汽車熱管理系統(tǒng)（熱泵空調(diào)）的案例
【6月17-18日 北京】新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)熱管理及空調(diào)熱泵技術(shù)高級(jí)培訓(xùn)班
尊敬的相關(guān)單位負(fù)責(zé)人：
隨著國(guó)家油耗法規(guī)的日益嚴(yán)格，幾乎所有國(guó)內(nèi)車企都制定了宏大的電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃。與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比，電動(dòng)汽車在動(dòng)力電池、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)空調(diào)三個(gè)方面對(duì)熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能提出了新的要求，包括對(duì)整車動(dòng)力性、續(xù)駛里程、安全性、使用壽命和舒適性都有新的定義，性能評(píng)價(jià)體系也需要重新建立。與此同時(shí)，系統(tǒng)的復(fù)雜程度和智能化程度均大幅增加，給控制系統(tǒng)也帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。
為了促進(jìn)汽車制造企業(yè)對(duì)電動(dòng)汽車熱管理技術(shù)有深入的了解，提高熱管理性能開(kāi)發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品熱環(huán)境適應(yīng)性能的提升，特邀請(qǐng)整車熱管理領(lǐng)域的資深專家為本次培訓(xùn)系統(tǒng)授課，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)提出的相關(guān)問(wèn)題分享演講者在此方面的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。
一、時(shí)間地點(diǎn)
2019年6月17-18日
北京（具體地點(diǎn)于培訓(xùn)前一周通知）
二、參加對(duì)象
國(guó)內(nèi)汽車制造主機(jī)廠及供應(yīng)商的技術(shù)中心、性能集成部、CAE分析部、整車與動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)部門負(fù)責(zé)技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、空調(diào)熱管理工程師、工程分析的技術(shù)工程師，本次培訓(xùn)適合已經(jīng)從事3年以上時(shí)間有一定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的熱管理工程師。
三、主講專家
深專家：吉林大學(xué)博士后，近15年整車熱管理性能開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，先后在一汽、中汽研（天津）擔(dān)任整車熱管理技術(shù)專家。承擔(dān)多款傳統(tǒng)汽車及新能源汽車熱管理系統(tǒng)集成、工程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)試驗(yàn)、仿真分析等工作；建立整車熱管理開(kāi)發(fā)流程、熱管理開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、熱管理性能的驗(yàn)證及提升等能力。該專家最擅長(zhǎng)整車熱平衡性能一維計(jì)算分析、空調(diào)性能一維計(jì)算分析；編制過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡試驗(yàn)、整車熱平衡及熱害試驗(yàn)、空調(diào)環(huán)模試驗(yàn)的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
四、授課大綱
五、培訓(xùn)費(fèi)用
培訓(xùn)費(fèi)：3600元/人，3人（含3人）以上享受團(tuán)隊(duì)價(jià)格：3400元/人。
展開(kāi) 基于制冷劑噴射熱泵的電動(dòng)汽車高效集成熱管理系統(tǒng)
來(lái)源 | Energy Conversion and Management
01
背景介紹
為了應(yīng)對(duì)氣候變化和當(dāng)前的能源危機(jī)，大多數(shù)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始推廣更換傳統(tǒng)燃料汽車。電動(dòng)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(tǒng)（ITMS）作為保證電動(dòng)汽車最佳運(yùn)行的框架，已受到越來(lái)越多關(guān)注。目前，對(duì)ITMS的研究大多集中在機(jī)艙和電池的溫度控制上，只有少數(shù)研究考慮了電機(jī)或電控制的熱管理。Kexin等[6]設(shè)計(jì)了一種基于單級(jí)壓縮熱泵系統(tǒng)（SCHPS）的ITMS，通過(guò)三通和電磁閥的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了電池和座艙的加熱和冷卻。特斯拉的Y型使用了一個(gè)復(fù)雜的ITMS，覆蓋了座艙、電池、電機(jī)和電控，該系統(tǒng)設(shè)置為多種模式，以確保各部件的溫度調(diào)節(jié)和系統(tǒng)的高效運(yùn)行。但上述研究都是基于SCHPS的，這在一定程度上限制了系統(tǒng)效率。
02
成果掠影
