（原標(biāo)題：整體熱管理——電動汽車出行的成功關(guān)鍵）

隨著電動新能源汽車的發(fā)展，馬勒充分意識到電動化是汽車行業(yè)發(fā)展的未來。因此，馬勒制定了“雙軌戰(zhàn)略”，即在鞏固現(xiàn)有市場地位同時(shí)開拓面向未來可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)。

在高效內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域馬勒提供優(yōu)化效率的發(fā)動機(jī)零部件產(chǎn)品及降低油耗和排放的發(fā)動機(jī)外圍產(chǎn)品。而隨著電動化的快速發(fā)展，馬勒的汽車電子和機(jī)電一體化事業(yè)部和熱管理事業(yè)將發(fā)揮其重要的作用。

其中熱管理系統(tǒng)貫穿傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)到電動汽車的發(fā)展。就電動汽車而言，為實(shí)現(xiàn)快速充電和提高續(xù)航里程，熱管理將會成為關(guān)鍵性的技術(shù)。

馬勒中國區(qū)熱系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)理賈宏濤

電動汽車熱管理的挑戰(zhàn)

首先在冬季，電動車的續(xù)航里程會有很大的衰減，這是用戶最大的一個(gè)痛點(diǎn)。第一是沒有免費(fèi)的熱源，第二是電驅(qū)的發(fā)熱量，現(xiàn)在電驅(qū)都是很高效的，本身產(chǎn)生的熱量就比較低，它的溫度又低，所以電動汽車很難像傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)一樣，直接用冷卻液通到里加熱。

第二個(gè)挑戰(zhàn)，隨著電動車的普及，用戶對補(bǔ)能是越來越關(guān)注的問題——希望電動車的充電時(shí)間越來越短，從普通的慢充到快充，到現(xiàn)在很多汽車廠家，包括供應(yīng)商在發(fā)展的超級快充，能夠在15分鐘以內(nèi)或者10分鐘以內(nèi)，就能充60%甚至80%的電，這樣的話，未來電動汽車出行就沒有了里程焦慮。

第三個(gè)挑戰(zhàn)，隨著充電功率的越來越高，電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量越來越高，這樣電池的溫度會急劇上升，這樣對電池的耐久性、對電池的充電效率都會受到很大影響。所以就需要一個(gè)全新的思路來考慮此問題，并提出有創(chuàng)新性的解決方案。

面對挑戰(zhàn)馬勒提供全面的熱管理解決方案

在未來3-5年之內(nèi)，整個(gè)熱系統(tǒng)溫度會進(jìn)一步提高，包括熱泵系統(tǒng)、超級快充、綜合能量管理，所以從技術(shù)層面而言難度也會越來越大。

如何提升冬日續(xù)航里程

為什么在冬季，電動汽車?yán)m(xù)航里程會有明顯的降低？典型的內(nèi)燃機(jī)熱系統(tǒng)就是用發(fā)動機(jī)的熱量給它進(jìn)行加熱，熱量是免費(fèi)的，所以在冬季出行時(shí)開空調(diào)，對續(xù)航里程基本上不會產(chǎn)生影響。

但是電動汽車由于沒有發(fā)動機(jī)，免費(fèi)的熱量沒辦法再繼續(xù)利用的，那最簡單的辦法是通過電池的電來加熱，這個(gè)方案雖然簡單，但把本來用來進(jìn)行行駛里程的能量用來進(jìn)行加熱，隨著溫度越來越低，消耗的能量就越來越大，所以續(xù)航里程必然會導(dǎo)致衰減。

現(xiàn)在的解決利用熱泵技術(shù)，從環(huán)境中汲取熱量，再同時(shí)利用動力總程、電驅(qū)、電子元器件所產(chǎn)生的余熱，把所有熱量利用起來對車進(jìn)行加熱，整個(gè)CUP的效率是比較高，可以大大提高續(xù)航里程。在整個(gè)CAD循環(huán)情況下，這是更接近于實(shí)際的循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)下對于小型節(jié)奏型的電動車，它的續(xù)航里程會衰減40%。對于常用轎車而言，效果會稍微好一點(diǎn)，但整體而言還會有超過20%的衰減。

而馬勒采用熱泵系統(tǒng)，就可以大大提升效果。首先是小型車會從60%提升到83%，而對于中型車會從79%提供到92%。如果不采用這種熱泵系統(tǒng)，可能就要額外的增加電量，現(xiàn)在的電池是很寶貴的，很難去增加這么多的電量，所以熱泵技術(shù)是個(gè)成功的關(guān)鍵。

馬勒和捷豹路虎在歐洲合作的間接式的熱泵系統(tǒng)已經(jīng)在2015年量產(chǎn)。隨著近幾年的發(fā)展和迭代，對于能量利用效率追求越來越高，在2019年馬勒開發(fā)模塊化熱管理系統(tǒng)，打通燃油車和電動車的模塊化平臺。

2020年車廠對能量利用效率追求越來越高，間接式熱泵系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足需求，所以轉(zhuǎn)型成了直接式熱泵系統(tǒng)。馬勒認(rèn)為它是效率最高的解決方案，從效率、性能和成本而言，馬勒認(rèn)為它是最優(yōu)的解決方案。

上圖是馬勒開發(fā)的直接式熱泵系統(tǒng)1.0版本，該系統(tǒng)有以下五個(gè)核心：

第一是核心的壓縮機(jī)，馬勒現(xiàn)在有400伏平臺和800伏平臺壓縮機(jī)，涵蓋有57CC到36CC的排量。大排量壓縮機(jī)針對于后面所產(chǎn)生的超級快充，對電池的影響是非常大的，所以采用一個(gè)大排量的解決，可以應(yīng)對以后的發(fā)展。

