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典型新能源汽車熱管理系統(tǒng)方案分析

發(fā)布時(shí)間:01/25 —— 2022 4896
1. 小鵬P7整車熱管理方案分析(PTC電加熱方案)



小鵬P7作為小鵬汽車的第2款純電車型,整車熱管理系統(tǒng)采用一體化儲(chǔ)液罐設(shè)計(jì)和單PTC加熱方案,利用一個(gè)四通閥實(shí)現(xiàn)整車系統(tǒng)級(jí)的熱循環(huán),并與博世、大陸、馬勒等國(guó)際一線零部件供應(yīng)商開展合作。

小鵬P7整車熱管理方案:
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其中,馬勒提供空調(diào)系統(tǒng)及控制器,翰昂提供壓縮機(jī),博世提供水泵,大陸提供水閥。

P7熱管理系統(tǒng)特點(diǎn):


  • 一體化儲(chǔ)液罐設(shè)計(jì):電機(jī)、電池、乘客艙三者的膨脹罐一體化設(shè)計(jì),變?yōu)橐?/span>個(gè)膨脹罐總成,減少零部件數(shù)量,可以降低成本。

  • 余熱循環(huán)利用:利用一個(gè)四通閥,將電機(jī)冷卻水路與電池溫控水路串接,利用電機(jī)余熱加熱電池,降低系統(tǒng)能量損失。

  • 單PTC熱源統(tǒng)籌化管理:使用一個(gè)PTC加熱器實(shí)現(xiàn)乘客艙和電池加熱,系統(tǒng)化整車熱管理,降低各部分能耗的同時(shí)還可以降低系統(tǒng)成本。

  • 可變進(jìn)氣格柵設(shè)計(jì):AGS主動(dòng)進(jìn)氣格柵可根據(jù)工況和機(jī)艙溫度,智能調(diào)節(jié)進(jìn)氣格柵開度,實(shí)現(xiàn)機(jī)艙保溫和降低風(fēng)阻,提升余熱回收效率和增加續(xù)航里程。



2. 特斯拉Model Y 整車熱管理架構(gòu)分析(八通閥熱泵方案)

特斯拉在Model Y的熱管理系統(tǒng)中使用了一個(gè)八通閥,將整車熱管理集成化,通過車載計(jì)算機(jī)精確的控制各元器件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,保障各系統(tǒng)安全有序、高效的運(yùn)轉(zhuǎn),極大得提升了Model Y的整車性能和可靠性。

Model Y熱管理架構(gòu)圖:
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特斯拉熱管理系統(tǒng)部分重要供應(yīng)商:
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特斯拉Model Y在熱管理系統(tǒng)中開創(chuàng)性的使用了一個(gè)八通閥,將整車熱管理集成化,通過車載計(jì)算機(jī),精確的控制各元器件的運(yùn)轉(zhuǎn),保障各系統(tǒng)安全有序、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

Model Y熱管理系統(tǒng)八通閥:

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使用了八通閥的Model Y相比Model 3能量利用效率提高了10%;電機(jī)電控以及電池包的余熱的利用,解決了低溫下COP較低;八通閥代替熱泵系統(tǒng)復(fù)雜的管路,系統(tǒng)集成度更高。

Model Y熱管理系統(tǒng)主要特點(diǎn):


  • 多種工作模式智能選擇:打通了傳統(tǒng)熱泵空調(diào)、電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng),產(chǎn)生了多種工作模式,可根據(jù)環(huán)境溫度與電池溫度自動(dòng)規(guī)劃熱泵系統(tǒng)的加熱程度,啟用不同的加熱模式。

  • 極致的一物多用:以壓縮機(jī)全功率工作等同PTC進(jìn)行制熱,實(shí)現(xiàn)了R134a制冷劑在零下10°C以下無法實(shí)現(xiàn)熱泵功能的代替方案,將壓縮機(jī)一物多用節(jié)省零件成本。

