纯电动汽车热管理系统布置探讨

纯电动汽车热管理系统布置探讨

沈泽智

安徽江淮汽车集团股份有限公司  安徽合肥   230000

摘要:随着新能源汽车产业的快速发展，其技术路线也在不断更新迭代。其中，纯电动汽车由于其能源的低消耗、低污染等特点，越来越受到国家和企业的关注。热管理系统是其中重要关注一项，其系统的布置与整车布置关系越来越紧密，本文以某款纯电动汽车为例，分析了其热管理系统的布置与整车布置之间的关系。热管理系统的布置与整车布置紧密相关，通过对热管理系统布置时的主要影响因素进行分析，可以为纯电动汽车热管理系统的设计提供一定参考。

关键词:纯电动汽车；热管理系统；布置探讨

纯电动汽车所使用的动力电池是其核心部件，而电池包中包含很多电子元器件。因此，纯电动汽车的热管理系统与传统燃油车有很大不同。本文主要针对纯电动汽车在行驶过程中所产生热量的来源进行分析，并结合整车布置来探讨其热管理系统如何合理的布置以满足整车行驶过程中所需的热性能。再者纯电动汽车动力电池在充电过程中会产生热量，而这些热量又需要通过热管理系统来分解。因此，热管理系统是控制其稳定的重要部分。

1.动力电池及附件热管理

纯电动汽车热管理系统主要由动力电池包、空调系统、高压部件、附件系统等组成。而动力电池包及附件系统又是纯电动汽车热管理系统的主要部分，因此，对电池包及附件系统进行合理的布置对热管理系统的控制有很大影响。在布置时，需要统筹考虑电池包及附件系统的合理位置，并根据其所需要的散热形式来选择合适的管路走向。一般情况下，纯电动汽车的动力电池包及附件系统布置主要有三种形式：线束式、管道式和板卡式。

2.线束式热管理系统

线束式热管理系统主要由动力电池包、空调系统和附件系统组成，其工作原理是将动力电池包与空调系统或附件系统连接在一起，利用动力电池包的冷却区域作为冷却液的换热区域，通过对冷却液进行热交换来实现对动力电池包的散热。当外界温度较高时，通过空调系统对动力电池包进行降温，使其达到最佳工作温度；当外界温度较低时，通过附件系统对动力电池包进行加热，保证其工作在最佳状态。这种布置形式是目前纯电动汽车常用的一种布置形式。线束式热管理系统的优点是可以减少线路，减少布置空间，增加安装空间，但是这种布置形式也有缺点。因为整个热管理系统都需要通过导线连接起来，所以导线容易损坏。

3.管道式布置

管道式布置，其优点是管路的走向便于布置和维修；缺点是由于管路太长，可能会出现局部散热不良的情况。优点：管路较长，其散热效果能达到最优状态。缺点：管路较长，可能会出现局部散热不良的情况，从而导致动力电池及附件系统出现温度过高或温度过低等情况。解决方案：（一）增加电机等附件的冷却风扇。冷却风扇的增加可以降低电池包及附件系统的温度；（二）采用翅片式换热器。由于翅片式换热器具有良好的换热性能，所以在动力电池包及附件系统中也可以使用翅片式换热器。由于管道式布置对纯电动汽车的布置空间要求较高，而且管道长度较长，限制较多，所以这种形式的纯电动汽车不太适合在结构紧凑类产品上应用。

4.板卡式布置

其特点是将动力电池及附件系统安装在板上，且将动力电池与附件系统分开布置，然后将两者的连接通过橡胶管连接在一起，从而形成一个整体的系统。板卡式布置形式主要有以下几个优点：①动力电池及附件系统非直接接触，分布开，因此在设计时不用考虑其与车身的干涉；②由于动力电池及附件系统的相对集成度较高，可以在一个空间内完成装配，较好的节约空间；③由于动力电池及附件系统的布置需要一定的安装高度，可以采用较大直径的水冷管路，增大流量提升散热能力，更好的保证其在行驶过程中能够顺利地散热。目前，国内大多数纯电动汽车都是采用这种布置形式。

5.整车热管理系统

整车热管理系统主要是针对整车下级的各个子系统热管理模块进行整合，对各部件产生的热量进行处理和控制，以保证在行驶过程中动力电池的温度不会超过电池允许的温度范围，驱动电机的运行不会因过温而消磁失效，高压控制模块不会因冷却不足而限制功率，整车无法运行。通常整车热管理系统主要由冷却散热器、空调冷凝器、电子膨胀阀、PTC加热器、压缩机、板式换热器和散热风扇等部件组成。在车辆的行驶过程中，需要保证各个部件的温度不能超过工作及标定允许的最大温度范围，否则会影响部件的使用寿命，严重的造成部件的永久失效。因此，在对纯电动汽车进行布置时，需要注意以下几点：（一）冷却系统在整车布置时应该尽可能布置在车身同一平面内，并且保证动力电池的温度不超过电池允许的温度范围；（二）热管理系统不能直接布置在电池组内，否则会对电池组的使用寿命产生影响；（三）热管理系统不能布置在后备箱内，否则会影响纯电动汽车的管线路走向及优化；其中冷却系统是整车热管理系统中最为重要的部分，它直接决定了纯电动汽车在行驶过程中所需热环境是否满足要求。区别于传统燃油车的冷却系统，其主要有以下几点不同：①传统燃油车采用风冷方式进行冷却，而纯电动汽车则采用风冷和水冷两种方式。其中，水冷装置能够更好地保持温度在一定范围内。对于风冷装置而言，其冷却效率要远远低于水冷装置，并且需要良好的迎风环境需要。②纯电动汽车对加热系统要求更高，因此在设计时需要考虑热泵的功率和制冷量。对于热泵而言，其工作温度为0~60℃。而传统燃油车在设计时往往采用发动机进行制热和制冷，因此纯电动汽车需要使用PTC加热器进行加热，且布置在动力电池包附近提升交换及加热能力。

结束语:

综上所述，纯电动汽车热管理系统的布置是为了满足纯电动汽车的使用要求，通过对纯电动汽车热管理系统布置时的主要影响因素进行分析，可以得出以下结论：（一）对于纯电动汽车动力电池包，其安装位置要考虑布置空间、安装条件、散热需求、重量等；（二）对于纯电动汽车的冷却系统，其冷却风扇及回路的布置位置要根据空气分配计算结果和实际情况来确定选型；（三）对于纯电动汽车的换热系统，其换热效果要求高，因此其换热系统的布置位置要尽量靠近动力电池包，以保证动力电池包和车身之间有足够的换热面积。（四）对于纯电动汽车的空调系统，其空调机组及其控制部件、换热器等都要考虑在动力电池包旁边。（五）对于纯电动汽车的加热系统，其加热控制元件位置要尽量靠近动力电池包。同时，在加热控制元件和加热器之间最好增加散热风扇。

参考文献:

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