電動車熱管理系統的案例
新能源車的熱管理系統，到底在為消費者管理什么？
熱管理系統對于許多消費者來說都算是一個知識盲區或者不太在意的點，一些聽說過熱管理的人，也大多只知道熱管理在燃油車上有，其實電動汽車也具備熱管理系統，并且，熱管理系統對于電動汽車的電器工作效率、能耗續航等方面都產生了較為重要的作用，能夠直接影響駕乘者的用車體驗。
對于日常使用電動汽車的消費者來說，熱管理系統主要出現在以下場景發揮重要作用。
▲大冬天的開車就是圖個舒服
冬天，駕乘者首先要給座椅加熱，然后把空調的溫度打上去，等一家老小上車時車內就舒舒服服的了。熱管理系統會直接影響出暖風的速度，如果熱管理系統不好，暖空調不給力，車里的人就會冷颼颼，小孩子的話還可能會感冒。還有更麻煩的事情，一段時間后空調好不容易打熱了，如果能量沒管控好，就會發現沒開多少路，里程表顯示的續航數據就嗖嗖直接往下掉，本來冬季電池溫度也相對較低，能量釋放相對受阻，這個更要命。
在夏天的時候，熱管理的作用可能相對直接一些，主要是花一些時間把車廂的溫度降下來，然而在快速制冷的過程中，熱管理系統所消耗的能量也比較關鍵。
實際上電動車熱管理系統的好壞與否，會影響車輛電器工作效率、余熱回收、能耗續航等方面的好壞，并且，這些影響會直接反饋到駕駛者和乘客的體驗之上，一套好的熱管理系統對于一臺電動車的重要性不言而喻。
我和通用的工程師交流比較多，基于Ultium奧特能電動車平臺誕生的首臺純電SUV作品——LYRIQ上，工程師們考慮到消費者用車痛點，為這臺車配備了先進的BEVHEAT高效熱管理系統，我來重點來談談我了解到的信息。
●具有高效的制熱能力
中國北方的客戶，全年有近半年的時間都處于低溫環境。
展開 告別深秋很快立冬，又到了聊電動車熱管理系統的時候
基本上，現在熱管理技術就是上面這些點，剩下的就是各大主機廠和零部件供應商，如何在現有技術上設計出一個合理的熱管理方案——既要將電動車電池的工作溫度控制在最佳溫度范圍內，還要讓車廂達到一個令人感到舒適的溫度。
今年8月份舉辦的2021德國國際汽車及智慧出行博覽會（慕尼黑車展），另一間德國零部件供應商博澤，推出了一套高效熱管理系統解決方案。
博澤的熱管理技術不同以于往被動式，而是可主動控制車內熱量分布的集成式熱管理系統。
博澤的熱管理技術
它把車輛產生所有熱量，以及車輛需要的熱量都綜合來考慮，可控制車外空氣、空調系統、電池和其他部件之間的熱轉換。一方面提升駕乘舒適度，另一方面提升電動車續航里程。
例如冬天充電的時候，系統會把電池產生的余熱用于車內供暖，這也在出行前就能保證車內達到一定溫度，同時行駛過程中這種多余的熱量也能得到應用。這能把電動車續航里程最多增加15%，也就是說基礎的從400公里提高到460公里。
展開 告別深秋很快立冬，又到了聊電動車熱管理系統的時候
博澤的熱管理采用模塊化設計
博澤這套系統依然是基于熱泵技術，但它采用模塊化設計，涵蓋了從熱泵到冷卻劑分配器的所有必要組件。通過結構緊湊，與各組件之間的完美協同來提升運作效率。
還有一個優點是，傳統電動車充電和慢速行駛的時候，往往會開啟散熱風扇降溫，這會帶來擾人的噪聲音。而博澤這套熱管理系統包括了一個徑向風扇，可將空氣吹向電池側面降溫，這樣避免頻繁開始主風扇散熱，也比傳統熱管理系統更靜音。
最后不得不說像博世、大陸、馬勒、格特拉克（屬于麥格納）和博澤這些零部件巨頭，都是誕生在德國。這個國家的工業基礎太強大了。博澤的擅長方面就是在電子空調壓縮機領域，現在把技術擴展至整個熱管理子系統。
而我們發現，傳統燃油車我們繞不過這些專業零部件品牌，到了新能源車時代，發現熱管理技術一點都不簡單，它比燃油車還要復雜，依然還是繞不過去。
展開 行業：電動汽車綜合熱管理
因此，需要對電動汽車各個獨立的熱管理系統進行科學的耦合，從而實現電動汽車熱管理的集成化。
2.1 動力電池的熱管理
動力電池的熱管理主要負責對高溫狀態的電池組進行冷卻，或者對低溫的電池組進行加熱。傳統的電池熱管理系統主要依靠空氣或液體介質進行冷卻、加溫。但是，采用空氣介質的熱管理系統傳熱性能較差，以無法適應目前密集排列式的電池組的散熱加熱需求，而液體介質的熱管理系統則過于復雜，即會增加額外的質量，還存在液體泄漏的風險。因此，液體介質的電池熱管理系統同樣不適用于當前電動汽車的電池熱管理。目前電動汽車的電池熱管理系統主要采用復合式的熱管理方式，即由多種導熱材料共同作為介質，如多空介質、相變材料、納米材料、金屬翅片等多種導熱材料配合空氣介質或液體介質。此外，由熱管構成的高效傳熱元件配合空氣、液體、相變材料而組成的復合式熱管理系統也是當電池熱管理領域中的研究重點。
