之前的文章我們?yōu)榇蠹抑v過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的大小循環(huán)的原理和控制方法，但這種循環(huán)僅針對(duì)燃油車，目前一些插電式和增程式新能源汽車雖然也搭載了發(fā)動(dòng)機(jī)，但為了提高熱效率，循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度已經(jīng)大幅提升，而純電新能源汽車的循環(huán)系統(tǒng)更是空前復(fù)雜。
什么是熱管理？
作為載人工具，汽車座艙夏天需要制冷、冬季需要加熱，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)需要散熱，為了不浪費(fèi)這些能源，用廢熱加熱座艙，用壓縮機(jī)制冷，這些既是產(chǎn)品的需求，也是熱管理的一部分。
在汽車的進(jìn)化過程中，電氣化程度越來越高，車輛的性能越來越強(qiáng)，同時(shí)加入了電池、熱泵、冰箱等新配置，為了綜合利用這些能源，讓車輛的能耗表現(xiàn)更佳，車輛熱管理的重要性越來越凸顯。
具體來說，車輛熱管理是用于調(diào)節(jié)零部件工作溫度和座艙溫度環(huán)境的零部件的總稱，其通過散熱、加熱、制冷等手段，確保各個(gè)零部件處于合適的工作溫度范圍以及乘客保持舒適溫度，以實(shí)現(xiàn)汽車的功能安全，提高整車效率，延長(zhǎng)使用壽命，因此熱管理系統(tǒng)是整車中的重要部件。
熱管理的過去與現(xiàn)在
過去：滿足散熱
早在卡爾本茨發(fā)明第一輛三輪車上，就已經(jīng)為其配備了水冷系統(tǒng)（盤管散熱），但沒有相應(yīng)的散熱器來交換熱量，全靠水在水管里不斷循環(huán)，笨重且效率低，還無法滿足散熱需求，更別提余熱供暖了。
1901年德國(guó)人威廉·邁巴赫發(fā)明了蜂窩式散熱器，完成了帶風(fēng)扇的管狀散熱器以及蜂窩式散熱器等多項(xiàng)發(fā)明。他提出了一種由大量小方管組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，管子之間夾銅絲形成間隙作為冷卻液的水道，然后用錫焊焊到一起，管子內(nèi)部通過空氣給冷卻液降溫，這樣構(gòu)成一個(gè)高效的換熱器，可以顯著減少冷卻液用量，這也是現(xiàn)代散熱器的雛形。
現(xiàn)在：高效的余熱利用
通過在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)布置水道，增加水溫傳感器監(jiān)測(cè)水溫，增加節(jié)溫器實(shí)現(xiàn)大小循環(huán)，增加冷卻風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)更高效的瞬態(tài)工況響應(yīng)，大幅提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效率，也進(jìn)一步提升了熱管理精細(xì)度。
主動(dòng)進(jìn)氣格柵 精細(xì)化控溫之余還能降低車輛風(fēng)阻
現(xiàn)在，汽車上能看到各式各樣的散熱器，如用于空氣冷卻的中冷器、用于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱的散熱器（俗稱水箱）、用于駕駛室供熱的暖風(fēng)水箱、用于空調(diào)熱交換的冷凝器、用于制冷的蒸發(fā)器、用于機(jī)油/變速器油散熱的油冷。
在商用車上，還能看到給EGR、給液力緩速器、給制動(dòng)氣路配備各類散熱器。
同時(shí)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用也大幅提升。在汽油車上，余熱可以用來為駕駛室制熱，讓冬季更舒適。
在柴油車上，特別是商用車上，發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱除了為駕駛室供暖外，循環(huán)管路還延伸到油箱和尿素罐。對(duì)柴油油箱加熱，避免柴油低溫凝固結(jié)蠟；對(duì)尿素罐加熱，避免尿素溶液結(jié)冰，影響排放。
為什么熱管理越來越重要？
在燃油車時(shí)代，化石燃料做功后，大部分的能量會(huì)以熱量的形式散發(fā)出來，除了用于駕駛室制熱外，大部分都直接浪費(fèi)掉了。而主流發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率約在40%左右，浪費(fèi)的熱量遠(yuǎn)大于制熱需求，浪費(fèi)一點(diǎn)倒也無妨。但到了新能源時(shí)代，情況就完全不一樣了。
1kg汽油熱值約為44000kJ，而1kWh的熱量值是3600KJ，換算一下，1kg汽油的熱量約等于12度電。
而1L汽油的質(zhì)量約為725g，換算得出1L汽油的熱值約等于8.7度電。
再按照40%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)來計(jì)算，1L汽油能實(shí)際發(fā)電約3.5度。
按照50L油箱計(jì)算，燃油車相當(dāng)于配備的是一塊175度的電池包。
