承接（二）
三、新能源汽車熱管理發(fā)展趨勢
在汽車輕量化、集成化發(fā)展的趨勢之下，整車熱管理與整車的EEA、軟硬件等發(fā)展方式具有類似的進化方向，都將從結(jié)構(gòu)簡單、零件眾多、體積較大、技術(shù)難度低的分布式到復(fù)雜度高、零件少、體積小、技術(shù)要求高的一體化演變。在上章節(jié)的介紹中，我們知道對于傳統(tǒng)燃油車而言，其熱管理系統(tǒng)主要有兩大部分，而新能源汽車的熱管理則有三大區(qū)域，在分布式的整車熱管理系統(tǒng)中，由于各系統(tǒng)各自為政且功能相互獨立，這對于汽車的整體能量管理、成本管理等都方面存在較大的資源浪費。
為了實現(xiàn)能量/資源的整合，新一代的一體化熱管理系統(tǒng)應(yīng)勢而生，該系統(tǒng)將采用更高效的熱泵空調(diào)代替PTC作為主要熱源，同時可根據(jù)各零部件的溫控需求，主動控制電子壓縮機、加熱器、閥體等開啟或關(guān)閉，通過改變循環(huán)回路達到減少能量浪費的目的，另外還可利用電機余熱的回收或電機發(fā)熱等方式作為補充熱源來拓展工作溫域，而作為附件的冷卻管路、控制閥、水泵等零部件使用結(jié)構(gòu)更緊湊的集成式，可減少對車內(nèi)空間的使用。如下圖比亞迪e3.0平臺的熱管理方案中，便將多閥門集成為一個'閥島’以較少空間的使用。
由于原本分布式朝著集成式演變，因此在系統(tǒng)軟件的控制邏輯方面，原本分散在各控制單元中的軟件將被集成到中央計算單元或域控之中，并作為軟件的子模塊發(fā)揮作用，通過統(tǒng)一的軟件架構(gòu)讓系統(tǒng)軟件具備更高的統(tǒng)一性與安全性。不過，這對于開發(fā)方而言，整體的開發(fā)能力、開發(fā)流程等方面都會迎來新的挑戰(zhàn)。在集成式的熱管理系統(tǒng)中，如何通過系統(tǒng)中的各溫度傳感器采集的參數(shù)對閥體等進行合理的控制，進而改變系統(tǒng)能量回路，以實現(xiàn)按比例對各子系統(tǒng)進行精準(zhǔn)的能量分配是應(yīng)用軟件開發(fā)的關(guān)鍵與難點。
四、熱管理系統(tǒng)迭代與部分車型熱管理狀態(tài)
在新能源汽車發(fā)展的初期，其整車架構(gòu)參考傳統(tǒng)燃油車而來，其功能基本也是由燃油車直接轉(zhuǎn)移至新能源汽車之上，因此處于此階段的新能源汽車在動力、驅(qū)動等方面皆具備能量利用效率低的特點，其對于系統(tǒng)的冷卻主要還是采用價格低、易維護的風(fēng)冷為主，而在制熱方面則是通過傳統(tǒng)PTC的方式進行。隨著新能源汽車的發(fā)展，整車熱管理系統(tǒng)發(fā)展至今已經(jīng)過5次迭代，主要還是以新能源汽車的領(lǐng)頭羊特斯拉為主。
第一代整車熱管理系統(tǒng)：2008年搭載于特斯拉跑車Roadster中，整套熱管理系統(tǒng)共具備四個子回路，分別是空調(diào)系統(tǒng)、電機制冷、電池溫控以及HVAC（乘員艙）溫控，4個回路之間相互獨立。由于空調(diào)系統(tǒng)是獨立的一個回路，因此其為座艙的制冷并非直接完成，而是通過熱量傳輸?shù)姆绞竭M行間接的制冷，其結(jié)構(gòu)如下圖：
第二代整車熱管理系統(tǒng)：空調(diào)系統(tǒng)間接的制冷方式對于能量的利用率是及其低下的，同時對于電能的損耗又是巨大的，因此在第二代熱管理系統(tǒng)中，將空調(diào)與HVAC回路集成，同時通過四通閥的應(yīng)用，可將電機回路和電池回路形成串聯(lián)，在低溫環(huán)境中可利用電機的余熱為電池進行輔熱。該系統(tǒng)于2012年被應(yīng)用在Model S/X車型之中，其結(jié)構(gòu)如下圖：