2.2 乘員艙的熱管理
電動汽車空調系統主要負責汽車乘員艙的熱管理，從而為司乘人員提供舒適的駕駛乘坐環境，進而保障駕駛員的安全駕駛。當前電動汽車主要采用的空調系統為壓縮式單冷空調和電加熱器的組合，這種空調系統技術成熟，與燃油車差別不大。但是電加熱器會使用動力電池中的電能，從而造成動力電池的額外能源輸出，降低電動汽車的續航里程。因此，目前電動汽車空調系統的研究熱點便是熱泵型空調系統對傳統空調系統加熱設備的取代問題。同時，熱泵型空調系統也需要克服冬季熱泵效率降低和結霜等實際問題。為此，人們開始集中研究輔助加熱技術和余熱回收技術，以提高熱泵空調系統在寒冷環境下的工作效率。此外，含氟氯烴類制冷劑已經逐漸退出電動汽車空調系統制冷劑的應用范圍，以進一步提升新型電動汽車的環保效果。
2.3 電機驅動系統的熱管理
電機在工作過程中會產生大量的熱量。
展開 
電動車驅動電機——熱管理
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
電動車驅動電機——熱管理
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電動車驅動電機——熱管理
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Theseus-FE在電動車熱管理中的應用
采用THESEUS-FE進行本次電動車熱仿真，得到了與實際情況吻合度較高的結果。
THESEUS-FE在電動車熱管理中的應用.pdf
淺淡電動汽車電池系統熱管理技術
來源：轉載自中國科學院工程熱物理研究所官網
根據國際能源署（IEA）的相關數據，2018年全球銷售了210多萬輛電動汽車和插電式混合動力汽車，其市場份額已上升到當年銷售車輛總額的2.4％ ，并且這一趨勢還將繼續上升，預計到2030年歐洲每銷售三輛汽車其中都將有一輛電動車。電池組作為電動汽車的主要儲能部件，直接影響到電動車的性能。本期將為您介紹電動汽車電池系統熱管理的有關知識。電動汽車電池系統熱管理背景 隨著制造業的快速發展，中國汽車工業面臨著產業轉型、降低排放、能源危機和低碳發展的挑戰，發展新能源汽車已經成為降低汽車工業石油依賴和排氣污染的唯一途徑，中國政府為了推進新能源汽車工業，發布了一系列發展規劃、財政補貼和稅務鼓勵計劃，促進新能源汽車行業的發展。電池組是電動汽車的主要儲能部件，由鋰電池組成，直接影響到電動車的性能。由于車輛上裝載電池的空間有限，正常運行所需的電池數目也較大，電池會以不同倍率放電，并以不同生熱速率產生大量熱量，再加上時間累積以及空間影響將會聚集大量熱量，從而導致電池組運行環境溫度情況復雜多變。
電池包內溫度上升嚴重影響電池組的電化學系統的運行、循環壽命、充電可接受性、電池包功率和能量、安全性和可靠性等。如果電動汽車電池組不能及時散熱，將導致電池組系統
的溫度過高或分布不均勻，其結果將降低電池充放電循環效率，影響電池的功率和能量發揮，嚴重時還將導致熱失控，影響系統安全性與可靠性；另外，由于發熱電池體的密集擺放，中間區域必然熱量聚集較多，邊緣區域較少則增加了電池包中各單元之間的溫度不均衡，這將造成各電池模塊、單體性能的不均衡，最終影響電池性能的一致性及電池荷電狀態（SOC）估計的準確性，影響到電動汽車的系統控制。
展開 電動汽車綜合熱管理系統實驗與數值模擬研究
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
電動汽車在緩解氣候變化和排放污染問題方面發揮著重要作用。鋰離子電池作為電動汽車的動力源和儲能系統，具有高電壓、高功率和能量密度、長循環壽命和高安全性的優良性能。然而，大量研究和實例已經證實，受環境溫度影響，電池的循環壽命和充放電倍率面臨著嚴峻的挑戰，例如，長時間的高溫可能導致電池熱失控和火災安全事故，因此，增強散熱和冷卻電池的高效熱設計是電動汽車的一項必要技術。然而，目前電池熱管理仍然難以在所有氣候條件下同時兼顧散熱和低溫加熱功能。
