電動汽車熱管理系統算例

1. 保時捷開發電動汽車熱管理系統 具備預測行程的功能

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選車君觀點：純電動汽車的充電效率對於電動汽車來說是十分關鍵的產品競爭力，高效地充電效率能夠有效地提升用戶在日常用車過程中的使用體驗，而保時捷即將推出的這款熱管理系統具有極強的智能性，或將為未來充電系統的發展提供全新的方向。

本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。

2. 汽車熱管理系統目前有哪些技術難點

難點在於模擬結果准確性。
前期開發方案都是根據模擬制定的，現在國內主機廠這方面能力很差，也沒有引起足夠重視。
往往都是樣件出來做整車實驗。實驗通過了就結束了，沒通過就改點東西，改完過了也不知道因為啥。 沒有正向開發！

3. 電動車熱泵系統

對於電動車，熱泵系統是熱管理領域的新技術，領克ZERO concept量產車所搭載的熱泵系統，能效可以達到傳統PTC模式的2-3倍。通俗地講，熱泵系統的工作原理可以理解為空調製冷的反相過程，是在蒸發吸熱、液化放熱的過程中改變溫度。
熱泵是熱量的「搬運工」，可以把熱量從低溫工質（自然環境）泵到高溫工質（動力電池艙）內，通過消耗小部分電能將外界熱量泵進乘客艙內，整個過程中，消耗少量的電，「搬運」熱量，從而提升制熱能效。領克ZERO concept量產車搭載的直接式熱泵系統，採用高溫高壓冷媒直接供熱技術，比普通熱泵進一步提高10%熱效率。
直接式熱泵是領克ZERO concept量產車熱管理系統的核心。整套熱管理系統可在-30℃的極寒條件下，將動力電池艙的溫度提升至15-20℃的電池穩定工作溫度。與單一PTC模式車型相比，領克ZERO concept量產車能夠提升超過80km的續航里程，用於電池熱管理的能耗，則減少了50%。
與此同時，領克ZERO concept量產車冬季「熱車」的效率更高，乘員艙內2分鍾出風溫度最高可達55℃，嚴冬車內溫度提升更快。這是因為配備了電池預加熱系統，半導體振盪加熱技術可以提升50%以上的預熱效率。通過智能化的全新一代熱管理系統，領克ZERO concept量產車告別了「虛標里程」，經過SOC精準估算策略，精準反饋電池續航

4. 電動汽車如何「拋棄」PTC特斯拉做得最絕

前兩天有時間仔細查了一下ModelY的信息，目前看下來100米的線束肯定是做不到了，但是在熱泵和PTC上的使用上，還是非常有特點的。目前看下來，特斯拉在熱管理系統上面，出現了之前驅動系統、充電系統方面相似的協調性，通過調度整車的客艙加熱/散熱需求、電池的加熱/散熱需求和驅動系統的散熱需求，充分利用了空調壓縮機和電機/逆變器的特性，達到了省掉水熱式PTC和高壓電熱式PTC的效果。

第一部分?熱泵系統的限制

目前所有的新能源車空調系統中主要包含製冷功能和加熱功能，製冷基本都採用電動壓縮製冷方式，制熱方案主要包括PTC（液體/空氣）和熱泵系統。熱泵是一種將低位熱源的熱能轉移到高位熱源的裝置，把蒸發器和冷凝器功能互相對換，改變熱量轉移方向。熱泵系統的類型主要有直接式熱泵空調系統、間接式熱泵空調系統和補氣增焓直接式熱泵空調系統等。低溫的使用限制一個是室外換熱器結霜，另外是COP制熱能效比是和環境溫度強相關的（空調將製冷/熱循環中產生的製冷/熱量與製冷/熱所消耗的功率之比）。行業內的方向是製冷劑的改變和輔助的措施，如下圖所示。

圖7在幾種模式下，壓縮機變身為加熱器

小結：

我覺得從好幾個方面，特斯拉改變了軟體和硬體的關系，改變了車企和供應商的關系，改變了車企內部不同的系統設計的協同的概念，而這種新的組織方式是短期內傳統車企很難跟上的。