近期，華南理工大學(xué)Jianghong Wu團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)熱泵系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和電氣系統(tǒng)的熱分析，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了一種基于制冷劑注入熱泵的高效集成熱管理系統(tǒng)，并利用工程系統(tǒng)仿真高級(jí)建模環(huán)境（AMESim）軟件搭建了系統(tǒng)仿真平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，基于中間熱交換器的電池冷卻穩(wěn)定性和效率優(yōu)于雙蒸發(fā)器設(shè)置，可以在 35 ℃ 的環(huán)境溫度下降低 30% 的能耗。電機(jī)熱回收及高溫電控熱管理系統(tǒng)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(tǒng)擴(kuò)大了高速公路燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試 (EPA-420-B-12-001) 的運(yùn)行范圍。
展開(kāi) 【熱管理】某純電動(dòng)汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)的仿真優(yōu)化
中國(guó)為了適應(yīng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，提出了向新能源汽車轉(zhuǎn)型的相關(guān)政策，例如雙積分法等。在此環(huán)境下，國(guó)內(nèi)各大車企對(duì)純電動(dòng)車型的研究投入達(dá)到了前所未有的高峰。純電動(dòng)汽車的發(fā)展與應(yīng)用成為了當(dāng)今環(huán)境下不可阻擋的趨勢(shì)。眾所周知，純電動(dòng)汽車在低溫環(huán)境下沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱源，大多車型應(yīng)用PTC進(jìn)行制暖。國(guó)鐵楓設(shè)計(jì)了一款電動(dòng)汽車，該車型使用了PTC水暖加熱系統(tǒng)。由于PTC為大功率耗電部件，制暖時(shí)對(duì)整車的動(dòng)力性以及續(xù)航里程產(chǎn)生了一定的威脅，通過(guò)對(duì)策略的優(yōu)化改進(jìn)可以提高PTC制熱時(shí)汽車的經(jīng)濟(jì)性。朱成等對(duì)低溫環(huán)境下影響純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程的相關(guān)因素進(jìn)行了深入研究分析。張子琦對(duì)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的傳熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，通過(guò)優(yōu)化換熱結(jié)構(gòu)能改善系統(tǒng)的能耗。
曹曉玉通過(guò)AMEsim軟件建立空調(diào)系統(tǒng)模型，研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對(duì)系統(tǒng)能耗有較大的影響。朱波等利用電機(jī)余熱作為輔助熱源，通過(guò)優(yōu)化加熱器的控制策略得到了較低的系統(tǒng)能耗。楊君提出水暖PTC加熱器功率的自動(dòng)化線性調(diào)節(jié)，通過(guò)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(kāi)發(fā)項(xiàng)目，對(duì)控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，增加了對(duì)電驅(qū)余熱的利用，通過(guò)AMEsim軟件與Matlab聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的控制效果。
1
低溫熱管理制熱系統(tǒng)
本文中低溫熱管理加熱系統(tǒng)包括對(duì)乘員艙、動(dòng)力電池的加熱。其加熱結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
展開(kāi) 新能源汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)介紹
【免責(zé)聲明】文章為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表EDC電驅(qū)未來(lái)立場(chǎng)。如因作品內(nèi)容、版權(quán)等存在問(wèn)題，請(qǐng)于本文布30日內(nèi)聯(lián)系EDC電驅(qū)未來(lái)進(jìn)行刪除或洽談版權(quán)使用事宜。
一文帶你了解汽車動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)的類型、管理方案以及發(fā)展趨勢(shì)（內(nèi)含視頻教程）
下方三張圖片是不同的電池熱管理系統(tǒng)展示圖例
電池熱管理風(fēng)冷系統(tǒng)
電池熱管理液冷系統(tǒng)
電池熱管理直冷系統(tǒng)
電動(dòng)汽車目前在汽車市場(chǎng)上非常常見(jiàn)，該行業(yè)正在迅速發(fā)展，現(xiàn)在高性能的動(dòng)力電池系統(tǒng)成為推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。但是伴隨著能量密度提高和放電深度增加，電池熱管理問(wèn)題逐漸凸顯。良好的熱管理方案能夠提高電池的壽命，保障電池性能，延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的行駛里程。
動(dòng)力電池熱管理方案概述
內(nèi)置熱源型
內(nèi)置熱源型熱管理方案是通過(guò)在電池內(nèi)部集成加熱器或冷卻器，直接對(duì)電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，但對(duì)電池結(jié)構(gòu)改動(dòng)較大，且成本較高。
外置熱源型
