小米/小鵬/理想/比亞迪/大眾/奔馳/特斯拉熱管理系統(tǒng)介紹

提到熱管理，對于大多數(shù)人而言，第一反應(yīng)就是車內(nèi)空調(diào)使用感受。然而對于整車而言，除了車內(nèi)空調(diào)的使用，還包括對高壓系統(tǒng)的加熱保溫或是散熱降溫，以及前擋風(fēng)玻璃的除霧加熱等等。

它就像汽車的貼心保護(hù)者，靜靜的管理車上各零部件的溫度狀態(tài)，讓部件盡可能處在一個舒適的溫度環(huán)境，保持零部件的最佳性能發(fā)揮，間接的影響車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)秀表現(xiàn)。

下面來看看各主機(jī)廠車型的熱管理系統(tǒng)。

01.

▲圖 1.智能座艙域控制器 2.中控顯示屏 3.左區(qū)域控制器 4.水溫傳感器 5.環(huán)境溫度傳感器 6.液位傳感器 7.整車中央域控制器 8.前區(qū)域控制器 9.右區(qū)域控制器 10.水路集成模塊總成 11.三通水閥 12.九通水閥 13.主動進(jìn)氣格柵 14.電動壓縮機(jī)總成 15.高壓加熱器總成 16.電子膨脹閥 A.CAN線 B.LIN 線 C.硬線

從上面的圖可以看出，小米的熱管理集成度也不低，系統(tǒng)采用了引入了九通閥、三通閥等一些水路流向控制元件，使系統(tǒng)可以已實現(xiàn)多種場景的控制，整個的熱管理系統(tǒng)鏈路的詳細(xì)圖如下圖所示。

▲圖 1.壓縮機(jī)出口制冷劑溫度傳感器 2.高壓加熱器 3.熱交換器 4.通斷閥 5.通斷閥 6.制冷劑溫度傳感器 7.通斷閥 8.制冷劑溫度傳感器 9.散熱器 10.冷凝器 11.制冷劑溫度壓力傳感器 12.膨脹閥 13.蒸發(fā)箱 14.旁通管路 15.暖風(fēng)水箱 16.膨脹閥 17.制冷劑溫度壓力傳感器 18.膨脹閥 19.水壺 20.水溫傳感器 21.水泵 22.動力電池 23.水溫傳感器 24.水泵 25.三通閥 26.電驅(qū)系統(tǒng) 27.水溫傳感器 28.水泵

熱管理系統(tǒng)的工作模式有以下幾種：

1. 制冷系統(tǒng)工作在熱泵模式

當(dāng)車外溫度不是特別低時，空調(diào)壓縮機(jī)工作在熱泵模式下，比如乘員艙需要加熱，熱管理系統(tǒng)通過把通斷閥5、7打開，4關(guān)閉。制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后成為高溫高壓氣體，流經(jīng)熱交換器3把熱量傳遞給乘客艙暖風(fēng)回路，用于乘客艙加熱。降溫后的制冷劑流經(jīng)14，在膨脹閥18節(jié)流減壓后變成低溫低壓氣體，通過散熱器10把低溫傳遞給大氣，然后再回到壓縮機(jī)進(jìn)口。

▲圖 制冷系統(tǒng)工作在熱泵模式

2. 制冷系統(tǒng)工作在制冷模式

當(dāng)系統(tǒng)工作在制冷模式時，通斷閥5、7關(guān)閉，4打開。高溫高壓制冷劑從壓縮機(jī)出來后流經(jīng)3、4后到達(dá)冷凝器10，散熱冷凝后制冷劑被送到膨脹閥16，流經(jīng)蒸發(fā)箱然后回到壓縮機(jī)入口。如果電池需要冷卻，膨脹閥12會打開工作，通過熱交換器降低電池冷卻水路的溫度，實現(xiàn)動力電池降溫。

