新能源汽车热管理系统发展对热交换器材料的影响 联系客服

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新能源汽车热管理系统发展对热交换器材料的影响

IHS 预测,2017-2022 年间全球汽车市场年复增长在 2.1%,而纯电动汽 车会达到 35%。而中国在此方面的发展更为迅猛,根据《汽车产业中长期 发展规划》,到 2020 年新能源汽车销量要突破 200 万辆,将占到总汽车销 量的 7%-10%的份额。未来几年,新能源汽车市场有望进一步实现爆炸式增 长。

而新能源汽车与传统汽车的主要区别不仅在于新增的核心部件“三电”, 还体现在重要性大幅度提升的热管理系统。传统汽车的热管理系统主要为 发动机、变速器的散热系统和汽车空调,而新能源车的热管理系统涵盖了 新能源汽车几乎所有的组成部分,主要范围包括动力电池(《2018 电池热 管理系统产业报告》)、驱动电机、整车电控等等,复杂程度更高,因此成 为车企开发的重点。

新能源汽车的热管理技术应用现状及发展趋势

从热管理需求来看,新能源车热管理系统主要包括电池包环境、功率电 器元件、电机散热、汽车空调等。其中最重要的是空调系统与电池热管理 系统。以下就来看下新能源汽车热管理技术的变化及发展趋势:

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首先,乘用车行业普遍认为空调会占到整车能耗的 10-20%,而在新能源 车上这个比例会更高。而在空调制热系统方面,传统汽车与新能源汽车差 异较大,新能源汽车无法利用发动机余热,一般使用 PTC加热器或热泵系 统进行制热。但常用的 PTC加热器耗电量较大,导致汽车的行驶里程大幅 下降,因此制热效率较高的热泵系统将成为新能源汽车空调的发展方向。

其次,新能源车电池系统对于工作环境的温度要求更加严格,过高或过 低的环境温度将显着影响车辆的续航里程以及电池寿命。而目前新能源乘 用车广泛采用电池液体冷却技术,如特斯拉和宝马 i3 新能源车。液冷技 术通过液体对流换热方式将电池产生的热量带走,液体换热系数高、热容 量大、冷却速度快,对降低最高温度、保持电池组温度一致性效果更好, 相较于风冷液冷方案更易实现余热回收。相关调研数据显示,2017年我国 量产的 PHEV已经 100%采用了电池液冷方案,而纯电动车仅仅只有 6%采用 液冷,2018年预计纯电动车液冷的普及率会超过 60%。

而在电机冷却方面,新能源汽车和传统燃油车也存在着一定的差异。格 朗吉斯铝业(上海)有限公司高级应用工程师徐坤豪认为:

传统发动机的冷却采用的是水-乙二醇混合液对电机定子的外壁面进行 冷却(冷却水套),这也是最简单的冷却方式,但更为高效的方式是把油 喷到到电机内部主发热部件进行直接接触冷却。目前最佳的方案是把上述 两种方案结合进行混合式冷却,如 BorgWarner推出的 P2混动系统用电机。

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在电控方面,据相关数据统计,1970年电子部件占到整车成本的

5%,2010年这一比例已经达到 35%,2030年或将达到 50%。而未来随着智 能化程度的提升,新能源车装载的电子部件数量和种类更加繁多, 从功率 只有几十瓦的 LED芯片到几百千瓦的动力电子都有应用。徐坤豪指出,液 冷将是高功率电子部件的主要冷却方案。而低功率电子部件的散热需要创 新的低成本风冷方案,在此方面格朗吉斯正在进行探索。

而伴随着新的热管理技术的出现,需要对应不同功能开发新的换热器, 这也意味着热交换器数量会不断增加,这给相关行业将带来较大增长空间。

“目前新能源汽车并未形成统一的技术路线,而不同的技术路线都会带 来不用的热管理系统配置,因此就会带来越来越复杂的换热器谱系。而此 对于我们来说是一个很好的机遇,我们要应对不同的新的热交换器来做材 料的开发。”徐坤豪表示。

汽车热管理新趋势下 热交换器材料面临的挑战和创新解决方案

机遇与挑战向来同生并存,电气化愈演愈烈,新的架构和工况环境对热 交换器及材料均提出了较大挑战。

在日前举办的第十届格朗吉斯技术研讨会上,相关行业专家、学者针对

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此话题进行了重点探讨。作为钎焊热交换器轧制铝材行业的领导者,格朗 吉斯认为目前材料行业面临的主要技术挑战呈现在四个方面,并分享了相 关创新解决方案。

挑战一:更高的强度要求。

近年,出于节能减排大势所趋,各国政府开始倡导环保型制冷剂的使用, 以此代替原有的 R134a。当前欧盟指令 2006/40/EC已经生效,根据指令内 容,自 2017年 1月起所有 M1 GWP

“整个汽车行业正在发生快速的变化,而材料行业也在向着更轻、更节 能高效及电气化的方向努力。我们会紧跟客户需求,提前涉入开发,以尽 快适应和满足市场的需求。”徐坤豪表示。

综上所述,汽车热管理技术不仅有助于提升电量分配效率延长续航里程, 在节能减排的大势下,随着新能源汽车技术的快速发展,在带来较大挑战 的同时也使其面临更多机遇和发展空间。

记者在第十届格朗吉斯技术研讨会上了解到,多家热交换器厂商及相关 企业都在加速研发新能源车热交换器,推动热管理系统从传统解决方案向 新型解决方案升级,以改善热交换器的性能,更好地应对更高的压力、更 严苛的腐蚀环境,同时进一步降低热交换器的尺寸。相信在行业的共同推 动下,新能源汽车热管理技术将进入一个崭新的发展阶段。

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