  • 廢熱回收利用:動(dòng)力系統(tǒng)增加電驅(qū)回路水冷冷凝器,可以在冬天將三電系統(tǒng)廢熱回收利用到熱泵系統(tǒng),為乘客艙服務(wù)。

  • 零部件集成化:高度集成化零件,縮短零件流道,降低能耗,方便裝配,同時(shí)將OEM的裝配工序集中下放到Tier1供應(yīng)商,節(jié)省人工和產(chǎn)線成本。



通過將獨(dú)立的各個(gè)系統(tǒng)集成起來,統(tǒng)一管理,做到熱量的最小浪費(fèi),最大程度的降低熱管理系統(tǒng)對(duì)電池電量的消耗,保障車輛續(xù)航里程。

3. 領(lǐng)克ZERO直接式熱泵系統(tǒng)分析(直接式熱泵方案)

領(lǐng)克旗下的首款純電動(dòng)車型“領(lǐng)克ZERO Concept”將搭載直接式熱泵,采用“冷媒直接供熱”技術(shù),可解決純電動(dòng)汽車因冬季需要對(duì)電池和乘員艙耗電加熱導(dǎo)致的續(xù)航打折扣問題。

領(lǐng)克ZERO Concept熱泵系統(tǒng):
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五大過程:
① 冷媒從大氣中吸收熱量汽化
② 吸收大氣熱的冷媒被壓縮,溫度進(jìn)一步升高
③ 高溫冷媒熱與車內(nèi)空氣發(fā)生熱交換,車內(nèi)冷空氣溫度升高
④ 升溫后的冷空氣變?yōu)闊峥諝獯等胲噧?nèi)
⑤ 高壓熱氣降壓降溫為低溫?zé)?/span>

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領(lǐng)克ZERO Concept采用直接式熱泵系統(tǒng),直接將冷媒與車內(nèi)空氣熱鍵換傳遞熱量,省去了傳統(tǒng)熱泵空調(diào)由“冷媒→水→車內(nèi)空氣”的中間傳遞介質(zhì),避免了能量在多次傳遞過程中的損失。采用高溫高壓冷媒直接供熱技術(shù)的ZERO Concept,比普通熱泵熱效率提高了約10%左右。

領(lǐng)克推出了由直接式熱泵系統(tǒng)、電池蓄熱溫區(qū)調(diào)節(jié)、PTC輔助加熱、電驅(qū)廢熱、電驅(qū)主動(dòng)加熱組成的PTM五維熱管理系統(tǒng),賦予了領(lǐng)克ZERO超群的實(shí)力保證。

領(lǐng)克ZERO PTM五維熱管理系統(tǒng):
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  • PTM智熱維溫技術(shù):手機(jī)遠(yuǎn)程控制/預(yù)約加熱,2min出風(fēng)口溫度高達(dá)55℃,上車即享溫暖。手機(jī)能連接電樁,讓電網(wǎng)直接提供電制熱,配合遠(yuǎn)程預(yù)約功能,舒享“到車滿電”的暖意。

  • PTM預(yù)熱速充電技術(shù):導(dǎo)航設(shè)置到充電站,即可自動(dòng)開啟整車預(yù)熱功能,電控半導(dǎo)體芯片震蕩加熱技術(shù)主動(dòng)產(chǎn)熱,電池預(yù)加熱速度提升50%,僅需10min即可進(jìn)入最佳充電狀態(tài),配合上PTM智能維溫技術(shù),完全避免了嚴(yán)寒環(huán)境下充電難、充電慢的問題。

  • PTM電池主動(dòng)溫控技術(shù)技術(shù):確保在-30℃~55℃的極寒酷熱環(huán)境下電池仍保持最佳工作溫度,提供穩(wěn)定持續(xù)的線性輸出。


強(qiáng)大的熱管理系統(tǒng)賦予了領(lǐng)克ZERO超群的實(shí)力保證,結(jié)合其直接式熱泵系統(tǒng),領(lǐng)克ZERO concept的電池?zé)峁芾砟芎闹辽俳档土艘话胍陨稀?/span>