▲圖 制冷系統(tǒng)工作在制冷模式

3.電池散熱模式

根據(jù)環(huán)境溫度以及電池溫度的不同，熱管理系統(tǒng)會調(diào)整相應(yīng)的冷卻回路，通過九通閥來實現(xiàn)不同的冷卻方案，通過電子水泵21驅(qū)動液體流經(jīng)動力電池22，帶走動力電池?zé)崃浚ㄟ^九通閥來到熱交換器進(jìn)水口，最后通過熱交換器把熱量傳遞給制冷劑后再回流，再次通過九通閥回到電子水泵進(jìn)口完成整個循環(huán)。

▲圖 電池散熱模式

4. 電機(jī)散熱模式

電驅(qū)系統(tǒng)散熱會有幾種模式，比較典型的一種是通過散熱器進(jìn)行散熱。水泵24驅(qū)動冷卻液流經(jīng)電驅(qū)系統(tǒng)26，進(jìn)入九通閥后系統(tǒng)會根據(jù)散熱需求分配流向B與流向A的水量，類似于傳統(tǒng)燃油車?yán)锏拇笮⊙h(huán)，到達(dá)A口的水流經(jīng)過散熱器9冷卻后回到水泵進(jìn)水口，與B口來的冷卻液匯合再次進(jìn)行下一輪循環(huán)。

▲圖 電機(jī)散熱

5. 乘員艙加熱模式

乘員艙加熱主要會有兩種方式：一種是把制冷劑熱量通過熱交換器3傳遞到水路，然后再給乘客艙加熱；另一種是直接通過高壓加熱器2對冷卻液進(jìn)行加熱，再把熱量傳遞給乘客艙。具體啟用哪種加熱模式取決于環(huán)境溫度。冷卻液在水泵28的推動下先流過熱交換器3，再通過高壓加熱器2，冷卻液里的熱量通過暖風(fēng)水箱15傳遞給乘客艙，最后回到水泵進(jìn)水口進(jìn)行下一次循環(huán)。

▲圖 乘員艙加熱

02.

整個熱管理系統(tǒng)的水路是相連通的，通過三通和四通水閥，實現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)模式，整個熱管理系統(tǒng)的框圖如下圖所示。

▲圖1 小鵬P7的熱管理系統(tǒng)整體框圖

1.空調(diào)熱舒適性系統(tǒng)，主要是空調(diào)制熱、制冷、除濕、前擋除霧、車內(nèi)溫度以及空氣循環(huán)的智能調(diào)節(jié)等。

2.電池加熱冷卻系統(tǒng)，應(yīng)用1個四通換向閥， 2個三通比例閥， 實現(xiàn)電池和電機(jī)回路的串并聯(lián)， 從而實現(xiàn)余熱回收和電池中溫散熱功能。

高溫時， 依靠電池?fù)Q熱器， 靠制冷劑給電池強制冷卻。中溫時， 依靠四通換向閥將電池回路與電驅(qū)回路串聯(lián)， 通過前端低溫散熱器散熱， 可以節(jié)省電動壓縮機(jī)功耗。低溫時依靠三通比例閥將低溫散熱器短路， 電池和電機(jī)回路串聯(lián)， 回收電機(jī)余熱給電池保溫。超低溫時依靠三通比例閥，通過水水換熱器將電池回路加熱， 實現(xiàn)給電池快速升溫。

3.電驅(qū)冷卻系統(tǒng)， 依靠電動水泵， 通過低溫散熱器， 依次給電機(jī)控制器、電機(jī)進(jìn)行散熱。

4.XPU、大屏主機(jī)散熱， 通過溫度及溫升速率判斷開啟電機(jī)水泵， 從電機(jī)回路分流一部分流量到XPU、大屏主機(jī)水冷板進(jìn)行冷卻， 通過散熱器或旁通進(jìn)行散熱。

5.補水排氣系統(tǒng)，通過膨脹水壺與電池、電機(jī)、暖風(fēng)回路連接， 分別為三個回路補水， 電池和電驅(qū)路共用一個分水箱排氣、暖風(fēng)回路用一個分水箱排氣。