作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，著有《汽車電子硬體設計》。

圖｜朱玉龍網路及相關截圖

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5. 比亞迪電動汽車 電池熱管理資料

1、比亞迪E6純電動車鐵電池技術的優點
(1)、 超長壽命，長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵鋰動力電池，循環壽命達到2000次以上，標准充電(5小時率)使用，可達到2000次。同質量的鉛酸電池是「新半年、舊半年、維護維護又半年」，最多也就1—1.5年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達到7-8年。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。
(2)、 使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會產生爆炸對消費者的生命安全構成威脅，而磷酸鐵鋰以經過嚴格的安全測試即使在最惡劣的交通事故中也不會產生爆炸。
(3)、 可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鍾內即可使電池充滿，起動電流可達2C,而鉛酸電池現在無此性能。
(4)、 耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--+75C)，有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
(5)、 無記憶效應。可充電池在經常處於充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低於額定容量值，這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池無此現象，電池無論處於什麼狀態，可隨充隨用，無須先放完再充電。
(6)、 綠色環保。該電池不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬)，無毒(SGS認證通過)，無污染，符合歐洲RoHS規定，為絕對的綠色環保電池證。鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在其廢棄後若處理不當，仍將對環境夠成二次污染，而磷酸鐵鋰材料無論在生產及使用中，均無污染，因此該電池又列入了「十五」期間的「863」國家高科技發展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。隨著中國加入WTO，中國電動自行車的出口量將迅速增大，而現在進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池。

2、比亞迪E6純電動車鐵電池技術存在缺陷
(1)、 導電性差、鋰離子擴散速度慢。高倍率充放電時，實際比容量低，這個問題是制約磷酸鐵鋰產業發展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應用，這是一個主要的問題。但是，導電性差目前已經得到比較完美的解決：就是添加C或其它導電劑。目前在實際生產過程中通過在前驅體添加有機碳源和高價金屬離子聯合摻雜的辦法來改善材料的導電性(A123、煙台卓能正採用這種方法)，研究表明，磷酸鐵鋰的電導率提高了7個數量級，使磷酸鐵鋰具備了和鈷酸鋰相近的電導特性。實驗室報道當0.1C充放電時，可以達到165mAh/g以上的比容量，實際達到135-145mAh/g，基本接近鈷酸鋰的水平;但是鋰離子擴散速度慢的問題到目前仍然沒有得到較好的解決，目前採取的解決方案主要有納米化LiFePO4晶粒，從而減少鋰離子在晶粒中的擴散距離，再者就是摻雜改善鋰離子的擴散通道，後一種方法看起來效果並不明顯。納米化已經有較多的研究，但是難以應用到實際的工業生產中，目前只有A123宣稱掌握了LiFePO4的納米化產業技術。
(2)、 振實密度較低。一般只能達到0.8-1.3，低的振實密度可以說是磷酸鐵鋰的很大缺點。所有磷酸鐵鋰正極材料決定了它在小型電池如手機電池等沒有優勢，所以其使用范圍受到一定程度的限制。即使它的成本低，安全性能好，穩定性好，循環次數高，但如果體積太大，也只能小量的取代鈷酸鋰。但這一缺點在動力電池方面不會突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來製作動力電池。
(3 )、 磷酸鐵鋰電池低溫性能差。盡管人們通過各種方法(例如鋰位、鐵位、甚至磷酸位的摻雜改善離子和電子導電性能，通過改善一次或二次顆粒的粒徑及形貌控制有效反應面積、通過加入額外的導電劑增加電子導電性等)改善磷酸鐵鋰的低溫性能，但是磷酸鐵鋰材料的固有特點，決定其低溫性能劣於錳酸鋰等其他正極材料。一般情況下，對於單只電芯(注意是單只而非電池組，對於電池組而言，實測的低溫性能可能會略高，這與散熱條件有關)而言，其0℃時的容量保持率約60～70%，-10℃時為40～55%，-20℃時為20～40%。這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。當前一些廠家通過改進電解液體系、改進正極配方、改進材料性能和改善電芯結構設計等使磷酸鐵鋰的低溫性能有所提升，但還未真正滿足需求。
( 4)、 電池存在一致性問題。單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次，但電池組的壽命會大打折扣，有可能是500次。因為電池組是由大量單體電池串並而成，其工作狀態好比一群人用繩子綁在一起跑步，即使每個人都是短跑健將，如果大家的動作一致性不高，隊伍就跑不快，整體速度甚至比跑得最慢的單個選手的速度還要慢。電池組同理，只有在電池性能高度一致時，壽命發揮才能接近單體電池的水平。而在現有的條件下，由於種種原因，製作出來的電池一致性不佳，進而影響到電池的使用性能和整體壽命，因此應用在動力汽車上存在一定障礙。