外置熱源型熱管理方案通過(guò)在電池箱外部設(shè)置加熱器或冷卻器，采用空氣或液體進(jìn)行熱交換，再對(duì)電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案具有成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但可能會(huì)影響電池的穩(wěn)定性。
自然對(duì)流式
自然對(duì)流式熱管理方案利用電池箱內(nèi)的空氣自然對(duì)流進(jìn)行散熱。該方案成本較低，但對(duì)環(huán)境要求較高，且可能會(huì)影響電池性能。
強(qiáng)制對(duì)流式
強(qiáng)制對(duì)流式熱管理方案通過(guò)設(shè)置風(fēng)扇等設(shè)備，強(qiáng)制電池箱內(nèi)的空氣進(jìn)行對(duì)流，提高散熱效率。該方案適用于對(duì)散熱要求較高的場(chǎng)合，但需要考慮風(fēng)扇等設(shè)備的能耗和噪音問(wèn)題。
熱泵系統(tǒng)
熱泵系統(tǒng)是一種利用制冷劑在封閉系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的高效熱管理方案。該方案具有較高的能效比，但對(duì)系統(tǒng)密封性和制冷劑選擇要求較高。
動(dòng)力電池熱管理發(fā)展趨勢(shì)
動(dòng)力電池熱管理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是向著更高效率、?更安全、?更環(huán)保的方向發(fā)展。?
隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，?用戶對(duì)新能源汽車的續(xù)航、?快充、?安全、?壽命等維度的要求不斷提升，?這對(duì)動(dòng)力電池的性能提出了更高的要求。?汽車電池熱管理系統(tǒng)（?BMS）?作為保障電池性能和安全的關(guān)鍵技術(shù)，?其重要性日益凸顯。?
展開(kāi) 用于燃料電池汽車的新型熱管理系統(tǒng)
這些要求增加了燃料電池汽車熱管理設(shè)計(jì)的難度。
02
成果掠影
近期，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所蔣方明團(tuán)隊(duì)提出了一種采用熱峰調(diào)節(jié)器的新型熱管理系統(tǒng)。熱峰調(diào)節(jié)器是一個(gè)充滿相變材料的蓄熱器，分別與燃料電池冷卻劑和空調(diào)進(jìn)行熱交換制冷劑。在熱峰出現(xiàn)時(shí)暫時(shí)接收散熱器無(wú)法釋放的多余熱量；稍后，當(dāng)熱峰消失時(shí)，熱量將傳遞給制冷劑以將其從冷凝器中帶走。基于開(kāi)發(fā)的熱模型的系統(tǒng)仿真表明，這種新型熱管理系統(tǒng)可以消除或有效削弱燃料電池堆的熱失控，這取決于填充熱峰值調(diào)節(jié)器的相變材料的量。在本研究中，在標(biāo)準(zhǔn)化的新歐洲駕駛循環(huán)中，135 秒和 250 秒的熱失控持續(xù)時(shí)間可以分別縮短為 0 秒和 105 秒以及 38 °C 夏季天氣下的全球協(xié)調(diào)輕型測(cè)試循環(huán)，后者的最高溫度可從 89 °C 降至 83 °C。這項(xiàng)工作可以為解決燃料電池汽車的熱管理問(wèn)題做出重大貢獻(xiàn)。研究成果以“A novel thermal management system with a heat-peak regulator for fuel cell vehicles”為題發(fā)表于《Journal of Cleaner Production》。
03
圖文導(dǎo)讀
圖1 一種新型的燃料電池汽車熱峰調(diào)節(jié)器集成熱管理系統(tǒng)。
圖2 “時(shí)變”熱管理方法及HPR功能示意圖。
展開(kāi) Flowmaster_V7簡(jiǎn)介及汽車熱管理系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)解決方案
Flowmaster是當(dāng)今全球最為著名的熱流體系統(tǒng)仿真分析平臺(tái)，以其高效的計(jì)算效率，精確的求解能力、便捷快速的建模方式及面向能源核電行業(yè)的專業(yè)性而被許多全球著名的能源領(lǐng)域用戶所采用。Flowmaster是英國(guó)FML公司的產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)FLOWMSTER的想法來(lái)自英國(guó)流體力學(xué)研究協(xié)會(huì)的一個(gè)關(guān)于能源核電的研究項(xiàng)目，此協(xié)會(huì)在全世界的流體系統(tǒng)研究領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)。目前該公司不但提供領(lǐng)先的一維流體系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster，同時(shí)也向客戶提供技術(shù)咨詢，技術(shù)合作等服務(wù)。到目前為止，已有1000多家公司購(gòu)買了Flowmaster，共2000多個(gè)使用許可，用戶遍布世界上40個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 Flowmaster已經(jīng)通過(guò)了ISO9001認(rèn)證。 Flowmaster的最新版本V7，秉承了舊版本的一貫特點(diǎn)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)多用戶環(huán)境下的協(xié)同性及平臺(tái)的開(kāi)放性，非常適合企業(yè)級(jí)的多用戶仿真分析平臺(tái)的構(gòu)建，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在
Flowmaster_V7簡(jiǎn)介及汽車熱管理系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)解決方案.doc
展開(kāi) 汽車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成和介紹