各個模塊的熱管理的具體策略如下：

1.電機(jī)冷卻控制原理

電機(jī)冷卻控制是由VCU來控制的，VCU通過判斷電機(jī)回路中某一器件溫度過高則進(jìn)入電機(jī)冷卻， 調(diào)節(jié)電機(jī)回路水泵轉(zhuǎn)速、電子風(fēng)扇轉(zhuǎn)速， HVAC調(diào)整三通比例水閥1位置到散熱器。其開啟溫度值：當(dāng)電機(jī)溫度高于75℃， IPU高于45℃， DCDC高于60℃， OBC高于50℃時開啟電機(jī)冷卻系統(tǒng)。三通閥通散熱器。

整個冷卻回路為：電機(jī)回路水泵→電機(jī)系統(tǒng)→三通比例水閥1→散熱器/旁通→四通換向水閥→電機(jī)回路水泵。

▲圖2 電機(jī)冷卻控制原理

2.電池冷卻控制原理

電池冷卻又分為兩種，其中一種為充電場景下，在該模式下BMS判斷電池冷卻需求， VCU判斷是否滿足電池冷卻的條件， HVAC綜合環(huán)境溫度、電池回路水溫、電機(jī)回路水溫， 判斷使用壓縮機(jī)冷卻， 從而驅(qū)動水閥、壓縮機(jī)， 發(fā)出水泵、風(fēng)扇請求。

該冷卻回路為：壓縮機(jī)→冷凝器→電子膨脹閥→電池?fù)Q熱器→壓縮機(jī)。

另外一種是行車場景下，VCU判斷是否滿足電池冷卻的條件， HVAC綜合環(huán)境溫度、電池回路水溫、電機(jī)回路水溫， 判斷使用壓縮機(jī)冷卻， 從而驅(qū)動水閥、壓縮機(jī)， 發(fā)出水泵、風(fēng)扇請求。

該冷卻回路為：電池回路水泵→動力電池→水水換熱器→電池?fù)Q熱器。

▲圖3 電池冷卻控制原理

3.充電模式下的電池加熱控制原理

BMS根據(jù)電池狀態(tài)判斷是否有加熱需求-VCU根據(jù)整車狀態(tài)發(fā)送高壓系統(tǒng)狀態(tài)-HVAC計算電池需求水溫， 開啟PTC、水泵進(jìn)行加熱。

冷卻回路包括兩條，其一為：電池回路水泵→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→動力電池→四通換向水閥→電池回路水泵。其二為采暖回路水泵→水加熱PTC→三通比例水閥2→ 水水換熱器→采暖回路水泵。

▲圖4 充電模式下電池加熱控制原理

4.電池?zé)崞胶饪刂圃?/span>

在電池電芯最高溫度和最低溫度之間差值過大，或者電池回路水溫與電池最高、最低溫度差值過大，從而出現(xiàn)冷熱沖擊，這時需要開啟電池水泵進(jìn)行電池?zé)崞胶狻Ｔ摾鋮s回路為：電池回路水泵→動力電池→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→電池回路水泵。

▲圖5 電池?zé)崞胶饪刂圃?/span>

5.電池LTR冷卻和電機(jī)余熱回收控制原理

這里包括三部分，分別為電池LTR冷卻，電池預(yù)冷，電機(jī)余熱回收。

其中電池LTR冷卻是在環(huán)境溫度25℃以下， 電池溫度較高時，切換四通換向水閥位置， 將電池回路和電機(jī)回路串聯(lián)， 利用散熱器給電池散熱， 達(dá)到節(jié)能的目的。

而電池預(yù)冷則是電池溫度即將達(dá)到冷卻需求溫度時， 利用散熱器預(yù)先對電池進(jìn)行冷卻。

電機(jī)余熱回收則是電池溫度較低、電機(jī)回路水溫高于電池回路水溫一定值時， 將電池和電機(jī)回路串聯(lián)， 利用電機(jī)回路溫度給電池加熱， 使電池處于適宜的工作溫度， 達(dá)到節(jié)能的目的。

冷卻回路為四通換向水閥→電機(jī)回路水泵→電機(jī)系統(tǒng)→三通比例水閥1→散熱器/旁通 → 四通換向水閥→電池回路水泵→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→動力電池→四通換向水閥。

▲圖6 電池LTR以及電機(jī)余熱回收控制原理

03.

