管理行業(yè)的迅猛發(fā)展，整體競爭格局形成了兩大陣營。一類是以綜合性熱管理方案為主的國際巨頭，另一類是以專一性熱管理產品為代表的國內主流熱管理零部件企業(yè)。并且隨著電氣化升級，熱管理領域新生零部件迎來了增量市場，在新能源汽車新增的電池冷卻、熱泵系統以及其他電氣化升級帶動下，熱管理方案中運用的部分零部件種類隨之發(fā)生變化。本文主要通過對新能源熱管理領域競爭格局以及核心部件的技術發(fā)展分析，對電池熱管理、整車空調系統、電驅動及電子元器件等關鍵技術部件進行了詳細綜述與分析，并對新能源汽車熱管理行業(yè)技術發(fā)展趨勢進行了綜合預判。
1 前言
目前，熱管理系統設計主要掌握在主機廠手中，零部件領域以閥體和換熱設備的外資替代率最高。我國部分以傳統汽車熱管理業(yè)務為主的零部件公司，如三花智控、銀輪股份、奧特佳等，也在加大布局。新能源汽車熱管理行業(yè)正處于發(fā)展初期，國際巨頭具備豐厚的技術儲備，本土企業(yè)兼具貼近市場和低成本兩大優(yōu)勢，兩類企業(yè)各有機會。
前瞻產業(yè)研究院在新能源汽車熱管理行業(yè)分析中指出新能源汽車熱管理是一個隨著新能源整車增長而增長的增量市場，隨著新能源汽車的滲透率提升和產品性能升級，熱管理系統行業(yè)未來市場空間和價值巨大。新能源汽車發(fā)展對安全性、續(xù)駛里程和節(jié)能性等性能提出了更高要求。K.Bennion 等的研究證明，將電池熱管理系統和高效暖通空調系統等進行集成，應用車輛熱管理技術可以有效改善上述性能。
2 新能源汽車熱管理領域競爭格局分析
目前涉及新能源汽車熱管理領域的廠商可主要分為兩大陣營：一類是國際巨頭，主要是傳統車熱管理業(yè)務的延伸，如電裝、法雷奧等；另一類是零部件供應商的業(yè)務升級，隨著電動化進程加快，抓住新生零部件機會，如三花智控、銀輪股份等。
展開 新能源汽車熱管理系統如何實現一體化？
直接式空調：
前端模塊以及空調箱均與空氣直接換熱, 效率高，
半直接式和間接式：
有部分或全部換熱器采用載冷劑二次回路的實現形式，側系統構造簡單, 且可以防止制冷劑向乘員艙泄漏引發(fā)安全隱患, 適用于可燃、微可燃型工質系統。
關于間接系統, 有學者提出采用冰蓄冷的方式提升二次回路式車室空調系統降溫過程的功耗以及達到車室舒適條件的時間。但考慮到二次回路本身成本、重量的增加以及性能上的損失, 這種循環(huán)方式在車輛應用領域的推廣程度始終不高。具體的實現形式因車型及需求不同有所變化, 本文不再贅述。
2、熱管理一體化的3個方案
在傳統燃油車中, 由于冬季可以采用發(fā)動機余熱進行供暖, 因此車室空調僅考慮夏季制冷應用即可. 但 對于純電動汽車而言, 發(fā)動機余熱的缺失導致車輛冬 季供暖需求尤為緊迫. 目前主流的供熱方式有高壓電加熱和熱泵供熱兩種技術. 根據冬季制熱方式, 目前的新能源汽車的車室空調系統可分為單冷空調加完全電加熱系統、熱泵空調加輔助電加熱系統. 考慮到新能源汽車中電池、電機與電控系統的溫度同樣需要精確管理, 通常意義上的熱管理系統應該是車室空調與三電熱管理的耦合系統.
1、單冷空調+PTC
單冷空調+PTC是較為簡單的新能源汽車車室冷熱供應方式, 基本可沿用燃油車系統, 是目前新能源汽車應用較為普遍的空調系統形式.