汽車熱管理系統(tǒng)是汽車上用于調(diào)節(jié)座艙環(huán)境和零部件工作環(huán)境的零部件的總稱。熱管理系統(tǒng)的作用主要是通過(guò)溫度控制實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性。
燃油車、混合動(dòng)力汽車、新能源汽車的熱管理系統(tǒng)的技術(shù)方案區(qū)別明顯，了解這些區(qū)別以及分析這些方案之間的關(guān)系，發(fā)展演變，才能準(zhǔn)確預(yù)判熱管理系統(tǒng)及零部件未來(lái)的市場(chǎng)規(guī)模和關(guān)鍵技術(shù)。
1.1 燃油車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成 燃油車的熱管理系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)、變速箱冷卻子系統(tǒng)、進(jìn)排氣熱管理系統(tǒng)和空調(diào)子系統(tǒng)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)一般由散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、水泵、膨脹水箱（或儲(chǔ)液罐）、冷卻液管路、氣缸體和氣缸蓋中的水套及其他附屬裝置等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)依靠冷卻液在大、小循環(huán)中的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻和預(yù)熱。
變速箱冷卻子系統(tǒng)主要由油冷器、管道和閥體組成。變速箱冷卻主要借助油冷器吸收潤(rùn)滑油的熱量并與環(huán)境空氣或散熱器冷卻劑進(jìn)行熱交換。
燃油車空調(diào)子系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、貯液干燥器、管道、冷凝風(fēng)扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統(tǒng)等組成。空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)冷媒實(shí)現(xiàn)制冷、利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量實(shí)現(xiàn)供暖功能。
1.2 混合動(dòng)力汽車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成 混合動(dòng)力汽車的熱管理系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)電控冷卻子系統(tǒng)、變速箱冷卻子系統(tǒng)、電池冷卻子系統(tǒng)和空調(diào)子系統(tǒng)組成。混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電池容量較小，發(fā)熱量不大，因此混合動(dòng)力汽車的電池冷卻方式多采用風(fēng)冷方式，風(fēng)冷系統(tǒng)主要由冷卻風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、電阻絲組成。
混合動(dòng)力汽車的主要熱管理需求來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和電機(jī)控制器，這些零部件的冷卻主要采用液冷方案，根據(jù)搭載車型的結(jié)構(gòu)組成一個(gè)或多個(gè)冷卻回路。
1.3 新能源車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成 新能源車的熱管理系統(tǒng)主要由電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)組成。新能源汽車的電機(jī)電控冷卻子系統(tǒng)主要采用液冷方式。
展開(kāi) 新能源汽車電池熱管理系統(tǒng)知識(shí)詳解
這主要是通過(guò)冷卻與加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，其冷卻方式主要分為三類：
1、 風(fēng)冷：風(fēng)冷是以低溫空氣為介質(zhì)，利用熱的對(duì)流，降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強(qiáng)制冷卻(利用風(fēng)機(jī)等)。該技術(shù)利用自然風(fēng)或風(fēng)機(jī)，配合汽車自帶的蒸發(fā)器為電池降溫，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)，在早期的電動(dòng)乘用車應(yīng)用廣泛，如日產(chǎn)聆風(fēng)（Nissan?Leaf）、起亞Soul?EV等，在目前的電動(dòng)巴士、電動(dòng)物流車中也被廣泛采納。
2、 液冷：液體冷卻技術(shù)通過(guò)液體對(duì)流換熱，將電池產(chǎn)生的熱量帶走，降低電池溫度。液體介質(zhì)的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度快，對(duì)降低最高溫度、提升電池組溫度場(chǎng)一致性的效果顯著，同時(shí)，熱管理系統(tǒng)的體積也相對(duì)較小。液冷系統(tǒng)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(shè)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(shí)，液體必須保證絕緣(?如礦物油)?，避免短路。同時(shí)，對(duì)液冷系統(tǒng)的氣密性要求也較高。此外，就是機(jī)械強(qiáng)度，耐振動(dòng)性，以及壽命要求。?液冷是目前許多電動(dòng)乘用車的優(yōu)選方案，國(guó)內(nèi)外的典型產(chǎn)品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍(lán)達(dá)、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(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng)，將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走，從完成對(duì)電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。目前通過(guò)直冷的冷卻方式基本在電動(dòng)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(kāi) 一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
