嘉宾博客:优化的热管理是扩展电动汽车续航里程的关键

热管理对续航里程和性能至关重要，直接就保持电池组在其最佳运行窗口(约。20-40摄氏度)，以及间接通过其余的动力系统和车辆系统。电机和逆变器都需要冷却才能有效工作，充电系统也是如此，同时车内人员也必须保持舒适。在没有空调的理想条件下，任何这些元素的热管理效率低下将最终降低认证的范围。

以电池组为例——极冷会使续航里程减少至多60%，而高温会使其耗损30%。即使是温和的低温也会产生显著影响。在零下5摄氏度的范围内，通常会降低约20%。极端温度也会加速电池电池的降解，导致性能/范围下降，残值减少，制造商的保修费用昂贵。

然后要考虑电机和逆变器。永磁电机用于大多数高级电动汽车，通常依赖于钕磁性材料，需要保持在80摄氏度以下，以防止退磁问题。如果冷却能力不足，延长高速运行或硬加速将看到电机降额，以防止损坏。同样的考虑也适用于电池管理系统(BMS)，它将介入防止电池损坏，或在极端情况下，热失控，这可能导致电池火灾。

所有这些系统都需要它们自己的冷却电路，通常是一个单独的正温度系数(PTC)加热器。这些都可能导致效率低下，使回收或再利用热量更具挑战性。这种情况在混合动力应用中进一步复杂化，因为内燃机也需要热管理。解决方案是设计和管理热系统，正确地重用和回收能源，以减少浪费。可逆热泵系统通过一组组件提供了加热和冷却的一站式服务，并实现了更高水平的能量捕获/再利用。然而，它们要复杂得多，带来了新的挑战和最小的遗留数据来作为工程判断的基础。

在开发计划的早期阶段开发整个“车外”热管理系统大大降低了开发成本、时间跨度和风险

由于这些无数的需求，制造商正在寻求开发更复杂的热管理系统，需要比以前更高水平的开发和优化。以冷却剂控制阀为例:内燃机汽车的冷却剂控制阀可能只有两个或四个端口，而供应商现在每辆车提供多个阀门，或者有八个或更多端口的阀门单元，以适应正在开发的极其复杂的电动汽车冷却解决方案。如果以制冷剂回路为例，原始设备制造商必须使用阀门关闭系统的某些部分以提高效率，但在这样做的时候，压缩机的润滑可能被困在回路的关闭部分。由于压缩机缺乏润滑，制造商已经经历了故障、召回和昂贵的保修索赔——现在情况越来越复杂，风险只会变得更大。

以前，热能系统的优先级较低。能源很容易获得，因此没有受到严格控制。一旦有了原型车，大部分的开发和验证工作就会在车辆层面进行。现在，随着汽车更快进入市场和高复杂性系统的需求，这种方法正在改变。在研发计划的较早阶段开发一个完整的“车外”热管理系统，大大降低了开发成本、时间表和风险，同时确保了一个稳定的系统基线平台，并在原型车可用之前优化其性能。

虚拟建模和仿真现在很普遍，通常被视为节省时间的方法，可以减少OEM时间、风险和成本。然而，经常被遗漏的是相关数据。这些数据确保虚拟系统在现实世界中正常执行。如果没有这些，OEM将整个架构、规模和控制策略建立在数据表和近似的基础上。

有了系统级的物理验证，这些模拟可以得到高度的可信度，减少了后续车辆开发计划中成本高昂的返工需求。利用其新的车辆热能优化套件的功能，堀光MIRA能够在系统级别提供这种物理验证，作为其热工程服务的一部分。这涵盖了从概念架构到虚拟世界中的“基于模型的设计”、组件特性、系统级开发到车辆级别的气候风洞测试和热/冷环境测试的一切。

无论是新项目还是老项目，热管理的所有方面现在都对车辆性能至关重要，是oem和一级供应商应该集中精力的领域。

能源效率和热系统解决方案负责人Ben GaleHORIBA米拉