但BEV缺少了發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱，取而代之的電池能量密度又遠(yuǎn)小于化石燃料，一增一減，讓熱量一下子變得十分稀有。
舉例來說，夏季壓縮機(jī)制冷功率約大幾百瓦，還算可以接受，但到了冬季，PTC加熱動(dòng)輒大幾千瓦的功率，耗能驚人，而且低溫下電池活性降低，可用能源變少。
因此，將熱量收集起來并加以利用，變得十分重要（特別是純電汽車），這將極大提升整車的實(shí)際續(xù)航里程，熱管理就上升到十分關(guān)鍵的位置。
如何進(jìn)行熱管理？
簡(jiǎn)單點(diǎn)說，就是燃油車廢熱利用的超精細(xì)化升級(jí)版，充分利用車內(nèi)各零部件的余熱，盡可能減少能量浪費(fèi)。
按照以往傳統(tǒng)的思路，冬季電池溫度低，通過電池內(nèi)部的PTC組件為電池加熱；電機(jī)/電控等部件工作會(huì)產(chǎn)生熱量，通過管路和散熱器，將多余熱量交換出去；座艙可以通過熱泵、PTC、余熱來制熱。
多通閥將各零件散熱系統(tǒng)連接起來 實(shí)現(xiàn)綜合利用
但這種方式能耗高、成本高、冗余部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，得不償失。如果充分利用車輛各零部件的特性，通過熱管理系統(tǒng)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的余熱為電池加熱，這樣既為驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱，還幫助電池提升溫度，屬于一石二鳥，雙贏。
新能源車上有哪些熱源？
內(nèi)燃機(jī)是燃油車的熱源，而新能源汽車也有熱源，而且還是多個(gè)熱源。如電機(jī)、電控、DC/DC、OBC、PTC、熱泵、車機(jī)等都是熱源，但相比燃油車，新能源汽車熱源少得多，還比較分散。
而需要熱量的地方，主要是駕駛室和電池這兩者。
產(chǎn)熱的零部件有：
驅(qū)動(dòng)電機(jī)，目前新能源車使用的電機(jī)多采用永磁同步電機(jī)，永磁體的工作溫度在60℃-350℃不等。超過工作溫度，永磁體會(huì)面臨退磁的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，要像發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，精確控制溫度（高溫），防止永磁體退磁。
電控組件，如電機(jī)控制器、DC/DC、OBC甚至車機(jī)/智駕控制器等，因功率高，電流大、運(yùn)行頻率高，自身發(fā)熱量也很大，也需要引入散熱系統(tǒng)來控制溫度。
電池組。大功率充電、大功率放電時(shí)，電池會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。過熱會(huì)導(dǎo)致電池?zé)崾Э厣踔疗鸹鸨ā?/p>
需要（加熱）控制溫度的零部件：
動(dòng)力電池。鋰電池需要適宜的溫度區(qū)間（約25℃-40℃） 才能發(fā)揮最佳充放電性能，而電池組由上千個(gè)電芯組成，位于邊緣位置電芯與中心位置電芯不可避免會(huì)出現(xiàn)溫差，而溫差會(huì)導(dǎo)致放電性能不一致，導(dǎo)致整個(gè)電池組性能下降。在不同環(huán)境溫度和充/放電工況下，電池需要冷卻或加熱。
座艙。人體的舒適溫度約22℃，座艙需要維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境溫度?？照{(diào)壓縮機(jī)能提供冷卻，而加熱的方式有PTC、熱泵，插混車型可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱來加熱。
馬勒多通閥
以往在燃油車上，2、3個(gè)散熱器/熱交換器就能滿足需求，但到了新能源車上，在電機(jī)、電控、電池，甚至車機(jī)控制器都能找到冷卻管路，通過一個(gè)或多個(gè)閥體，有機(jī)地將車輛的零部件綁定在一起，共同實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，這就是熱管理系統(tǒng)的使命。
當(dāng)然，熱管理系統(tǒng)除了高效利用能源外，消費(fèi)者能直觀感受到的好處有下面幾點(diǎn)。
延長(zhǎng)續(xù)航里程
將電機(jī)、逆變器、電池等所產(chǎn)生的廢熱通過余熱回收系統(tǒng)給乘客艙采暖，比傳統(tǒng)的電加熱器更為高效。車輛可以充分利用電和熱，將暖氣耗電控制在最小限度，從而延長(zhǎng)續(xù)航里程。
縮短充電時(shí)間
夏季氣溫較高時(shí)，為了快速充電，必須避免電池溫度過高。通過冷卻水對(duì)電池的溫度進(jìn)行控制。通過制冷劑對(duì)冷卻水降溫，進(jìn)一步循環(huán)對(duì)電池進(jìn)行冷卻，實(shí)現(xiàn)高效的熱交換，大幅縮短了充電時(shí)間。
延長(zhǎng)電池壽命
電池組內(nèi)的電池單體會(huì)出現(xiàn)溫度差，不同電芯的溫度導(dǎo)致單體電池的性能出現(xiàn)偏差，最弱的電池降拖累整個(gè)電池包的新能，造成電池老化。熱管理系統(tǒng)能有效控制單體電池溫度偏差，這是延長(zhǎng)電池壽命的關(guān)鍵因素。（朋月）