與傳統(tǒng)燃油車相比，電動(dòng)汽車除了需要滿足空調(diào)熱管理和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的熱管理需求之外，對(duì)電池包也需要進(jìn)行嚴(yán)格的熱管理控制。電池包作為電動(dòng)汽車上裝載電池組的主要儲(chǔ)能裝置，是混動(dòng)/電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，其性能直接影響混動(dòng)/電動(dòng)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(diǎn)。基于以上問(wèn)題，文章提出一種熱管理系統(tǒng)，其可在3 種回路下進(jìn)行切換，以適應(yīng)新能源汽車不同的工況。
1 目前新能源汽車熱管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題
由于車內(nèi)空間有限，電池工作中產(chǎn)生的熱量累積，會(huì)造成各處溫度不均勻從而影響電池單體的一致性，進(jìn)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(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致熱失控，影響系統(tǒng)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(huì)大幅度降低，嚴(yán)重時(shí)無(wú)法正常進(jìn)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(duì)電池進(jìn)行熱管理，將電池包溫度控制在合理的范圍內(nèi)。
目前大部分熱管理系統(tǒng)為開(kāi)環(huán)控制，即沒(méi)有壓力、流量、溫度傳感器對(duì)具體工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，無(wú)法有效管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；在汽車運(yùn)行中，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制器產(chǎn)生的熱量沒(méi)有得到充分利用，不但造成能量浪費(fèi)，而且不利于節(jié)能環(huán)保。
2 熱管理系統(tǒng)方案
2.1 系統(tǒng)組成
文章的新能源汽車熱管理系統(tǒng)包括暖風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與電控總成子系統(tǒng)和電池包子系統(tǒng)，如圖1 所示，三者由汽車整車控制器（VCU）進(jìn)行控制。電池包子系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與電控總成子系統(tǒng)通過(guò)三通水閥1 相連接；電池包子系統(tǒng)、暖風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng)通過(guò)三通水閥2 與三通水閥3 相連接。
展開(kāi) 淺淡電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù)
電動(dòng)汽車專用PTC 動(dòng)力電池硅膠加熱膜 PTC由于使用安全、熱轉(zhuǎn)換效率高、升溫迅速、無(wú)明火、自動(dòng)恒溫等特點(diǎn)而被廣泛使用。其成本較低，對(duì)于目前價(jià)格較高的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，是一個(gè)有利的因素。但是PTC的加熱件體積較大，會(huì)占據(jù)電池系統(tǒng)內(nèi)部較大的空間。絕緣撓性電加熱膜是另一種加熱器，它可以根據(jù)工件的任意形狀彎曲，確保與工件緊密接觸，保證最大的熱能傳遞。硅膠加熱膜是具有柔軟性的薄形面發(fā)熱體，但其需與被加熱物體完全密切接觸，其安全性要比PTC差些。 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所胡學(xué)功研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用微槽群復(fù)合相變技術(shù)成功研制了超過(guò)120 Wh/kg高能量密度的電動(dòng)汽車電池包熱管理系統(tǒng)(BTMS)樣機(jī)，微槽群復(fù)合相變技術(shù)是利用微細(xì)尺度槽群結(jié)構(gòu)復(fù)合相變強(qiáng)化傳熱機(jī)理實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度傳熱，是目前國(guó)際上一種先進(jìn)的被動(dòng)式微細(xì)尺度相變強(qiáng)化傳熱技術(shù)。該成果解決了電動(dòng)汽車行業(yè)存在的高能量密度電池成組單體之間難以保持均溫性的技術(shù)難題，其技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于特斯拉（電池單體間的溫差≤±2℃），且成本優(yōu)勢(shì)巨大，處于電動(dòng)汽車行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。電動(dòng)汽車電池包微槽群熱管理系統(tǒng) 電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù)發(fā)展方向
