提到熱管理，對于大多數(shù)人而言，第一反應就是車內空調使用感受。然而對于整車而言，除了車內空調的使用，還包括對高壓系統(tǒng)的加熱保溫或是散熱降溫，以及前擋風玻璃的除霧加熱等等。

它就像汽車的貼心保護者，靜靜的管理車上各零部件的溫度狀態(tài)，讓部件盡可能處在一個舒適的溫度環(huán)境，保持零部件的最佳性能發(fā)揮，間接的影響車輛的動力性和經濟性的優(yōu)秀表現(xiàn)。

下面來看看各主機廠車型的熱管理系統(tǒng)。

01.

小米SU7的熱管理系統(tǒng)首先熱管理系統(tǒng)的作用主要是既要滿足乘員艙的溫度調節(jié)，還要能在不同的環(huán)境、工況、狀態(tài)等情況下對電池、電機、控制器等部件的溫度進行控制。下圖是小米SU7熱管理系統(tǒng)的主要部件在實車上的位置。

整個熱管理系統(tǒng)涉及到的部件，以及之間控制鏈路如下圖所示，整個系統(tǒng)涉及包括前、左、右區(qū)域控制器、座艙域控制器、中央控制器等。

▲圖1.智能座艙域控制器 2.中控顯示屏 3.左區(qū)域控制器 4.水溫傳感器 5.環(huán)境溫度傳感器 6.液位傳感器 7.整車中央域控制器 8.前區(qū)域控制器 9.右區(qū)域控制器 10.水路集成模塊總成 11.三通水閥 12.九通水閥 13.主動進氣格柵 14.電動壓縮機總成 15.高壓加熱器總成 16.電子膨脹閥 A.CAN線 B.LIN 線 C.硬線從上面的圖可以看出，小米的熱管理集成度也不低，系統(tǒng)采用了引入了九通閥、三通閥等一些水路流向控制元件，使系統(tǒng)可以已實現(xiàn)多種場景的控制，整個的熱管理系統(tǒng)鏈路的詳細圖如下圖所示。

▲圖 1.壓縮機出口制冷劑溫度傳感器 2.高壓加熱器 3.熱交換器 4.通斷閥 5.通斷閥 6.制冷劑溫度傳感器 7.通斷閥 8.制冷劑溫度傳感器 9.散熱器 10.冷凝器 11.制冷劑溫度壓力傳感器 12.膨脹閥 13.蒸發(fā)箱 14.旁通管路 15.暖風水箱 16.膨脹閥 17.制冷劑溫度壓力傳感器 18.膨脹閥 19.水壺 20.水溫傳感器 21.水泵 22.動力電池 23.水溫傳感器 24.水泵 25.三通閥 26.電驅系統(tǒng) 27.水溫傳感器 28.水泵

熱管理系統(tǒng)的工作模式有以下幾種：

1.制冷系統(tǒng)工作在熱泵模式

當車外溫度不是特別低時，空調壓縮機工作在熱泵模式下，比如乘員艙需要加熱，熱管理系統(tǒng)通過把通斷閥5、7打開，4關閉。制冷劑經壓縮機壓縮后成為高溫高壓氣體，流經熱交換器3把熱量傳遞給乘客艙暖風回路，用于乘客艙加熱。降溫后的制冷劑流經14，在膨脹閥18節(jié)流減壓后變成低溫低壓氣體，通過散熱器10把低溫傳遞給大氣，然后再回到壓縮機進口。▲圖?制冷系統(tǒng)工作在熱泵模式

2. 制冷系統(tǒng)工作在制冷模式

當系統(tǒng)工作在制冷模式時，通斷閥5、7關閉，4打開。高溫高壓制冷劑從壓縮機出來后流經3、4后到達冷凝器10，散熱冷凝后制冷劑被送到膨脹閥16，流經蒸發(fā)箱然后回到壓縮機入口。如果電池需要冷卻，膨脹閥12會打開工作，通過熱交換器降低電池冷卻水路的溫度，實現(xiàn)動力電池降溫。▲圖 制冷系統(tǒng)工作在制冷模式

