毫不夸张地说，汽车的热管理技术是从内燃机（发动机）开始的。内燃发动机在将燃烧化石燃料时产生的热能转换为动能的过程中会产生大量热量，并且热管理系统对于正确地保持发动机温度至关重要。随着汽车的发展，在1930年代应用室内空调（空调）为驾驶员和乘客提供舒适的环境，结果，热管理的主题扩展到了车辆的内部空间。从那时起，热管理的概念和技术得到了很大的发展。但是，近年来，为了减少环境污染，对环保型汽车（电动汽车，氢能电动汽车，混合动力汽车，插电式混合动力汽车）的需求已得到极大的重视，因此，汽车热管理的概念正在发生重大变化。
在这里，我们将重点关注以纯电动汽车（BEV，电池电动汽车）为中心的集成热量管理和变化方向。
以发动机和变速器为代表的内燃机动力传递系统与（动力总成）不同，在纯电动汽车中，电动机，功率转换器和电池分别承担发电，转换和存储功率的作用，可以通过<图1>进行确认。大多数电动车辆存储和供应电能。作为装置，采用锂离子电池。原因是锂离子电池的高稳定性，长寿命，低放电率，高能量密度和重量轻。功率转换器将存储在锂离子电池中的电能（直流电）转换为交流电能，或者在操作再生制动系统时，电动机充当发电机。它还具有同时转换和向电池提供电能的作用。最后，电动机将从功率转换器转换的电能（AC）连续转换为机械能，以将动力传输到车辆，反之亦然。它也被执行。
这种电力传输系统中的热量产生主要是由于电流的产生。 在功率转换器的情况下，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和二极管（二极管）会局部产生热量，在电动机和电池的情况下，每个组件都会产生整体热量。
另外，每个部分具有不同的比热，密度，体积和耐热特性，并且管理温度也不同。 近年来，由于电动汽车的里程数（km）的增加和电力性能的提高，主要部分的发热量增加，并且从现有的空气冷却到水冷却方法的热管理系统被用于热管理。 这是一个变化的趋势。
图1.电动汽车动力传输系统电路和系统配置
所有上述组件都需要主动热管理以维持适当的温度，并且每个组件的冷却系统都可以独立配置，但是每个组件都需要满足价格，重量，尺寸和系统的冷却性能。这种趋势并非独立于热管理系统而发展。<图2>示出了电动车辆集成热管理系统的示例。特别是对于锂离子电池，已知其正常工作温度为20〜40℃，为了使夏天的电池温度保持在外界温度以下，必须将其与制冷循环结合以冷却车内空间。因此，动力总成水冷却系统，室内空调和电池热量管理系统都被热结合，并且需要应用集成的热量管理系统来适当地控制热量管理目标的温度。
图2.电动汽车集成热管理系统配置示例
同时，电动汽车的室内空调系统（HVAC，供暖，通风和空调）正在为克服技术局限性和环境法规的新飞跃做准备。 在没有发动机热源的电动车辆的情况下，通过使用PTC（正温度系数）加热器在冬天对室内空间进行加热，将电能转化为热能并在室内提供。
然而，由于这种加热方法减小了单次充电的驱动距离，因此不可避免地阻碍了电动汽车的商业性，因此，与热泵联锁是必不可少的。 热泵不仅可以吸收输入的功能，而且还可以吸收来自室外空气热源的热能并将其一起提供给房间，从而减少了加热所需的电能消耗。 然而，作为这种热泵的缺点，当外部空气温度低时，可能无法确保足够的加热能力，并且当外部空气的温度低且相对湿度高时，在外部热交换器的表面上会发生霜冻（ 想法是降低系统效率。
为了克服这些技术局限性，蒸气制冷剂热泵技术最近引起了关注。 为了补偿由于冬天的室外温度低而导致的制冷剂比容下降所导致的制冷剂流量下降，在通过压缩机后在冷凝器的出口人为地产生了一个两相，气相制冷剂被直接注入到压缩机的中间。 这是一种确保制冷剂流量并通过其增加热容量的技术。
如上所述，电动汽车HVAC的技术发展与环境法规以及诸如循环优化等因素密切相关。 根据2016年10月15日举行的《蒙特利尔议定书》缔约方第二十八届大会，来自197个国家的代表将逐步规范18种具有较高全球变暖潜能（GWP）的现有HFC（氢氟碳化合物）制冷剂的生产和消费。 同意。
世界各国必须根据<图3>实施氢氟碳化合物削减计划。 这些法规自然会影响汽车HVAC技术的发展方向，以及天然制冷剂（二氧化碳，氨水，异丁烷等），HFO制冷剂（氢氟烯烃， 例如R1234yf）或HFC /HFO已经积极进行了使用混合制冷剂的HVAC的开发。
图3. HFC系列制冷剂减少时间表
汽车已经成为我们日常生活中最重要的元素，近来，随着IT（信息技术）技术的飞速发展，与汽车的融合正在加速。 此外，汽车正逐渐电气化，自动驾驶技术的应用正变得越来越普遍。
随着电动汽车性能的进一步提高，组件中产生的热量将进一步增加，并且对于热量管理，很可能采用油冷却或蒸发冷却方法而非现有的冷却系统（水冷却）。 。 而且，根据自动驾驶，执行这些功能的电子产品（例如，LIDAR，RADAR等）可能需要进行热管理。
考虑到这一技术发展趋势，未来电动汽车的热管理将在水冷却系统，油冷却系统，蒸发冷却系统和HVAC之间建立更牢固的热联系。它将继续发展为集成的热量管理系统。
电动汽车集成热管理技术的发展似乎是一项新的技术竞争。 由于它是一个新兴领域，因此被认为是占领未来电动汽车热管理系统市场的好机会。
<参考资料>
❶ https://afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work, 2019.
❷ S. Chowdhury, L. Leitzel, M. Zima, M. Santacesaria, G. Titov, J. Lustbader, J, Rugh, J. Winkler, A. Khawaja and M. Govindarajalu, Total Thermal Management of Battery Electric Vehicles (BEVs), SAE CO2 Reduction for Transportation Systems Conference, NREL/CP-5400-71288.
❸ Y. Jang, E. Lee, S. Chin and S. Ha, Effects of Flash and Vapor Injection on the Air-to Air Heat Pump System, International Refrigeration and Air Conditioning Conference 2010.
❹ https://multimedia.3m.com/mws/media/1365924O/unep-fact-sheet-kigali-amendment-to-mp.pdf,
联系客服