展開 新能源汽車熱管理政策趨勢及企業(yè)建議
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新能源汽車能耗水平與熱管理技術需求
新能源汽車能耗水平與熱管理技術需求
新能源汽車動力電池熱管理技術剖析
因此，在設計電動汽車電池包熱管理系統時，就應當考慮到電池包易拆解，無附加污染，實現電池包熱管理系統的綠色設計。
重大福利：關注本人公眾號：新能源汽車熱管理仿真技術，回復1，免費提供starccm+基礎教程和意外驚喜。
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這里有一些資料，留郵箱就發(fā)
經緯恒潤整車熱管理系統研發(fā)服務，助力新能源汽車發(fā)展
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，整車熱管理問題已成為行業(yè)關注的焦點，熱管理系統工作性能的優(yōu)劣直接影響汽車的整體性能與乘客駕駛體驗，對于整車的重要性不言而喻。據統計，2021年國內新能源熱管理市場規(guī)模約為210億元左右，預計到2025年，市場規(guī)模將有望達到760億元左右，伴隨著國內新能源車的快速滲透，熱管理賽道進入發(fā)展黃金期。
受全新驅動方式影響，新能源汽車熱管理系統較之傳統燃油車更為復雜，對熱系統集成化的深度和難度持續(xù)增加。經緯恒潤提供整車熱管理系統開發(fā)服務，包括需求捕獲、系統方案設計、虛擬驗證與優(yōu)化到測試驗證、實車標定等。至今已和多家主機廠以及零部件供應商合作，基于模型進行熱管理系統設計、選型優(yōu)化、多學科集成優(yōu)化方案設計，經緯恒潤的技術水平及服務態(tài)度廣受客戶好評。
▎座艙熱管理與人體舒適度開發(fā)咨詢服務
乘用車內的人體熱舒適性直接影響乘客的體驗和安全。考慮到車輛的里程焦慮和性能過剩，熱舒適營造系統的能耗不容忽視，為此以人體熱舒適性為核心的座艙熱管理解決方案應運而生。
· 內置人體生理模型，綜合考慮環(huán)境天氣、車輛底盤熱害、座艙域與乘員等熱負載，結合主觀測評和高精度的HVAC假人測評方法，提升座艙熱舒適性評估準確性
· 豐富的舒適性評價指標，如Berkeley熱舒適評價模型、PMV、PPD、EQT等等，有效指導車身結構及相關系統設計，提升座艙熱舒適性能
· 一三維耦合及優(yōu)化技術，有效指導座艙舒適性及系統能耗的權衡設計與優(yōu)化，為以舒適性為目標的智能控制器設計提供有效輸入
▎熱管理系統集成化開發(fā)咨詢服務
整車熱管理系統是保證三電系統及座艙在極端工況下正常運行的關鍵。
展開 電池熱管理CFD解決方案，為新能源汽車筑安全防線
在全球能源結構加速轉型的大背景下，新能源汽車產業(yè)異軍突起，成為可持續(xù)發(fā)展的重要驅動力。而作為新能源汽車 “心臟” 的電池系統，其熱管理技術的優(yōu)劣，直接決定了車輛的安全性、續(xù)航里程和使用壽命。電池在充放電過程中會產生大量焦耳熱，若熱量無法及時散發(fā)，電池溫度持續(xù)攀升，不僅會導致電池性能衰減、容量降低，還可能引發(fā)熱失控，造成嚴重的安全事故。因此，高效精準的電池熱管理系統，已成為新能源汽車產業(yè)發(fā)展的核心技術瓶頸之一。
積鼎自主研發(fā)的 VirtualFlow計算流體力學軟件，憑借其先進的技術架構和卓越的計算性能，為電池熱管理領域帶來了創(chuàng)新的解決方案，為我國新能源產業(yè)的自主可控發(fā)展提供了有力支撐。
在數值計算層面，VirtualFlow 針對電池熱管理系統建立了全面且精準的計算模型。計算域精細涵蓋了從電芯、母排、正負極等核心部件，到導熱膠、電池包外殼等輔助結構的固體區(qū)域，以及負責熱量傳遞的液體冷卻通道流體域。
在網格劃分這一關鍵環(huán)節(jié)，VirtualFlow 采用先進的笛卡爾網格技術，通過簡單設定流體域尺寸和加密區(qū)域，即可實現網格的自動化生成，極大地提高了建模效率。與Fluent 軟件使用 FluentMeshing 劃分多面體網格的方式相比，VirtualFlow 不僅操作更為簡便，而且創(chuàng)新性地運用 IST 網格技術，實現了流體域與固體域共用同一套網格，顯著提升了共軛換熱問題的求解精度，有效避免了因網格不匹配導致的計算誤差。
計算設置過程中，VirtualFlow 基于對電池熱管理物理過程的深入理解，選用標準的 k-epsilon 湍流模型，并以水作為冷卻介質，確保模型能夠準確模擬實際工況。同時，針對不同固體材料，如導熱膠、冷板、母排等，精確輸入其密度、比熱容、導熱系數等關鍵屬性參數，使得計算模型更加貼合真實物理特性。
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