從國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車扶持方向來(lái)看，電動(dòng)汽車電池包熱管理系統(tǒng)必然朝著輕量化，高比能和高均溫性方面發(fā)展。科技部“十三五”規(guī)劃中也提出開(kāi)展基于整車一體化的電池系統(tǒng)的機(jī)-電-熱設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)先進(jìn)可靠的電池管理系統(tǒng)和緊湊、高效的熱管理系統(tǒng)，到2020年，應(yīng)使單體電池之間的最大溫差≤2℃，電池系統(tǒng)的比能量≥210Wh/kg。
另一方面，十三五末，我國(guó)電動(dòng)汽車保有量將達(dá)500萬(wàn)輛，隨之產(chǎn)生大量廢舊動(dòng)力電池，這為動(dòng)力電池的拆解回收帶來(lái)大量工作。因此，在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車電池包熱管理系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮到電池包易拆解，無(wú)附加污染，實(shí)現(xiàn)電池包熱管理系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 
電動(dòng)汽車綜合熱管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究
來(lái)源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
電動(dòng)汽車在緩解氣候變化和排放污染問(wèn)題方面發(fā)揮著重要作用。鋰離子電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源和儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有高電壓、高功率和能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和高安全性的優(yōu)良性能。然而，大量研究和實(shí)例已經(jīng)證實(shí)，受環(huán)境溫度影響，電池的循環(huán)壽命和充放電倍率面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，例如，長(zhǎng)時(shí)間的高溫可能導(dǎo)致電池熱失控和火災(zāi)安全事故，因此，增強(qiáng)散熱和冷卻電池的高效熱設(shè)計(jì)是電動(dòng)汽車的一項(xiàng)必要技術(shù)。然而，目前電池熱管理仍然難以在所有氣候條件下同時(shí)兼顧散熱和低溫加熱功能。
電池熱管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)熱量的有序管理，是解決當(dāng)前電池面臨的挑戰(zhàn)的有效技術(shù)手段。例如，為了提高電池在低溫下的電化學(xué)性能，先前的研究已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種加熱策略，主流技術(shù)可分為內(nèi)部加熱方法和外部加熱方法。當(dāng)前，我們應(yīng)該進(jìn)一步揭示低溫加熱過(guò)程中對(duì)電池電化學(xué)性能恢復(fù)和內(nèi)部傳熱的影響。熱管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)組件，具有低溫加熱和高溫散熱雙重功能的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)將是未來(lái)電池熱設(shè)計(jì)的重要趨勢(shì)。
02
成果掠影
近期，河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院饒中浩教授團(tuán)隊(duì)提出了一種集成電池熱管理系統(tǒng)（IBTM），它包括散熱和低溫加熱功能。在一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，復(fù)合相變材料由于潛熱大，CPCM（CPCM）具有很強(qiáng)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(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果驗(yàn)證了采用連續(xù)脈沖預(yù)熱結(jié)合電池低功率自預(yù)熱的加熱策略，電池模塊的電化學(xué)性能可以獲得良好的可恢復(fù)性。與常溫10℃相比，充放電電池模塊容量分別恢復(fù)至92.1%和93.3%。
展開(kāi) 某PHEV汽車電機(jī)冷卻系統(tǒng)熱管理策略優(yōu)化
盧山、盧桂萍等基于V字型開(kāi)發(fā)模式，對(duì)某插電式混合動(dòng)力汽車整車熱管理控制策略進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，經(jīng)過(guò)算法設(shè)計(jì)、模型開(kāi)發(fā)、單元測(cè)試、功能驗(yàn)證和實(shí)車驗(yàn)證整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，保證各零部件的工作溫度在合理范圍內(nèi)，符合其控制軟件的功能需求.李峰對(duì)某插電式混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)了一套利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量給電池預(yù)熱、電機(jī)熱量給發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱的方案，研究了基于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、電機(jī)水溫、電池SOC不同而采用不同預(yù)熱模式的控制策略，從而提高了整車的能源利用效率.
