电动汽车为什么需要热管理

电动汽车的热管理需求主要分为加热和冷却两个方面，包括座舱加热、电池预热和电池冷却等：

冬天，驾驶员和乘客在车内需要温暖，这便涉及到热管理系统的加热需求。**不同地区的车主对加热的需求也不同。**例如，深圳车主可能一年都不需要使用座舱加热功能，而北方车主则需要消耗大量电池电量来维持座舱内的温度。这种差异导致了热管理系统设计初期的不同定义，因为不同市场的需求将带来不同的热管理选型。

例如，一个车企供应北欧的电动车可能用的是额定功率为5kW的电加热器，而供应赤道地区国家的电动车可能只有2～3kW甚至没有加热器。除了纬度，海拔也会对加热需求产生影响，但目前还没有专门针对海拔差异的设计，因为车主可能会在不同高度之间行驶。

**锂离子电池在低温环境中需要加热，**以保障在冬季低温环境中仍然能够对它充电。锂离子电池喜欢在15到35度之间充放电，低了或者高了都会限制充放电的电流，影响电池的健康状况。电池在纯电动车上是一个庞然大物，体积大重量大，从低温环境中加热到适宜的温度需要考虑电池能够承受的升温速度和热管理系统能够稳定输出的加热功率，同时还要照顾用户等待暖机的耐心。这些都对热管理系统提出了很高的要求。

电池和座舱的需求会对应到热管理系统的设计上，比如电池内的换热回路设计、电池和外部加热回路的换热设计、座舱换热器和加热回路的设计、电池预热策略和座舱相应用户温度调节的控制策略等。**电池自身由于内阻和放电均衡回路的存在，在充放电过程中流过的电流将导致电池发热。

**充电过程中的电流也会提高发热，尤其是直流充电的时候，以北汽新能源和比亚迪为例，直流充电时稳定功率能达到60kW。充电和放电都是发热，这对电池的挑战可想而知。许多耳熟能详的自燃事件大多都是在车库充电时候造成的。而按照下一步计划，充电功率还将继续提高，保时捷Taycan已经在挑战350kW快充，这样的技术如果没有热管理的保驾护航，光是电力电子方面技术提高是做不到的。

除了电池，电机和电控也有散热需求。**车载充电机OBC(OnBoardCharger)、高压转低压DC/DC和高压配电箱也有散热需求。**这些功率器件中的功率电子组成都比较相同，只是互相的功率大小不同且内部设计不同。车载充电机用于交流220V转车内电压给车充电，目前国内除了比亚迪其它几家都以6.6kW单相AC充电为主，而充电机效率一般在93%～95%之间，以95%计算的话大部分的车在交流充电过程中车载充电机也会有330W的发热量。

DC/DC根据低压执行器组成的不同，一般在2～3kW之间，效率也在95%，那么从开机供应低压零部件起，DC/DC的稳定发热也接近150W。这些热量如果累积在OBC和DC/DC中的话势必导致零部件温升，而这些零部件供应商为保护元件都会在温度超过一定阈值时限制功率输出同时给整车控制器发出过热警告。电机和电控更是如此，电机的效率图显示，基于不同的输出扭矩和转速，电机和电控将承受相应的热量损失，总的热量能达到千瓦级别，这些热量都期待由热管理系统带出元件本体。

加热和冷却的需求催生了热管理系统的整个产业，而这些需求又来源于对电动汽车安全性、舒适性、零部件寿命、充电功率等多个方面。在满足需求的同时，热管理系统也消耗了大量的电池电量。许多时候客户对热管理系统的期待都是间接的，既想要座舱内的舒适温度，又想要保护车内动力部件的安全，最重要的是还非常在意续航里程。这其实就奠定了当下热管理系统研发的主旋律：以尽可能小的能量间接地满足客户对整车系统各方面的直接需求。