4. 威馬熱管理2.0系統(tǒng)(柴油加熱方案)

為了解決冬季續(xù)航衰減問題,威馬推出了柴油加熱系統(tǒng),使用柴油加熱器取代PTC電阻式加熱系統(tǒng)對(duì)電池加熱,在熱管理2.0系統(tǒng)中,將柴油加熱器用于暖風(fēng)系統(tǒng),協(xié)助空調(diào)制熱,降低空調(diào)系統(tǒng)對(duì)電量的消耗。

威馬熱管理1.0系統(tǒng):
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電池液態(tài)冷卻技術(shù):
能量流:電池供電 → PTC加熱器加熱冷卻液 → 電池冷卻板
會(huì)消耗大量電池組內(nèi)的電能,造成續(xù)航里程縮短
目前絕大多數(shù)品牌采用電池液態(tài)冷卻技術(shù)

熱管理1.0系統(tǒng):
能量流:電池供電 → PTC加熱器加熱冷卻液 →電池冷卻板
工作溫度:-30℃ ~ 0℃,柴油加熱只負(fù)責(zé)電池組,不用于空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)

馬熱管理2.0系統(tǒng)
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熱管理2.0系統(tǒng)亮點(diǎn):


  • 電池包采用獨(dú)立的液冷回路,保證電池包溫度更精確的控制,確保電芯溫度均勻性,溫差控制在±2℃,提升電池壽命。

  • 熱管理2.0系統(tǒng)擴(kuò)展了工作溫度范圍(-30℃—20℃),確保電池組充放電過程都保持在最佳溫度區(qū)間,提升電池的安全性和穩(wěn)定性。

  • 柴油加熱器除了會(huì)用于電池組外,還將用于空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng),協(xié)助空調(diào)制熱,減少空調(diào)系統(tǒng)對(duì)電池電量的消耗。



5. 理想ONE熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析(插電式混動(dòng)方案)




理想ONE的熱管理系統(tǒng)主要包含增程器的冷卻、電池系統(tǒng)熱管理、乘員艙溫度調(diào)節(jié)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)四大塊,它們之間密切協(xié)同,共同維持系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

理想ONE熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖:

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在理想ONE的熱管理系統(tǒng)中,VCU(整車控制器)可以控制多向流量控制閥、水泵、空調(diào)壓縮機(jī)散熱風(fēng)扇等實(shí)現(xiàn)功率無級(jí)調(diào)節(jié),保障電池、增程器、電動(dòng)機(jī)工作在最適宜的溫度,未來將采用集成式超級(jí)水壺?zé)峁芾砟J健?/span>

理想ONE整車系統(tǒng)級(jí)的熱管理策略模型:
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整車熱管理系統(tǒng)四大回路:
①電機(jī)電控散熱回路
②發(fā)動(dòng)機(jī)散熱回路
③冷媒制冷回路
④乘客艙與電池冷卻液加熱回路

理想汽車目前車型以及近期規(guī)劃車型的熱管理系統(tǒng)采用的是分散式的熱管理,未來將采用集成式熱管理系統(tǒng),即超級(jí)水壺( super bottom )模式。

理想ONE熱管理技術(shù)亮點(diǎn)分析:


  • 整車系統(tǒng)級(jí)的熱管理策略:多向流量控制閥精確地按比例開閉實(shí)現(xiàn)增程器、電池組和空調(diào)三套循環(huán)系統(tǒng)間熱量的精確傳遞和利用,實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。

  • 極致的無級(jí)調(diào)節(jié):小到流量控制閥、水泵,大到空調(diào)壓縮機(jī),前端冷卻模塊上的散熱風(fēng)扇,都能通過VCU實(shí)現(xiàn)功率無級(jí)調(diào)節(jié),保障電池、增程器、電動(dòng)機(jī)工作在最適宜的溫度。

  • 先進(jìn)的前端冷卻模塊:集成了冷凝器、低溫散熱器、高溫散熱器、中冷器和散熱風(fēng)扇五個(gè)模塊的前端冷卻模塊。


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