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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

2018-12-09 13:54 来源: 汽车传动系统之家

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、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。

新能源汽车热管理系统发展对热交换器材料的影响

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:

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著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。

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。

新能源汽车热管理系统发展对热交换器材料的影响

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。

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