比亞迪海豚的熱管理集成模塊上集成了6個電磁閥、3個電子膨脹閥以及9個制冷劑管接頭，整個熱管理系統(tǒng)如下圖所示。
▲圖7 海豚熱泵空調(diào)系統(tǒng)

海豚的熱泵系統(tǒng)中的閥島設(shè)計采用了類似特斯拉集成化，比亞迪對冷媒回路進(jìn)行了大規(guī)模集成，閥島結(jié)構(gòu)把制冷劑回路大部分控制組件進(jìn)行了集成，實物和各個接口的定義如下。

▲圖8 海豚熱泵閥島

基于圖7，整理出整個熱泵空系統(tǒng)的原理示意圖，如下圖所示。

▲圖9 海豚車熱泵空調(diào)原理示意圖

其中圖中PT-1、PT-2表示兩個制冷劑壓力及溫度傳感器，P-1表示制冷劑壓力傳感器，T-1、T-2表示兩個制冷劑溫度傳感器。

下面來看下各個場景下熱泵空調(diào)的運行邏輯。

當(dāng)打開空調(diào)系統(tǒng)制熱時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)開啟電動壓縮機(jī)，采暖電子膨脹閥工作、水源換熱電磁閥及空調(diào)采暖電磁閥均打開，制冷劑通過車內(nèi)冷凝器放熱，通過板式換熱器吸收驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器等電驅(qū)動單元的熱量。極低溫情況下，開啟PTC加熱器輔助加熱，提高熱泵空調(diào)的適用溫度范圍。

空調(diào)制熱時，制冷劑的流動路線為：壓縮機(jī)→車內(nèi)冷凝器→采暖電子膨脹閥→水源換熱電磁閥→板式換熱器→空調(diào)采暖電磁閥→氣液分離器→壓縮機(jī)，如下圖所示。

▲圖10 空調(diào)制熱循環(huán)

當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)制冷時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)開啟電動壓縮機(jī)，制冷電子閥膨脹閥工作，空調(diào)制冷磁閥及空氣換熱電磁閥均打開，制冷劑通過車外冷凝器放熱，車內(nèi)蒸發(fā)器吸收車內(nèi)熱量。

空調(diào)制冷時，制冷劑的流動路線為：壓縮機(jī)→車內(nèi)冷凝器→空調(diào)制冷電磁閥→空氣換熱電磁閥→單向閥5→制冷電子膨脹閥→車內(nèi)蒸發(fā)器→單向閥4→氣液分離器→壓縮機(jī)，如下圖所示。

提到熱管理，對于大多數(shù)人而言，第一反應(yīng)就是車內(nèi)空調(diào)使用感受。然而對于整車而言，除了車內(nèi)空調(diào)的使用，還包括對高壓系統(tǒng)的加熱保溫或是散熱降溫，以及前擋風(fēng)玻璃的除霧加熱等等。

它就像汽車的貼心保護(hù)者，靜靜的管理車上各零部件的溫度狀態(tài)，讓部件盡可能處在一個舒適的溫度環(huán)境，保持零部件的最佳性能發(fā)揮，間接的影響車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)秀表現(xiàn)。

04.

05.

理想 ONE 汽車為增程式混合動力汽車，因此，理想 ONE 除了要對電池、乘員艙和電驅(qū)系統(tǒng)進(jìn)行熱管理外還要對增程器進(jìn)行熱管理，四大板塊緊密協(xié)助，達(dá)到高效的熱利用。下圖為理想 ONE熱管理系統(tǒng)原理圖。

▲圖 理想ONE的熱管理系統(tǒng)

理想 ONE 熱管理系統(tǒng)的關(guān)鍵是是多向流量控制閥精確地按比例開閉實現(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，實現(xiàn)能量的高效利用。無級調(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，都能通過整車控制器實現(xiàn)功率無級調(diào)節(jié)，保障電池、增程器、電動機(jī)工作在最適宜的溫度。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)扇五個模塊的前端冷卻模塊。

06.

07.

