隨著新能源汽車市場的快速發展，熱管理技術成為關鍵挑戰之一。2024年6月25日，在2024第二屆新能源汽車熱管理論壇上，北汽研究總院整車性能中心、熱流管理專業總師曾昌明表示，電動車熱管理技術的發展趨勢包括集成式熱泵系統、新制冷劑的應用以及熱管理智能算法的創新。他強調，這些技術旨在解決電動車在極端溫度條件下的續航問題和乘坐舒適性。

此外，曾昌明還分析了當前電動車在熱管理方面面臨的挑戰，如復雜的熱管理架構、電池對空調性能的影響等，并提出了應對策略。他強調了提升體感熱舒適性的重要性，并分享了微氣候循環技術在提升熱舒適性方面的應用案例。

北汽研究總院整車性能中心，熱流管理專業總師

以下為演講內容整理:

電動車熱管理技術發展趨勢

現階段，電動車熱管理技術涉及眾多領域，其發展趨勢可從多個維度進行剖析。在此，我選擇了一個核心且具有代表性的技術——熱管理架構技術，來探討它的發展動向。值得注意的是，特斯拉在電動車領域的起步最早，始于2008年，其發源地美國加州并無嚴冬，因此初期并未過多關注低溫續航問題。隨著市場的逐步擴張，特斯拉在推出第四代車型Model Y時，一并推出了一套高度集成的熱泵熱管理系統。該系統內含多項創新技術，為熱管理問題提供了解決方案或指明了方向。

圖源:北汽

其設計理念主要聚焦于集成化、提升低溫制熱性能以及去PTC化。遵循這一理念，眾多后續品牌也推出了各具特色的技術路線，如多通閥、低成本電池直冷直熱技術，以及閥島集成式熱泵系統。未來，新制冷劑也將成為考慮因素，因應法規趨勢，我們目前主要關注二氧化碳和R290兩種新制冷劑。

這些代表未來趨勢的技術路線正在逐步取代傳統的純PTC和分散式熱泵系統，盡管后者仍在市場上眾多車型中得以應用，但其競爭力已日漸衰微。

進一步觀察熱管理控制技術路線，其起初可能被稱為空調標定。隨著Model Y的推出，該技術被命名為熱管理智能算法。熱管理控制技術現已進入高速發展期，結合大數據模型和人工智能技術，我們將實現更優化的能量分配策略，并能為用戶提供個性化的熱舒適體驗。

當前，電動車熱管理系統呈現多元化發展，這主要源于其與電動車用戶的四大痛點緊密相連:續航擔憂、充電擔憂、安全擔憂以及電池壽命問題，尤其是續航擔憂。現今，普通電動車的續航能力起步500公里，因此在常溫條件下，續航已不再是主要問題。然而，在極端溫度下，特別是低溫環境，續航能力可能會減半，其中熱管理是一個重要因素。

相較于發動機，三電系統的工作溫度范圍較窄，對溫度更為敏感。據統計，80%至90%的器件損壞源于熱老化，極端情況下甚至可能出現熱失控。因此，壽命、安全等方面與我們的熱管理系統息息相關。

此外，關于充電擔憂，盡管常溫下的充電倍率已達到4C、5C，充電時間縮短至十幾分鐘，但在高低溫場景下，充電效率會大幅下降，極低溫度下甚至無法充電。除了這些痛點外，隨著電動車進入智能化、高端化時代，用戶對熱舒適性的需求也大幅提升。眾多車企在廣告中宣稱自己的車型在某一價位段內最佳，這些高端車型的熱舒適性開發已圍繞人體體感熱舒適性展開。對于我們這種大中型車企而言，以往空調系統的開發主要圍繞溫度和風量進行，這與新的開發理念存在一定的差距。

由此可見，熱管理能耗和體感熱舒適性是我們以往開發流程中未曾考慮的因素。這也是我們目前面臨的一個重要挑戰。

電動車熱管理開發面臨的挑戰

與燃油車相比，電動車的座艙設計獨具特色，如全景天幕、大屏顯示以及隱藏式出風口等，這些設計雖美觀，卻給空調系統帶來了不小的挑戰。同時，熱管理架構的復雜性日益增加，需要同步協調三大系統的運行。此外，目前所使用的熱泵在低溫環境下仍存在采暖性能的不足。

圖源:北汽

另一方面，電池系統會消耗部分空調性能。在座艙熱管理方面，主機廠在燃油車時代對空調標定的掌握程度本就一般，如今更需兼顧多個系統的同步運行，并考慮與微氣候循環技術的聯動，同時還要確保人體的體感舒適性。隨著電動車向高端市場發展，這一領域的難度愈發凸顯。

電動車的使用場景愈發豐富，諸如露營模式、寵物模式等，這些都與熱管理緊密相連。然而，在這一切之上，優化熱管理的功耗及發展智能化技術成為了最大的約束和挑戰。顯而易見，燃油車時代的熱舒適性開發流程已不適用于電動車。因此，我們需要構建一套全新的開發體系，能夠同步考量熱管理的功耗和體感熱舒適性，以實現真正的舒適與續航。