6. 電池液態熱管理系統是什麼

對於電動汽車而言，為了保障電池有個合理的工作溫度范圍，都會通過一定的管理系統來對電池進行監控和管理，用以保證電池系統的性能和壽命。而這樣的一套系統便是電池液態熱管理系統，電池液態熱管理系統是電動汽車電池管理系統當中的一部分，它與電池管理系統共同構成了電池的管理的安全之門，那麼電池液態管理系統是什麼？

隨著車輛保有量的增加，電池技術的發展，對於電池熱管理系統的重要性進一步提高。因此電池的熱管理系統是我們最應該關注的環節。

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7. 電動汽車熱管理系統三大組成部分是什麼,各包括那些迴路

純電動汽車充電站主要由配電系統、充電系統、電池調度系統和充電站監控系統組成，下面就為大家分別介紹。 1、充電站配電系統 配電系統為充電站的運行提供電源，它不僅提供充電所需電能，而且還要滿足照明、控制設備的需要，包括變配電所有設備、配電監控系統等。 2、充電站充電系統 充電系統是整個充電站的核心部分，根據電能補給方式的不同，氛圍地面單相充電和整車充電兩種充電系統，通常情況下，充電站採用單箱充電方式為更換下來的電池進行充電。單箱充電方式有利於提高電池組的均衡性，延長電池使用壽命。在配電站外配備4台75KW打工了充電機在應急情況下為整車充電使用。 3、充電站電池調度系統 電池調度系統對所有的電池實時進行數量、質量和狀態的額監控和管理，具備電池存儲、電池更換、電池重新配組、電池組均衡、電池組實際容量測試、電池故障的應急處理等功能。電池更換是電池調度系統的核心。自動更換方式是動力電池快速更換的主要方式，由更換機械裝置可控制系統組成的更換機器人完成。 4、充電站監控系統 充電監控系統是電動汽車充電站高效安全運行的保證，它實現對整個充電站的監控、調度和管理。 三大件為:1.新能源車的「油箱」：電池 2.決定動力的關鍵：電機 3.新能源汽車的「管家」：電控系統，

8. 電池的熱管理系統指的是什麼

電池熱管理，是根據溫度對電池性能的影響，結合電池的電化學特性與產熱機理，基於具體電池的最佳充放電溫度區間，通過合理的設計，建立在材料學、電化學、傳熱學、分子動力學等多學科多領域基礎之上，為解決電池在溫度過高或過低情況下工作而引起熱散逸或熱失控問題，以提升電池整體性能的一門新技術。

動力鋰電池組熱管理必要性及發展趨勢：

與產能過剩帶來的近憂相比，鋰電池組安全問題尤其是電池熱管理這個遠慮似乎並未引起人們足夠的重視。隨著溫度的降低，鋰電池組放電性能顯著下降，放電平台明顯降低，放電容量明顯減小。當溫度降至-30℃時，鋰電池組的放電容量為室溫放電容量的87.0%,長時間在低溫環境中使用，或者在-40℃超低溫環境中，電源會被凍壞造成永久損害。因此，鋰電池組的熱管理尤為必要。

當前，鋰電池低溫加熱主要有兩種方式，一種是可變式電阻加熱，包括PTC加熱板和碳膜加熱板；一種是恆定電阻加熱，包含硅膠加熱板、PI加熱膜、環氧板加熱膜。

實驗數據顯示，能量型鋰電池組在絕熱的環境下1C充電45分鍾後，電芯內部的溫升都在10攝氏度以上，有的甚至在15攝氏度以上。對滿電電芯的實驗顯示，在絕熱的環境下，用外源對電芯加熱到50度，電芯內部就開始有自反應，溫度開始升高，雖然上升較慢，但最後結果是燃燒失效。

鋰電池組熱管理系統有如下5項主要功能：

①電池溫度的准確測量和監控

②電池組溫度過高時的有效散熱和通風

③低溫條件下的快速加熱

④有害氣體產生時的有效通風

⑤保證鋰電池組溫度場的均勻分布

9. 深度：研判ARCFOX αT「獨一無二」的動力電池熱管理控制策略

無疑，ARCFOXαT設定的「獨一無二」的動力電池熱管理控制策略，為的是在相對400伏、500-700伏高電壓平台較低的340伏電電壓平台，應用更大充電功率帶來的更高熱量（電流），對軟包三元鋰電芯進行更主動的散熱以獲得更好的車輛安全性。

當然，對於室外溫度低至多少攝氏度還會激活動力電池高溫散熱功能，對於高溫工況行車和充電時ARCFOXαT電動SUV的動力電池熱管理系統控制策略，以及電四驅系統扭矩如何在橋間分配，都將在後續測試稿件中體現。

未完待續。。。。。。

新能源情報分析網評測組出品

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