第二是前端的冷卻模塊，是一個(gè)兩層的緊湊式模塊，在體積上是非常緊湊的，對前端布置非常有利。

第三是采用了智能化的儲液罐模塊，它是集成了干燥儲罐以及若干個(gè)電磁閥。它在布置時(shí)是和前艙放到一起的，對前艙沒有任何影響，給予了很大空間。

第四是比較智能化的冷卻控制模塊。實(shí)現(xiàn)所有的熱量交換，讓整個(gè)系統(tǒng)變得非常智能化的系統(tǒng)。

第五是空調(diào)箱，該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)所有能量的充分利用，不僅可以實(shí)現(xiàn)熱泵功能，從環(huán)境當(dāng)中吸熱。通過冷卻模塊從電驅(qū)吸熱從電池吸熱，也可以利用電驅(qū)給電池進(jìn)行加熱，這樣整車產(chǎn)生的所有熱量都會充分利用起來，不會讓一點(diǎn)熱量流失到環(huán)境當(dāng)中，可以充分提交冬天的續(xù)航里程。

馬勒在2.0系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)一步通過系統(tǒng)的優(yōu)化，把空調(diào)箱內(nèi)部的高壓空氣加熱器給去掉了，整個(gè)系統(tǒng)的成本進(jìn)一步降低。

該套系統(tǒng)有三大優(yōu)點(diǎn)：

首先從系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面而言，用了更少的零部件，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)比較緊湊，省略了很多管路把管路集成在了智能化的冷卻模塊，把所有的管路進(jìn)行節(jié)省，所以整個(gè)系統(tǒng)制冷機(jī)的充足量也非常小。大家知道，如果以后選擇1234F的話，它的成本是非常高的，所以節(jié)省的制冷機(jī)也可以大大降低系統(tǒng)成本。

其次從控制層面而言，熱泵和電池電機(jī)的余熱回收是可以獨(dú)立控制。馬勒采用了高壓側(cè)的干燥罐系統(tǒng)，通過固熱度進(jìn)行供熱系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有更高的優(yōu)勢和更高的效率。

最后從油體的管理而言。采用了高效低留阻的內(nèi)部換熱器，有效的降低了制冷機(jī)側(cè)的壓降。同時(shí)采用了雙層的緊湊式模塊，提高了前段的效率和量，使系統(tǒng)上有更好的性能表現(xiàn)。

如何實(shí)現(xiàn)快速充電

為了盡快的補(bǔ)能需要在最短的時(shí)間內(nèi)給電池進(jìn)行充電。過去有22千瓦和23千瓦的充電功率，現(xiàn)在用到的是120千瓦，未來會用到200千瓦以上，這時(shí)候電池內(nèi)部的發(fā)熱量會非常高。快充對電池的制冷是個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

可現(xiàn)在傳統(tǒng)的方式是采用水冷板，通常是放到電池的下面。這個(gè)換熱方式本質(zhì)上是溫差換熱，也就是說如果你想散掉更多的熱量，那就必須讓電池的溫度更高，這樣如果散15-20千瓦，電池的溫度會更高。

馬勒最近開出了新的技術(shù)——浸沒式冷卻技術(shù)，把所有的電池模組浸沒在冷卻液當(dāng)中，這樣它的冷卻面積非常大，而且整個(gè)所有表面積都會進(jìn)行冷卻，這樣電池模組的溫度均勻性會變得很好。

如圖，對比起來，采用了浸沒式冷卻方式可以讓電池包快充時(shí)間達(dá)到12分鐘以內(nèi)，如果只采用冷卻板不管是降低熱阻也不錯，但很難做到20分鐘以內(nèi)。

如何提高氫燃料汽車的熱管理效率

針對商用車而言，它的分布式有30%是排氣排走了，會有25%到了冷卻系統(tǒng)，45%到了其他的系統(tǒng)。到了氫燃料電池系統(tǒng)，最終的效率會高一些，會有50%-52%，但它排氣所能排放的熱量是很有限，因?yàn)樗捎玫蜏嘏欧诺姆绞?，所?2%以上的熱量都要通過冷卻系統(tǒng)排掉。

這樣和原來的冷卻系統(tǒng)比，能力要提高到原來的1.5-2倍，這是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。因?yàn)閾Q熱器面積是有限的，這樣必須采用一個(gè)更好更高效的系統(tǒng)解決方案，才可以應(yīng)對。

馬勒在應(yīng)對氫燃料電池汽車熱管理的挑戰(zhàn)時(shí)，首先馬勒采用電池冷卻方式，主要是有空氣和氫氣的熱管理系統(tǒng)，各種各樣的換熱器，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，是從系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)的模擬，從零部件的規(guī)格制定和選型，包括整個(gè)測試，以及支持整車的驗(yàn)證。馬勒已經(jīng)有全面的氫燃料電池汽車系統(tǒng)全面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試驗(yàn)裝等能力。

賈宏濤表示：馬勒是有一個(gè)整體化的熱管理解決方案的公司，它結(jié)合了所有電池、電驅(qū)系統(tǒng)的解決方案。馬勒有高度集成化的系統(tǒng)，可以大大優(yōu)化空調(diào)管路、傳感器，從而降低成本和整個(gè)系統(tǒng)的重量。馬勒提供全面的熱泵系統(tǒng)解決方案，從間接式和直接式，但馬勒認(rèn)為直接式的熱泵系統(tǒng)是最優(yōu)選擇。再是馬勒也針對不同的制冷劑有不同的解決方案，包括R290包括二氧化碳系統(tǒng)?，F(xiàn)在馬勒已經(jīng)在研發(fā)二氧化碳的熱泵系統(tǒng)，以及R290的熱泵系統(tǒng)，包括2124F熱泵系統(tǒng)。