3.電池散熱模式

根據(jù)環(huán)境溫度以及電池溫度的不同，熱管理系統(tǒng)會調整相應的冷卻回路，通過九通閥來實現(xiàn)不同的冷卻方案，通過電子水泵21驅動液體流經動力電池22，帶走動力電池熱量，通過九通閥來到熱交換器進水口，最后通過熱交換器把熱量傳遞給制冷劑后再回流，再次通過九通閥回到電子水泵進口完成整個循環(huán)。▲圖 電池散熱模式

4.電機散熱模式

電驅系統(tǒng)散熱會有幾種模式，比較典型的一種是通過散熱器進行散熱。水泵24驅動冷卻液流經電驅系統(tǒng)26，進入九通閥后系統(tǒng)會根據(jù)散熱需求分配流向B與流向A的水量，類似于傳統(tǒng)燃油車里的大小循環(huán)，到達A口的水流經過散熱器9冷卻后回到水泵進水口，與B口來的冷卻液匯合再次進行下一輪循環(huán)。

▲圖 電機散熱

5. 乘員艙加熱模式

乘員艙加熱主要會有兩種方式：一種是把制冷劑熱量通過熱交換器3傳遞到水路，然后再給乘客艙加熱；另一種是直接通過高壓加熱器2對冷卻液進行加熱，再把熱量傳遞給乘客艙。具體啟用哪種加熱模式取決于環(huán)境溫度。冷卻液在水泵28的推動下先流過熱交換器3，再通過高壓加熱器2，冷卻液里的熱量通過暖風水箱15傳遞給乘客艙，最后回到水泵進水口進行下一次循環(huán)。

▲圖 乘員艙加熱

02.

小鵬P7的熱管理系統(tǒng)

整個熱管理系統(tǒng)的水路是相連通的，通過三通和四通水閥，實現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)模式，整個熱管理系統(tǒng)的框圖如下圖所示。

▲圖1 小鵬P7的熱管理系統(tǒng)整體框圖

1.空調熱舒適性系統(tǒng)，主要是空調制熱、制冷、除濕、前擋除霧、車內溫度以及空氣循環(huán)的智能調節(jié)等。

2.電池加熱冷卻系統(tǒng)，應用1個四通換向閥， 2個三通比例閥， 實現(xiàn)電池和電機回路的串并聯(lián)， 從而實現(xiàn)余熱回收和電池中溫散熱功能。

高溫時， 依靠電池換熱器， 靠制冷劑給電池強制冷卻。中溫時， 依靠四通換向閥將電池回路與電驅回路串聯(lián)， 通過前端低溫散熱器散熱， 可以節(jié)省電動壓縮機功耗。低溫時依靠三通比例閥將低溫散熱器短路， 電池和電機回路串聯(lián)， 回收電機余熱給電池保溫。超低溫時依靠三通比例閥，通過水水換熱器將電池回路加熱， 實現(xiàn)給電池快速升溫。

3.電驅冷卻系統(tǒng)， 依靠電動水泵， 通過低溫散熱器， 依次給電機控制器、電機進行散熱。

4.XPU、大屏主機散熱， 通過溫度及溫升速率判斷開啟電機水泵， 從電機回路分流一部分流量到XPU、大屏主機水冷板進行冷卻， 通過散熱器或旁通進行散熱。

5.補水排氣系統(tǒng)，通過膨脹水壺與電池、電機、暖風回路連接， 分別為三個回路補水， 電池和電驅路共用一個分水箱排氣、暖風回路用一個分水箱排氣。

各個模塊的熱管理的具體策略如下：

1.電機冷卻控制原理

電機冷卻控制是由VCU來控制的，VCU通過判斷電機回路中某一器件溫度過高則進入電機冷卻， 調節(jié)電機回路水泵轉速、電子風扇轉速， HVAC調整三通比例水閥1位置到散熱器。其開啟溫度值：當電機溫度高于75℃， IPU高于45℃， DCDC高于60℃， OBC高于50℃時開啟電機冷卻系統(tǒng)。三通閥通散熱器。

整個冷卻回路為：電機回路水泵→電機系統(tǒng)→三通比例水閥1→散熱器/旁通→四通換向水閥→電機回路水泵。

▲圖2 電機冷卻控制原理

2.電池冷卻控制原理

電池冷卻又分為兩種，其中一種為充電場景下，在該模式下BMS判斷電池冷卻需求， VCU判斷是否滿足電池冷卻的條件， HVAC綜合環(huán)境溫度、電池回路水溫、電機回路水溫， 判斷使用壓縮機冷卻， 從而驅動水閥、壓縮機， 發(fā)出水泵、風扇請求。