然而，對(duì)于熱管理系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行部件的能耗研究較少.電子水泵、電動(dòng)壓縮機(jī)、電子風(fēng)扇等這些驅(qū)動(dòng)熱管理系統(tǒng)工作的重要部件，本身需要消耗一定的電池電量.對(duì)這些部件，設(shè)計(jì)合理的控制邏輯，在滿足系統(tǒng)合理工作水溫的前提下，降低其本身能耗也甚為重要.
1 插電式混合動(dòng)力汽車熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文針對(duì)某插電式混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)了一套整車電機(jī)冷卻熱管理系統(tǒng)，來(lái)保證動(dòng)力系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)在各模式/工況下的安全可靠運(yùn)行.
該款插電式混合動(dòng)力汽車的整車熱管理系統(tǒng)原理如圖1所示，該系統(tǒng)共有4個(gè)冷卻回路.分別是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及空調(diào)采暖系統(tǒng)回路；動(dòng)力電池升溫/降溫系統(tǒng)回路；空調(diào)制冷系統(tǒng)回路；電機(jī)冷卻系統(tǒng)回路.
圖1 熱管理系統(tǒng)原理圖
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及空調(diào)采暖系統(tǒng)回路與傳統(tǒng)燃油車相比，在暖風(fēng)支路增加了一個(gè)電子水泵和單向閥、水加熱PTC、以及一個(gè)三通閥，保證車輛在純電動(dòng)模式下的乘員艙采暖需求.同時(shí)，在暖風(fēng)支路并聯(lián)了一個(gè)板式換熱器，與動(dòng)力電池升溫/降溫系統(tǒng)回路進(jìn)行耦合換熱，從而保證動(dòng)力電池的升溫需求.
動(dòng)力電池升溫/降溫系統(tǒng)回路，是一個(gè)包含了板式換熱器、Chiller（動(dòng)力電池冷卻器）、動(dòng)力電池水冷板、電子水泵的回路系統(tǒng).通過(guò)板式換熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及空調(diào)采暖系統(tǒng)回路耦合換熱，保證動(dòng)力電池的升溫需求.通過(guò)Chiller與空調(diào)制冷系統(tǒng)回路耦合換熱，保證動(dòng)力電池的降溫需求.
展開(kāi) 新能源汽車熱管理系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)一體化？
乘用車除濕工況時(shí), 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)先經(jīng)過(guò)車內(nèi)蒸發(fā)器降溫, 將空氣中的水蒸 氣凝結(jié)排出, 再經(jīng)過(guò)車內(nèi)冷凝器加熱回溫后送回車室 內(nèi), 達(dá)到除濕的目的.
面對(duì)嚴(yán)寒工況、啟動(dòng)過(guò)程等, 熱泵系統(tǒng)制熱能力 通常受限, 還需額外布置PTC以備不時(shí)之需. 用于熱泵系統(tǒng)的輔助電加熱通常有兩種方式: 直接熱泵式系統(tǒng), 如圖3(a)所示, 風(fēng)暖PTC與制冷系統(tǒng)內(nèi)的車內(nèi)冷凝器協(xié)同布置, 共同提供制熱量; 間接式熱泵系統(tǒng), 如圖3(b)所示, 制冷系統(tǒng)在板式換熱器中向二次回路的循環(huán)流體放熱, 而二次回路循環(huán)流體與PTC、暖風(fēng)芯體 串聯(lián).