第三代整車熱管理系統(tǒng)：自第二代技術(shù)以來，整車熱管理按照區(qū)域劃分以形成定式，在此階段熱管理同樣分為動力、驅(qū)動控制以及座艙空調(diào)三部分。但與第二代技術(shù)相比，其在集成度方面更近了一步，首先是將水泵、Chiller、三通閥、四通閥等零件集成為一個整體，又在電池回路中取消了原本的水暖PTC，并將ADAS等控制單元整合進冷卻回路，對于電機的冷卻則通過油冷技術(shù)取代水冷，以提高熱管理的效率。而當(dāng)在低溫環(huán)境下對電池有加熱需求時，以主動降低電機效率的方式控制電機堵轉(zhuǎn)，將電機產(chǎn)生的熱量通過熱管理回路送至電池端為其快速加熱。該技術(shù)在2017年時被應(yīng)用于Model 3車型中。
第四代整車熱管理系統(tǒng)：2020年，特斯拉在其Model Y車型上采用“八通閥”的高集成熱管理方案，將座艙、電機、電控、動力電池等全部具有熱管理需求的部件全部集成，系統(tǒng)通過對八通閥、電磁閥等零件的控制，可將電機電控產(chǎn)生的熱量用于動力電池的加熱，同時通過回路控制，可間接的將熱量傳遞給座艙，實現(xiàn)了電機、電控、座艙、動力電池之間的熱量利用。
在該系統(tǒng)中，取消了原本的PTC空調(diào)代之以熱泵技術(shù)，為系統(tǒng)降低能耗的同時提升了整車?yán)m(xù)航。另外，該高度集成的熱管理還可實現(xiàn)電機電控系統(tǒng)、液冷冷凝器、低溫散熱器的串聯(lián)，使電機電控回路和冷凝器共用一個散熱器。同時動力電池?zé)峁芾砘芈芬部梢耘cChiller（電池冷卻器）回路串聯(lián)，實現(xiàn)為動力電池降溫，而動力電池產(chǎn)生的熱量也可以間接被熱泵利用，用以加熱座艙。通過回路的控制，動力電池?zé)峁芾砘芈愤€可以與液冷冷凝器回路進行串聯(lián)，通過液冷冷凝器的熱泵功能加熱電池系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如下圖：
第五代整車熱管理系統(tǒng)：目前尚未被應(yīng)用。與前一代的主要區(qū)別在于空調(diào)熱泵將采用二氧化碳熱泵技術(shù)，同時對于座艙的溫控不再局限于簡單的升溫與降溫，而是通過多技術(shù)融合的方式在座艙空間中形成智能'微氣候’，以提升用車人員的體驗。對于電池的冷卻采用直冷方式，通過更加精準(zhǔn)的整車熱量管理實現(xiàn)能量的合理分配。
在國內(nèi)汽車行業(yè)競爭激烈的當(dāng)下，主機廠們對于相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用亦有推陳出新，如在小鵬P7的熱管理系統(tǒng)中，其通過一個四通閥來實現(xiàn)電機電控?zé)峁芾砘芈泛蛣恿﹄姵責(zé)峁芾砘芈返倪B通。如下圖架構(gòu)所示，當(dāng)動力電池?zé)o需加熱需求時，電機電控?zé)峁芾砘芈吠ㄟ^電機散熱器總成將熱量散出，當(dāng)動力電池有加熱需求時，通過控制電子四通閥將電機電控?zé)峁芾砘芈分械睦鋮s液循環(huán)至動力電池回路中，以此將電機回路中產(chǎn)生的熱量帶至電池包以供其加熱。雖然此架構(gòu)下的熱管理在集成度方面還尚顯不足，但相比于傳統(tǒng)的方式已進了一步，通過子系統(tǒng)之間熱量的利用來提高整車的熱管理效率，進一步提升整車的續(xù)航，這對于新能源汽車而言是必要的。
作為國內(nèi)新勢力之一的理想汽車是增程混動的代表，這類車型除了需要對純電車型中涉及到的電池、座艙、驅(qū)動進行熱管理外，對于增程器總成及控制系統(tǒng)同樣要采取有效的熱管理手段。其中增程器總成中的發(fā)動機采用傳統(tǒng)發(fā)動機的制冷方式，發(fā)電機散熱系統(tǒng)則與驅(qū)動電機并聯(lián)。子系統(tǒng)之間通過精準(zhǔn)控制多向流量閥（三通閥）的開/閉，以實現(xiàn)增程器總成、動力電池、座艙空調(diào)和驅(qū)動系統(tǒng)間的熱量精確傳遞和利用，實現(xiàn)能量的高效管理，其結(jié)構(gòu)如下：