該冷卻回路為：壓縮機→冷凝器→電子膨脹閥→電池換熱器→壓縮機。

另外一種是行車場景下，VCU判斷是否滿足電池冷卻的條件， HVAC綜合環(huán)境溫度、電池回路水溫、電機回路水溫， 判斷使用壓縮機冷卻， 從而驅動水閥、壓縮機， 發(fā)出水泵、風扇請求。

該冷卻回路為：電池回路水泵→動力電池→水水換熱器→電池換熱器。

▲圖3 電池冷卻控制原理

3.充電模式下的電池加熱控制原理

BMS根據(jù)電池狀態(tài)判斷是否有加熱需求-VCU根據(jù)整車狀態(tài)發(fā)送高壓系統(tǒng)狀態(tài)-HVAC計算電池需求水溫， 開啟PTC、水泵進行加熱。

冷卻回路包括兩條，其一為：電池回路水泵→水水換熱器→電池換熱器→動力電池→四通換向水閥→電池回路水泵。其二為采暖回路水泵→水加熱PTC→三通比例水閥2→ 水水換熱器→采暖回路水泵。

▲圖4 充電模式下電池加熱控制原理

4.電池熱平衡控制原理

在電池電芯最高溫度和最低溫度之間差值過大，或者電池回路水溫與電池最高、最低溫度差值過大，從而出現(xiàn)冷熱沖擊，這時需要開啟電池水泵進行電池熱平衡。該冷卻回路為：電池回路水泵→動力電池→水水換熱器→電池換熱器→電池回路水泵。

▲圖5 電池熱平衡控制原理

5.電池LTR冷卻和電機余熱回收控制原理

這里包括三部分，分別為電池LTR冷卻，電池預冷，電機余熱回收。

其中電池LTR冷卻是在環(huán)境溫度25℃以下， 電池溫度較高時，切換四通換向水閥位置， 將電池回路和電機回路串聯(lián)， 利用散熱器給電池散熱， 達到節(jié)能的目的。

而電池預冷則是電池溫度即將達到冷卻需求溫度時， 利用散熱器預先對電池進行冷卻。

電機余熱回收則是電池溫度較低、電機回路水溫高于電池回路水溫一定值時， 將電池和電機回路串聯(lián)， 利用電機回路溫度給電池加熱， 使電池處于適宜的工作溫度， 達到節(jié)能的目的。

冷卻回路為四通換向水閥→電機回路水泵→電機系統(tǒng)→三通比例水閥1→散熱器/旁通 → 四通換向水閥→電池回路水泵→水水換熱器→電池換熱器→動力電池→四通換向水閥。

▲圖6 電池LTR以及電機余熱回收控制原理

03.

比亞迪海豹的熱管理系統(tǒng)

比亞迪海豚的熱管理集成模塊上集成了6個電磁閥、3個電子膨脹閥以及9個制冷劑管接頭，整個熱管理系統(tǒng)如下圖所示。
▲圖7 海豚熱泵空調系統(tǒng)

海豚的熱泵系統(tǒng)中的閥島設計采用了類似特斯拉集成化，比亞迪對冷媒回路進行了大規(guī)模集成，閥島結構把制冷劑回路大部分控制組件進行了集成，實物和各個接口的定義如下。

▲圖8 海豚熱泵閥島

基于圖7，整理出整個熱泵空系統(tǒng)的原理示意圖，如下圖所示。

▲圖9 海豚車熱泵空調原理示意圖

其中圖中PT-1、PT-2表示兩個制冷劑壓力及溫度傳感器，P-1表示制冷劑壓力傳感器，T-1、T-2表示兩個制冷劑溫度傳感器。

下面來看下各個場景下熱泵空調的運行邏輯。

當打開空調系統(tǒng)制熱時，熱泵空調系統(tǒng)開啟電動壓縮機，采暖電子膨脹閥工作、水源換熱電磁閥及空調采暖電磁閥均打開，制冷劑通過車內冷凝器放熱，通過板式換熱器吸收驅動電機、電機控制器等電驅動單元的熱量。極低溫情況下，開啟PTC加熱器輔助加熱，提高熱泵空調的適用溫度范圍。