我們可以從開發流程的幾個關鍵環節入手，進行深入剖析。簡要來說，開發流程可分為四個主要環節:指標體系、方案設計、策略標定及評價體系。

在指標體系中，工況是重點。理論上，我們應從客戶需求出發，轉化出實際可行的開發工況。然而，由于自主品牌起步較晚，能直接沿用國外車企工況，我們在工況制定方面的邏輯略顯薄弱。在新技術領域，我們可能會陷入僅依賴考試工況進行開發的局限。例如，現行的低溫續航工況僅是在常溫續航國標的基礎上添加了環境溫度變量，這與真實客戶的使用場景存在差異。

在方案設計環節，我們需警惕過度依賴仿真的傾向。仿真與實驗應相輔相成，試圖僅通過仿真來規避實驗是不可行的。遺憾的是，許多主機廠可能缺乏必要的實驗設備或對實驗技術的掌握不夠成熟。

在策略標定方面，隨著標定復雜性的增加，我們需要兼顧多個系統的運行并考慮能耗限制。這要求主機廠與供應商之間展開更深入的合作與互相學習，同時主機廠也需提升自身標定能力。

最后，在評價體系方面，我們傳統空調性能開發主要以空調單點溫度為主，這與主觀評價存在不匹配的問題。因此，我們需要尋找有效的轉化器，如空調假人等，來解決這一難題。

關于人體體感熱舒適性，它是人體對熱環境滿意度的主觀感受，受多種因素影響。雖然建筑行業已有相關評價方法與規范，但在汽車這一狹窄且環境分布不均的空間內如何應用，仍是一個待解的難題。我們目前空調開發以單點溫度為主的方式，顯然無法全面代表人體的真實舒適性感受。

因此，體感熱舒適性的理念必須貫穿于我們的設計中，我們的設計和系統必須具備提升體感熱舒適性的功能。

如前所述，人體主觀感受平臺因個體差異而存在不同，它是主觀的。這與我們的開發流程并不完全對應，也無法形成閉環。用戶提出的問題，我們有時無法從開發角度有效解決，兩者之間存在不匹配。因此，我們需要一個客觀的裁判，這就是空調假人應用的價值所在，它能夠將客觀數據轉化為主觀評價的工具。

我時常聽到一種觀點，認為要降低熱管理的功耗，就必須犧牲一定的舒適性。然而，這種觀點并非正確。另有誤解認為豪華車不重視熱管理能耗，這同樣是不準確的。豪華車在熱舒適性方面的技術確實領先，這是無可爭議的。但它們在節能技術上也同樣出色，并不會以犧牲舒適性為代價來提升能耗。

微氣候循環技術分析

接下來進入最后一個環節——體感熱舒適性。體感熱舒適性與微氣候循環息息相關，因為我們關注的核心是人體微環境的感受。在某些特定場景下，例如單人駕駛，能耗損失可能會過大。因為在這種場景下，雖然只有一個人乘坐，但整個座艙的空調系統仍然在運行。對于燃油車而言，這種能耗損失可能并不顯著；然而對于電動車而言，卻是不容忽視的問題。

微氣候循環系統能夠更精確地控制乘員的熱舒適性。該系統涵蓋了制冷、制熱等多種功能配置，包括直接接觸式、吹風式以及輻射式等。

通用汽車曾在其電動車上應用過該系統并進行了相關研究。他們針對熱管理工況以及熱舒適性提升的貢獻進行了分析。結果顯示在搭載該系統的情況下，如果僅使用該系統而不啟動空調，則能夠節省高達82%的能耗。這一結果可能是在單人駕駛場景下得出的。而如果結合部分微氣候循環配置與空調系統使用，則同樣能夠實現能耗的節省。從右下角圖中我們可以看到隨著配置使用的增多空調的使用量可以相應減少從而實現更多的節能。

圖源:北汽

在公司內部我們也進行了相關研究，在四個不同的環境溫度下在車上布置了類似的微氣候裝配，我們采用了石墨烯加熱方式在座椅、地板等位置都加裝了石墨烯加熱元件，并對前后排都進行了改裝，通過真人和空調假人進行綜合評價，同時針對功耗和熱舒適性的影響進行了分析。

從結果來看，在熱舒適性方面，我們對比了主駕和副駕在啟動石墨烯與空調組合以及僅使用空調的情況下的舒適性效果，可以看到在-20℃的環境下，如果只使用空調，體感舒適性只能達到勉強舒適水平；但是加上石墨烯加熱后，舒適性可以提升到接近非常舒適的水平，主駕和副駕都呈現出相同的趨勢。

最后，我們對功耗的影響進行了分析，我們制定了內部的一些客戶使用場景工況，并對比了四個工況下的操作方式、空調和石墨烯之間的組合操作關系等，我們分析了單人、雙人和四人駕駛場景下對功耗的影響，可以看到在單人使用場景下如果僅使用空調功耗大約為1100多瓦，而如果加上微氣候與空調組合使用則只需要300多瓦的功耗，節省了大約800多瓦即70%的功耗，這是在單人駕駛場景下的結果；但是在四人駕駛場景下這種效果就基本消失了，因此還需要制定更多的策略和場景區分才能真正實現微氣候循環的最大節能效果。

在新能源汽車時代，電動車熱管理迎來了黃金期。然而機會總是留給有準備的人——那么，我們準備好了嗎？

鄭重聲明：此文內容為本網站轉載企業宣傳資訊，目的在于傳播更多信息，與本站立場無關。僅供讀者參考，并請自行核實相關內容。