3、 三電耦合系統(tǒng)/余熱回收
近年來(lái), 隨著新能源汽車不斷向高能量密度、高能量轉(zhuǎn)換效率和高集成度的方向發(fā)展, 三電系統(tǒng)(電池、電動(dòng)機(jī)、電控系統(tǒng))的熱管理需求與日俱增, 已經(jīng)關(guān)系到新能源汽車整體的安全和效率問(wèn)題, 促進(jìn)了一體化熱管理系統(tǒng)的提出、升級(jí)和演化。
目前, 車輛熱管理問(wèn)題存在多個(gè)并行獨(dú)立的方面, 可以將其總結(jié)為安全性目標(biāo)、動(dòng)力性目標(biāo)、續(xù)航能力目標(biāo)、舒適性目標(biāo)、耐久性目標(biāo). 一般而言, 安全性目標(biāo)為關(guān)鍵目標(biāo), 動(dòng)力性與續(xù)航能力目標(biāo)為次級(jí)目標(biāo), 舒適性與耐久性目標(biāo)為三級(jí)目標(biāo). 根據(jù)車室空調(diào)與電池/電機(jī)溫控的不同組合形式, 可構(gòu)成不同的一體式熱管理系統(tǒng), 如車室空調(diào)+電池溫控并聯(lián)式熱管理系統(tǒng)(圖4(a))和車室空調(diào)+電池冷卻、電機(jī)余熱回收式熱管理系統(tǒng)(圖4(b))。
圖4(a)所示的系統(tǒng)工作原理為: 制冷劑系統(tǒng)增加了與蒸發(fā)器并聯(lián)的 Chiller, 用于冷卻電池回路的冷卻液; 在乘員艙加熱用的水PTC回路上增加一個(gè)與暖風(fēng)散熱器并聯(lián)的板式換 熱器, 用以加熱電池回路的冷卻液.
展開(kāi) 經(jīng)緯恒潤(rùn)整車熱管理系統(tǒng)研發(fā)服務(wù)，助力新能源汽車發(fā)展
高精度的系統(tǒng)仿真模型可以為前期的選型、后期的系統(tǒng)更迭及優(yōu)化、熱管理控制算法優(yōu)化提供準(zhǔn)確可靠的參考，大大縮短了研發(fā)周期。集成了整車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、整車熱管理系統(tǒng)、熱管理控制系統(tǒng)的高度集成模型可用于選型、校準(zhǔn)、優(yōu)化，可替換的車輛動(dòng)力學(xué)模型更是為不同車型的研發(fā)提供了便捷。
· 高精度熱管理系統(tǒng)仿真模型與三電電熱耦合模型開(kāi)發(fā)與標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)工況的仿真優(yōu)化評(píng)估
· 熱管理控制算法開(kāi)發(fā)、虛擬標(biāo)定與策略/算法優(yōu)化
· 熱管理系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的高精度集成化模型開(kāi)發(fā)與MIL仿真，實(shí)現(xiàn)功熱耦合能量管理、整車能量流仿真與能耗優(yōu)化
· 能量管理系統(tǒng)與底盤系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)接入、故障檢測(cè)診斷、系統(tǒng)預(yù)測(cè)性維護(hù)等功能并結(jié)合運(yùn)行數(shù)據(jù)完成產(chǎn)品升級(jí)和新產(chǎn)品功能/性能分析
· 結(jié)合MBSE進(jìn)行熱管理系統(tǒng)協(xié)同研發(fā)，實(shí)現(xiàn)需求文檔模型化、功能架構(gòu)接口化，提升子系統(tǒng)工程師間的協(xié)作效率，實(shí)現(xiàn)需求、設(shè)計(jì)、仿真、測(cè)試全過(guò)程數(shù)據(jù)傳遞和追溯
經(jīng)緯恒潤(rùn)在汽車熱管理領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合10余年的汽車熱管理系統(tǒng)研發(fā)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，為數(shù)十家主機(jī)廠及供應(yīng)商提供了研發(fā)咨詢服務(wù)。目前已經(jīng)為一汽集團(tuán)、長(zhǎng)安汽車、上海泛亞、吉利汽車、江淮汽車、上汽通用五菱、上汽商用車、上汽乘用車、比亞迪、東風(fēng)技術(shù)中心、東風(fēng)日產(chǎn)、東風(fēng)裕隆、廣汽、奇瑞等國(guó)內(nèi)外主流客戶提供了熱管理系統(tǒng)研發(fā)測(cè)試、熱管理控制算法開(kāi)發(fā)、能量管理MIL集成與數(shù)字孿生、MBSE熱管理系統(tǒng)協(xié)同研發(fā)、乘員艙熱舒適方案研發(fā)測(cè)試等服務(wù)并得到客戶廣泛認(rèn)可。
未來(lái)，經(jīng)緯恒潤(rùn)將緊跟汽車行業(yè)發(fā)展大勢(shì)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，努力為國(guó)內(nèi)外客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，為新能源汽車發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量！
展開(kāi) 