▲圖 制冷劑回路

奔馳EQB的車內(nèi)加熱包含以下3個階段：

1. 低溫加熱階段 。當(dāng)車內(nèi)溫度較低，且暖風(fēng)系統(tǒng)已啟動時，PTC處于工作狀態(tài)。此階段冷卻液的循環(huán)路徑如下圖所示。

▲圖 NT1- 低溫回路 1；NT2-低溫回路 2；A- 冷管路；B- 暖 管 路；C- 通 風(fēng) 管；E- 制冷劑管路；H- 加熱階段不使用此連接；I- 三通接頭；1- 冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器 ；3- 冷凝器下游換閥；4- 加熱器芯子 ；5-PTC；6- 冷卻液泵；7- 內(nèi)部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11- 電動壓縮機(jī)；12- 制冷劑壓縮機(jī)下游的壓力和溫度傳感器。

2. 預(yù)熱階段。當(dāng)車輛正在進(jìn)行預(yù)熱，并且暖風(fēng)系統(tǒng)也已打開，則PTC和加熱器芯子均會處于工作狀態(tài)，此階段冷卻液的循環(huán)路徑如下圖。

▲圖 NT1- 低溫回路 1；NT2-低溫回路 2；C- 通風(fēng)管；E- 制冷劑管路；G- 散發(fā)，零件熱量傳遞到加熱器芯子；H- 加熱階段不使用此連接；I- 三通接頭；1- 冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器 ；3- 冷凝器下游換向閥；4- 暖風(fēng)系統(tǒng)熱交換器；5- PTC；6- 冷卻液泵；7- 內(nèi)部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11- 電動壓縮機(jī)；12- 制冷劑壓縮機(jī)下游的壓力和溫度傳感器。

3. 車內(nèi)溫度保持階段。當(dāng)車內(nèi)溫度已處于空調(diào)的設(shè)定溫度，此時僅有加熱器芯子處于工作狀態(tài)，為了保持維持設(shè)定溫度，此階段冷卻液的循環(huán)路徑如下圖。

▲圖 NT1- 低溫回路 1；NT2- 低溫回路 2；B- 暖管路；C- 通風(fēng)管；E-制冷劑管路；G- 散發(fā)，零件熱量傳遞到加熱器芯子；H- 加熱階段不使用此連接；I- 三通接頭；1- 冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器；3- 冷凝器下游換向閥；4-暖風(fēng)系統(tǒng)熱交換器；5-PTC；6- 冷卻液泵；7- 內(nèi)部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11- 電動壓縮機(jī)；12- 制冷劑壓縮機(jī)下游的壓力和溫度傳感器。

另外為了冷卻加熱回路，低溫回路2的上游和下游冷卻液管路會工作。此時水冷冷凝器下游的換向閥打開，并為低溫回路2提供熱冷卻液。同時系統(tǒng)還會啟用一根冷卻液管路，以便將低溫回路2中經(jīng)過冷卻的冷卻液合并到冷卻液泵上游的加熱回路中，下圖為冷卻加熱回路時的冷卻液循環(huán)路徑示意圖。

▲圖 NT1- 低溫回路 1；NT2- 低溫回路 2；A- 冷 管 路；B- 暖管路；C- 通風(fēng)管；G- 散發(fā)，零件熱量傳遞到加熱器芯子；H- 冷卻階段不使用此連接；I- 三通接頭；1-冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器；3- 冷凝器下游換向閥；4- 暖風(fēng)系統(tǒng)熱交換器；5- PTC；6- 冷卻液泵；7- 內(nèi)部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11-電動壓縮機(jī)；12- 制冷劑壓縮機(jī)下游的壓力和溫度傳感器。

2. 奔馳熱泵2.0系統(tǒng)

奔馳迭代的熱泵2.0熱管理系統(tǒng)，最早是在2023年開始在EVA2.0純電平臺車型上開始搭載的，相較于熱泵1.0系統(tǒng)只能利用低溫回路2利用余熱進(jìn)行車內(nèi)加熱，熱泵2.0系統(tǒng)則是一個更為先進(jìn)的間接式多功能熱泵系統(tǒng)。搭載熱泵2.0系統(tǒng)的EQE的冷卻液回路示意圖如下圖。

