产业科技创新 Industrial Technology Innovation
16Vol.1 No.24产业科技创新 2019，1（24）：16~17Industrial Technology Innovation
刘忠明，王燕兵
（贵州电子信息职业技术学院，贵州 凯里 556000）
摘要：随着我国的大力推行，新能源汽车在不久的将来会完全取代传统燃油汽车，而目前主要受限于充电桩尚未普及、动力电池的续航里程较短等因素均掣肘新能源汽车的推进，要提升动力电池续航里程除了在电池化学性质上攻关克难之外，还需进一步完善新能源汽车的热管理系统。本文将总结目前市场上电动车常用的热管理系统方法，以便初学者学习理解。 关键词：动力电池；续航里程；完善；热管理系统
中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）24-0016-02
近年来，新能源汽车的相关技术不断取得突破，特别是在续航里程这一块得到了很大提升，比亚迪在整
合单体电池结构之后，开发出的“刀片电池”使系统能量密度提高了50%，电池续航能力突破了六百公里。特斯拉“4680无极耳电池”的单体能量密度提高了5倍，输出功率增加了6倍，续航里程甚至超越了八百公里。随着电池能量密度、放电功率的提高，将对新能源汽车的热管理系统带来更大的挑战。
1 热管理系统
纯电动汽车采用了新型电机驱动模式取代了传统发动机，同时增加了动力电池部分，以下将从驾驶舱、电机-电控、动力电池三个部分对热管理系统进行分析。
1.1 驾驶舱热管理系统
1.1.1 制热
指纹鼠标
该采暖装置采用PTC陶瓷发热组件与波纹铝条经高温胶粘而成，PTC为正温度系数加热电阻，当温度被加热到一定值时，加热电流随着温度的升高而减小，反之则增加，正是因为这一特性，使其具备了恒温加热的特点，同时兼备热阻小、换热效应高，安全性好的优点。
北汽EU 系列目前主要采用这种采暖方式。当控制单元接收到驾驶员的暖风请求时，启动PTC、鼓风机的工作模式，此时鼓风机把PTC周围被加热的空气带入驾驶舱内。
折弯机上模
图1 PTC加热空气制暖流程图
（2）PTC加热冷却液模式
吉利帝豪EV系列目前采用这种方式供暖。该采暖系统主要由PTC加热器、水泵、水阀、暖风水箱等组成，被加热冷却液最终把热量转移至水箱周围的空气，在鼓风机的作用下进入驾驶舱内。
（3）热泵制热与PTC加热空气双模式
单一空调在工作时，主要由蒸发箱吸取热量转移至冷凝器进行冷却，而如果在这基础上增加一个四通阀，让压缩气体从蒸发箱进从冷凝器出，就可以实现热量从冷凝器转移至蒸发箱上，正因如此，夏天经过室外的冷凝器时会感觉到‘更热’而冬天则‘更冷’。
为了增加制热效果，很多车辆都加以电辅热功能，如比亚迪e5-18、19系列，首先在热泵模式下进行供热，当该模式下无法满足乘员舱的需求时，车辆启动PTC模式进行辅热。
1.1.2 制冷
纯电动汽车驾驶舱制冷与传统燃油车的制冷原理相同，不同点在于纯电动的压缩机采用高压电驱动，此处不再赘述。
1.2 电机-电控热管理系统
该系统由电控总成、驱动电机、水泵、散热器等构成一个循环回路，在水泵的作用下，电机、电控总成的热量被转移至散热器处完成热交换。
1.3 电池热管理系统
目前市场上使用最广泛的动力电池主要以三元锂和磷酸铁锂为主。而锂电池的性能、寿命和安全性对温度非常敏感，研究表明，锂离子电池的温度应保持在25℃～40℃之间，锂离子电池每升高1℃，电池能力消退0.2%，当温度超过极限温度时，会加速电池的老
作者简介：刘忠明（1990- ），男，苗族，贵州剑河人，本科，助教，主要从事新能源汽车方面研究。
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第1卷 第24期
化。因此在低温环境下给电池预热，高温下则散热，让电池时刻处于适宜的温度中工作才能充分发挥其性能。1.3.1 制热
动力电池的制热可以分成电加热和液体加热两种，目前电动车的电加热主要以PTC 陶瓷电阻以及电热膜为主。
（1）PTC 陶瓷加热器、电热膜。PTC 陶瓷加热器以ptc 热敏电阻为基材，而加热膜主要以金属箔或合金丝作为核心发热元件，表面涂覆强度好、耐高温、耐高压的绝缘材料而成。主要铺设在电池模组底部、模组端部、模组-模组之间进行加热。
（2）液体加热。最新一代的液体加热温控系统充分利用来自电机-电控工作时所产生的热源，降低了动力电池的能耗，而另一部分热源则依靠PTC 加热器的主动加热，
通过热交换器把热量传递到电池回路中。
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图2 热管理流程图图2为吉利帝豪EV 系列的热管理流程图，当在比较低的环境下行车时，为了节省能耗，车辆不会启动PTC 加热流程，而是依靠冷却液介质，将电机-电控中的热量转移至动力电池组中。当主控单元接收到电池预热请求时，电池阀A、B、C 分别控制阀体上的1、2、3通道，实现冷却液从水泵-电控-电机-电池-水泵的循环回路。
当在较低的环境温度下充电时，车辆启动PTC 加热流程：PTC 加热器-三通电池阀B-热交换器-三通管-水泵-PTC 加热器。电池回路的流程是：水泵-动力电池-电池阀A-水泵。两个循环回路经中间热交换器实现电池的加热。1.3.2 制冷
动力电池的制冷按照冷却介质的不同分成风冷、液冷、相变冷三种，风冷的冷却效果不佳，主要应用于微小型以及对性能要求不高的电动汽车，而相变冷却技术的研发制造成本较高不利于应用。目前液冷的比热性能较好已经是电动汽车冷却技术主流方向，液冷分主动和被动两种。
（1）被动冷却。空调系统的制冷回路与电池回路经热交换器来实现电池冷却。如上图2，当主控单元接收到电池的散热却请求时，空调系统制冷回路：压
缩机-冷凝器-热交换器-干燥罐-压缩机；动力电池回路：水泵-动力电池-三通电磁阀A-热交换器-水泵；经中间热交换器完成动力电池降温。
（2）主动冷却，即直冷，采用空调对电池模组直接冷却的方式。在动力电池包内设置蒸发箱结构的管路，通过制冷剂的相变来实现电池降温，这种制冷方式的换热效率极高，能达到快速降温的效果，但制冷温度不宜控制。头部跟踪
2 结语
综上所述，不难发现新能源汽车的热管理系统方法大多沿用了传统燃油汽车的模式思路，
但面对今后高集成电控、高能量密度、高智能模式的发展趋势，目前的热管理系统势必捉襟见肘。如何才能开发出更可靠、更安全的高效热管理系统，除了对自身的结构改进外，还要加大对冷却介质、相变材料这一方面的研究，而要彻底改善热管理系统的效能，往往是要解决车辆本身能量转化的难题。参考文献：
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刘忠明等：浅析新能源汽车热管理方法
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