電池熱管理系統可以實現熱量的有序管理，是解決當前電池面臨的挑戰的有效技術手段。例如，為了提高電池在低溫下的電化學性能，先前的研究已經開發了多種加熱策略，主流技術可分為內部加熱方法和外部加熱方法。當前，我們應該進一步揭示低溫加熱過程中對電池電化學性能恢復和內部傳熱的影響。熱管理系統是電動汽車的關鍵系統組件，具有低溫加熱和高溫散熱雙重功能的開發設計將是未來電池熱設計的重要趨勢。
02
成果掠影
近期，河北工業大學能源與環境工程學院饒中浩教授團隊提出了一種集成電池熱管理系統（IBTM），它包括散熱和低溫加熱功能。在一體化結構設計中，復合相變材料由于潛熱大，CPCM（CPCM）具有很強的吸熱能力，而薄的聚酰亞胺加熱膜（PHF）可以方便地組裝到電池模塊中。實驗和仿真結果驗證了采用連續脈沖預熱結合電池低功率自預熱的加熱策略，電池模塊的電化學性能可以獲得良好的可恢復性。與常溫10℃相比，充放電電池模塊容量分別恢復至92.1%和93.3%。
展開 【熱管理】某純電動汽車空調采暖系統的仿真優化
在此環境下，國內各大車企對純電動車型的研究投入達到了前所未有的高峰。純電動汽車的發展與應用成為了當今環境下不可阻擋的趨勢。眾所周知，純電動汽車在低溫環境下沒有發動機提供熱源，大多車型應用PTC進行制暖。國鐵楓設計了一款電動汽車，該車型使用了PTC水暖加熱系統。由于PTC為大功率耗電部件，制暖時對整車的動力性以及續航里程產生了一定的威脅，通過對策略的優化改進可以提高PTC制熱時汽車的經濟性。朱成等對低溫環境下影響純電動汽車的續航里程的相關因素進行了深入研究分析。張子琦對熱泵空調系統的傳熱結構進行了研究，通過優化換熱結構能改善系統的能耗。
曹曉玉通過AMEsim軟件建立空調系統模型，研究發現環境溫度對系統能耗有較大的影響。朱波等利用電機余熱作為輔助熱源，通過優化加熱器的控制策略得到了較低的系統能耗。楊君提出水暖PTC加熱器功率的自動化線性調節，通過精確化控制精度降低能耗。本文基于某公司某純電車型的開發項目，對控制策略進行了優化，增加了對電驅余熱的利用，通過AMEsim軟件與Matlab聯合仿真驗證了該優化模型的控制效果。
1
低溫熱管理制熱系統
本文中低溫熱管理加熱系統包括對乘員艙、動力電池的加熱。其加熱結構原理如圖1所示。
展開 
基于制冷劑噴射熱泵的電動汽車高效集成熱管理系統
電動汽車（EVs）具有零排放，零噪音的特性，因此受到廣大制造商的青睞。集成熱管理系統（ITMS）作為保證電動汽車最佳運行的框架，已受到越來越多關注。目前，對ITMS的研究大多集中在機艙和電池的溫度控制上，只有少數研究考慮了電機或電控制的熱管理。Kexin等[6]設計了一種基于單級壓縮熱泵系統（SCHPS）的ITMS，通過三通和電磁閥的開關，實現了電池和座艙的加熱和冷卻。特斯拉的Y型使用了一個復雜的ITMS，覆蓋了座艙、電池、電機和電控，該系統設置為多種模式，以確保各部件的溫度調節和系統的高效運行。但上述研究都是基于SCHPS的，這在一定程度上限制了系統效率。
02
成果掠影
近期，華南理工大學Jianghong Wu團隊通過對熱泵系統的實驗研究和電氣系統的熱分析，創新性地開發了一種基于制冷劑注入熱泵的高效集成熱管理系統，并利用工程系統仿真高級建模環境（AMESim）軟件搭建了系統仿真平臺，對系統性能進行評估。結果表明，基于中間熱交換器的電池冷卻穩定性和效率優于雙蒸發器設置，可以在 35 ℃ 的環境溫度下降低 30% 的能耗。電機熱回收及高溫電控熱管理系統可降低能耗11.98%～56.69%，滿足-22.04℃的供暖條件。基于制冷劑噴射熱泵的集成熱管理系統擴大了高速公路燃油經濟性測試 (EPA-420-B-12-001) 的運行范圍。在電加熱的輔助下，本研究開發的仿真系統可以滿足中國寬溫度范圍的負載要求。
展開 基于AMESim的純電動汽車熱管理系統的優化設計 附AMESim優化過程基礎操作及DOE&遺傳算法G
基于AMESim軟件建立了完整的純電動汽車的熱管理系統模型，并通過整車實驗驗證了模型的正確性．在此模型的基礎上，本文分別對水冷系統、高溫環境下的熱管理系統及爬坡工況下的熱管理系統進行了優化設計，并對熱管理系統的控制策略進行了優化，使熱管理系統能適應不同工況和環境溫度的整車熱管理要求．本文基于AMESim軟件對純電動汽車的熱管理系統進行優化設計的方法為研究和開發純電動汽車的熱管理系統提供了思路和參考。