▲圖 EQE熱泵2.0系統(tǒng)的冷卻液回路 

注：HKL- 車內(nèi)加熱回路；NT1- 電驅(qū)動冷卻系統(tǒng)低溫回路；NT2- 高壓電池冷卻低溫回路；A- 冷管路；B- 暖管路；C- 通風(fēng)管；E- 制冷劑管路；a-冷卻液接頭，NT1 和 NT2；b- 通風(fēng)管，NT1和HKL；c- 冷卻液管路，NT1 至加熱回路；d- 加熱回路，冷卻液管路至 NT1；e- 加熱回路，制冷劑管路至 NT2；f- 制冷劑管路，NT2 至加熱回路。

奔馳EQE SUV車型的熱泵2.0熱管理系統(tǒng)部件整體的連接如下圖所示。

▲圖 1- 冷凝器；2- 控制閥 Y16/9；3- 內(nèi)部熱交換器；4- 壓力和溫度傳感器B161/4；5- 膨脹閥 Y140/1；6- 電動壓縮機(jī) A9/6；7- 熱交換器 ( 動力電池冷卻蒸發(fā)器 chiller)；8- 高壓動力電池冷卻裝置低溫回路冷卻液泵 M43/15；9- 動力電池 A100；10- 高壓正溫度系數(shù) (PTC) 加熱器 N33/15；11- 控制閥 Y139/3；12- 溫度傳感器 B11/7；13- 壓力和溫度傳感器 B161/1；14- 壓力和溫度傳感器 B161/3；15- 冷卻液泵 M43/15；16- 熱交換器 ( 水冷式冷凝器 )；17- 高壓正溫度系數(shù) (PTC) 加熱器 N33/14；18- 加熱系統(tǒng)熱交換器；19- 膨脹閥 Y148/4；20- 止回閥；21- 壓力和溫度傳感器；22- 蒸發(fā)器；23- 溫度傳感器B11/24；24- 控制閥 Y139/9；25- 膨脹容器；26- 膨脹容器；27- 直流充電連接裝置 N116/5；28- 動力電池交流充電器 N83；29- 冷卻液泵 M43/4；30-后軸電機(jī)；31- 后軸電力電子控制單元 N147；32- 前軸電機(jī)；33- 前軸電力電子控制單元 N147/4；34- 直流 / 直流轉(zhuǎn)換器控制單元 N83/1；35- 冷卻液溫度傳感器 B11/6；36- 冷卻液泵 M43/16；37- 溫度傳感器；38- 風(fēng)扇；39- 控制閥 Y139/1；40- 散熱器；41- 冷凝器；42-止回閥；A- 低溫管路；B- 高溫管路；C- 制冷劑管路；D- 冷卻液回流管；E- 通風(fēng)管；F- 連接件。

1.低溫回路

跟熱泵1.0系統(tǒng)一樣，熱泵2.0系統(tǒng)有兩條低溫回路，其中低溫回路1專注于冷卻電驅(qū)動部件，低溫回路2則專注于動力電池的冷卻與熱管理。值得一提的是，低溫回路1不僅冷卻關(guān)鍵部件，還與車內(nèi)的加熱回路相耦合，實現(xiàn)了熱能的有效利用。低溫回路2通過調(diào)節(jié)閥與低溫回路1相連，這一設(shè)計使得低溫回路在特定條件下能夠充當(dāng)熱泵的角色。這不僅允許電機(jī)的余熱用于加熱動力電池，反之動力電池的余熱也能為車輛內(nèi)部提供熱量。

2. 加熱回路

奔馳EQE的加熱模式有8種模式，其中前5種模式下低溫冷卻器和主冷凝器均未參與工作。另外3種模式均為非熱泵模式，適用于非寒冷的環(huán)境條件下，下面來一一梳理各種模式。

1. 加熱回路1

在環(huán)境溫度低于-20℃，且車輛長時間停放后，加熱回路1啟動。由于高壓電池HT2和電傳動系統(tǒng)HT1溫度均極低，熱泵效率大幅下降，此時PTC加熱器N33/14成為車內(nèi)供暖的唯一熱源。這種工況下僅HKL車內(nèi)加熱回路工作，參與的部件包括PTC加熱器N33/14、冷卻液泵M43/15及控制閥Y139/9。盡管制冷劑壓縮機(jī)熱交換器有冷卻液流過，但不進(jìn)行熱交換。此時為非熱泵模式。