0引言
純電動汽車是未來汽車發展的重要方向，也是目前發展最快的新能源汽車之一．為了系統地研究純電動汽車的能量流動，需要對它建立完整的熱管理系統．這不僅是汽車零部件散熱的需求，更是提高整車能源效率的重要手段．
本文利用AMESim軟件搭建了一套比較完整的純電動汽車熱管理系統的仿真模型，并通過實驗驗證模型的正確性，并在此模型基礎上對整車熱管理系統進行優化設計．
1純電動汽車熱管理的要求
本文研究的純電動汽車的參數如表1所示．
本文研究的整車熱管理系統主要包括兩部分：電動汽車前艙水冷系統和電池包風冷系統．其中水冷系統的結構如圖1所示。
展開 系統仿真軟件AMESim熱管理模塊學習：熱管理基礎
自然對流換熱：Nu = f(Gr,Pr) = C(Gr.Pr)的n次方 = C.R×a的n次方，對于層流換熱，n = 0.25，對于湍流換熱，n=0.33
在Amesim中如上的參數可以通過軟件設定，對于特定系統，如何決定強迫對流和自然對流的比例通過如下計算：
Gr/Re平方，若<<1，則忽略自然對流，若>>1，則忽略強迫對流，若≈1，則都需要考慮。
對于一般的通用換熱器我們得到換熱量由換熱效率乘以最大換熱能力，最大換熱能力由Cmin×（Thotin - Tcoldin），Cmin是最小熱熔率，通過C=dm×Cp計算，最小熱容即為兩個物體的最小熱容，Thotin和Tcoldin為熱邊溫度和冷邊溫度。
而換熱效率 = f(Ntu,Cmin/Cmax), Ntu = UA/
而UA = 1/（Rth1+Rtall + Rth2）等效熱導，展開如下：
UA = 1/（d1/(Nu1×λ1×A1) + 1/Gtall + d1/(Nu1×λ1×Atu2)）->
Nu= α×Re×Pr（就是要確定這個，A，d1都是換熱器的參數）
其中d1/(Nu1×λ1×A1)為水側的熱阻，d1/(Nu1×λ1×Atu2)為風側的熱阻，1/Gtall為接觸熱阻
3. 基礎熱管理建模
3.1 熱管理基本建模思路
我們對于熱部件的建模獲取的最終結果是溫度，但是溫度只是一個發熱和換熱結果的反映，發熱邊界+流量系統+對流換熱是建模的必須要做的三件事情，也就是把一個系統拆解成這三件事去建模。
對于熱流體屬性Amesim提供了專業庫，一般情況可以直接在庫中找到，對于熱流體屬性提供三種計算模式：能量平衡模式（計算溫度變化的模式）、等熵模式、等溫模式。
關鍵概念：容性和阻性，容性：輸入流量和輸入壓力，阻性：根據變壓差算流量。
展開 電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍下載
3.2均衡結果
組合電池的內部差異會影響電動汽車的運行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進行電源輸出，經過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內的所有組合電池進行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進行均衡處理，就會導致電池差異性越發嚴重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結語
本文就當前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進行闡述，并使用上述均衡方式進行實驗，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進行實驗，根據結果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標準。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進行解決的過程中，由于組合電池的數目較大，導致動力電池的內部差異過大，此時應當將組合電池的規格、體積、質量進行統一，加設檢測節點，及時尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍
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