▲圖 加熱回路1示意圖

2. 加熱回路2

加熱回路2充分利用電傳動系統(tǒng)NT1的余熱進(jìn)行供暖，必要時輔以PTC加熱器N33/14增強供暖效果。參與控制的部件包括冷卻液泵M43/4、M43/16，溫度傳感器B11/6，控制閥Y139/1和Y139/9等。同樣制冷劑壓縮機(jī)熱交換器無熱交換發(fā)生。此模式適用于高壓電池HT2溫度較低且電傳動系統(tǒng)HT1溫度較高的場景，同樣為非熱泵模式。

▲圖 加熱回路2示意圖

3. 加熱回路3

在加熱回路3中，高壓電池冷卻低溫回路NT2的熱量與熱泵模式下的制冷劑回路相結(jié)合，共同給車內(nèi)供暖。PTC加熱器N33/14作為增強系統(tǒng)按需啟用。通過動力電池冷卻蒸發(fā)器，高壓電池冷卻低溫回路的熱量傳遞給液態(tài)制冷劑使其蒸發(fā)為氣態(tài)。隨后氣態(tài)制冷劑經(jīng)電動壓縮機(jī)壓縮，進(jìn)入制冷劑壓縮機(jī)熱交換器，與車內(nèi)加熱回路HKL的冷卻液進(jìn)行熱交換，最終變回液態(tài)。此過程中制冷劑在控制閥Y16/9的引導(dǎo)下僅通過輔助冷凝器。此模式適用于高壓電池HT2溫度高而電傳動系統(tǒng)HT1溫度低的情況，為熱泵模式。

▲圖 加熱回路3示意圖

4. 加熱回路4

加熱回路4結(jié)合了電傳動系統(tǒng)(NT1)的余熱與熱泵模式下的制冷劑回路為車內(nèi)供暖。電傳動系統(tǒng)的高溫部件釋放的熱量被冷卻液吸收，隨后在動力電池冷卻蒸發(fā)器內(nèi)與液態(tài)制冷劑進(jìn)行熱交換。制冷劑蒸發(fā)為氣態(tài)后，經(jīng)電動壓縮機(jī)壓縮，再通過制冷劑壓縮機(jī)熱交換器與車內(nèi)加熱回路的冷卻液進(jìn)行熱交換。制冷劑在氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)后，經(jīng)控制閥Y16/9引導(dǎo)，僅通過輔助冷凝器，并由膨脹閥Y140/1控制流量返回動力電池冷卻蒸發(fā)器。此模式適用于高壓電池HT2溫度低而電傳動系統(tǒng)HT1溫度高的場景，同樣為熱泵模式。

▲圖 加熱回路4示意圖

5. 混合加熱模式

加熱回路3與加熱回路4協(xié)同工作構(gòu)成混合模式。在此模式下熱泵系統(tǒng)不僅通過水冷式冷凝器加熱車內(nèi)空氣，還通過蒸發(fā)器實現(xiàn)除濕功能。此模式利用電傳動系統(tǒng)高溫部件釋放的熱量，經(jīng)熱交換器傳遞給液態(tài)制冷劑，使其蒸發(fā)為氣態(tài)。隨后氣態(tài)制冷劑經(jīng)電動壓縮機(jī)壓縮，進(jìn)入水冷式冷凝器與車內(nèi)加熱回路的冷卻液進(jìn)行熱交換，最終冷凝為液態(tài)。在此過程中，制冷劑在控制閥Y16/9的引導(dǎo)下，繞過主冷凝器，僅通過輔助冷凝器，并分別經(jīng)膨脹閥Y140/1和Y148/4控制流量，分別流向熱交換器和蒸發(fā)器，實現(xiàn)車內(nèi)空氣的除濕與再加熱。此模式特別適用于冬季雨雪等低溫高濕環(huán)境，有效防止前風(fēng)擋玻璃起霧，且電傳動系統(tǒng)處于高溫狀態(tài)時效果更佳，屬于熱泵模式。

▲圖 混合模式示意圖

6. 智能氣候控制

在智能氣候控制模式下，制冷劑回路負(fù)責(zé)車內(nèi)制冷與除濕，同時電傳動系統(tǒng)回路HT1與制冷劑通過水冷凝器進(jìn)行熱交換，冷卻液則由低溫冷卻器進(jìn)行冷卻。液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收車內(nèi)熱量蒸發(fā)，經(jīng)電動壓縮機(jī)壓縮后，通過制冷劑壓縮機(jī)熱交換器與車內(nèi)加熱回路HKL的冷卻液換熱，冷凝為液態(tài)。隨后制冷劑在控制閥Y16/9的調(diào)控下，先通過主冷凝器，再經(jīng)輔助冷凝器，最后經(jīng)膨脹閥Y148/4控制流量返回蒸發(fā)器，完成車內(nèi)空氣的降溫與除濕。同時電傳動系統(tǒng)回路HT1與車內(nèi)加熱回路HKL相連，兩回路中的冷卻液熱量均通過低溫冷卻器及迎面風(fēng)和散熱器風(fēng)扇進(jìn)行散熱。

▲圖 智能氣候控制模式示意圖

7. 高壓電池調(diào)節(jié)

在高壓電池調(diào)節(jié)模式下，所有冷卻液與制冷劑回路均主動參與工作。熱交換器促進(jìn)高壓電池冷卻低溫回路NT2與制冷劑回路的熱交換，制冷劑吸收NT2熱量蒸發(fā)，經(jīng)電動壓縮機(jī)壓縮后，在制冷劑壓 縮 機(jī) 熱 交 換 器 中與車內(nèi)加熱回路HKL的冷卻液換熱冷凝。隨后制冷劑在控制閥Y16/9作用下，依次通過主冷凝器和輔助冷凝器，再經(jīng)膨脹閥Y140/1控制流量返回?zé)峤粨Q器。此外電傳動系統(tǒng)回路HT1與車內(nèi)加熱回路HKL相連，兩回路冷卻液熱量亦通過低溫冷卻器及風(fēng)扇散熱。此模式專為高壓電池HT2溫度過高時的調(diào)節(jié)設(shè)計。

▲圖 高壓電池調(diào)節(jié)模式示意圖

8. 帶高壓電池調(diào)節(jié)的智能氣候控制

帶高壓電池調(diào)節(jié)的智能氣候控制模式融合了智能氣候控制與高壓電池調(diào)節(jié)的特點，所有冷卻液與制冷劑回路均全面參與。具體過程及特點與前述模式相似。

▲圖 帶高壓電池調(diào)節(jié)的智能氣候控制模式示意圖

08.

從上面幾家的熱管理系統(tǒng)可以看出，熱管理系統(tǒng)方案逐步呈現(xiàn)出高效化，精細(xì)化，集成化的趨勢。

高效化是指系統(tǒng)能耗成為整車熱管理系統(tǒng)的重要衡量指標(biāo)。通過合理的系統(tǒng)設(shè)計，高效的“熱量搬運工”可以帶來顯著的能效提升。

精細(xì)化是指控制的精細(xì)化，新能源汽車對于熱管理系統(tǒng)精準(zhǔn)度要求大幅提高。動力電池?zé)峁芾硇枰龅綄囟鹊姆€(wěn)定精確控制，同時隨著新能源汽車電機(jī)功率密度的提升及智能化程度提高帶來的半導(dǎo)體器件功耗的增加，電驅(qū)及電子器件熱管理的精準(zhǔn)度也有更高的要求。

集成模塊化是指通過合理的管路設(shè)計及排布方案，可以實現(xiàn)壓降與換熱損失的最小化，提升系統(tǒng)效率。同時，集中式的排布使得熱管理系統(tǒng)平臺化，有益于不同車型間的移植和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。協(xié)同集成式控制器后還能進(jìn)一步優(yōu)化整車線束與電子芯片，實現(xiàn)更精益的系統(tǒng)方案。

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