空調制熱時，制冷劑的流動路線為：壓縮機→車內冷凝器→采暖電子膨脹閥→水源換熱電磁閥→板式換熱器→空調采暖電磁閥→氣液分離器→壓縮機，如下圖所示。

▲圖10 空調制熱循環(huán)

當空調系統(tǒng)制冷時，熱泵空調系統(tǒng)開啟電動壓縮機，制冷電子閥膨脹閥工作，空調制冷磁閥及空氣換熱電磁閥均打開，制冷劑通過車外冷凝器放熱，車內蒸發(fā)器吸收車內熱量。

空調制冷時，制冷劑的流動路線為：壓縮機→車內冷凝器→空調制冷電磁閥→空氣換熱電磁閥→單向閥5→制冷電子膨脹閥→車內蒸發(fā)器→單向閥4→氣液分離器→壓縮機，如下圖所示。

提到熱管理，對于大多數(shù)人而言，第一反應就是車內空調使用感受。然而對于整車而言，除了車內空調的使用，還包括對高壓系統(tǒng)的加熱保溫或是散熱降溫，以及前擋風玻璃的除霧加熱等等。

它就像汽車的貼心保護者，靜靜的管理車上各零部件的溫度狀態(tài)，讓部件盡可能處在一個舒適的溫度環(huán)境，保持零部件的最佳性能發(fā)揮，間接的影響車輛的動力性和經濟性的優(yōu)秀表現(xiàn)。

04.

大眾ID.7的熱管理系統(tǒng)一汽大眾ID.7熱管理系統(tǒng)主要包括由冷卻液循環(huán)泵組成的流動系統(tǒng)、PTC加熱系統(tǒng)、空調系統(tǒng)。一汽大眾ID.7熱管理系統(tǒng)通過冷卻液媒介實現(xiàn)溫度的調節(jié)，冷卻液流經冷卻液循環(huán)泵、散熱器、節(jié)溫器、熱交換器和冷卻液補償罐等，整體的系統(tǒng)如如下所示。
▲圖1- 驅動電機；2- 電子功率控制器；3- 慢充電器；4- 直流變壓器；5- 低溫回路冷卻液泵；6- 蓄電池預熱混合閥；7- 熱交換器；8-PTC 加熱器 3 ；9- 動力電池；10- 動力電池冷卻液泵；11- 蓄電池預熱混合閥；12- 發(fā)動機冷卻液散熱器；13- 節(jié)溫器；14- 冷卻液膨脹罐。在ID.7的熱管理系統(tǒng)中，大眾把空調部分部件和汽車PTC加熱器融入冷卻系統(tǒng)，使得冷卻系統(tǒng)冷卻和加熱功能消耗動力電池電量最低化，同樣汽車行駛里程降低動力電池的消耗，實現(xiàn)延長汽車行駛里程的目的。一汽大眾ID.7冷卻液流動路線有6個，下面分別來理一理。1. 節(jié)溫器溫度小于15℃，動力電池溫度為8～35℃，只有低溫回路冷卻液泵V468工作，動力電池沒有冷卻和加熱。冷卻液流動路線如下圖所示：冷卻液低溫冷卻液循環(huán)泵V468→直流變壓器(DC/DC)A19→慢充電器AX4→電子功率控制器JX1→驅動電機VX54→節(jié)溫器→旁通支路→蓄電池預熱混合閥V696→冷卻液低溫冷卻液循環(huán)泵V468，和燃油車冷卻液小循環(huán)一樣。2. 動力電池溫度小于8℃，節(jié)溫器溫度小于15℃，節(jié)溫器打開散熱器旁路，動力電池預熱混合閥V683打開動力電池加熱回路，兩個冷卻液泵均工作，PTC加熱器開始給動力電池加熱。冷卻液流動路線如下圖所示：冷卻液循環(huán)泵V468→直流變壓器(DC/DC)A19→慢充電器AX4→電子功率控制器JX1→驅動電機VX54→節(jié)溫器→旁通支路→蓄電池預熱混合閥V696→冷卻液低溫冷卻液循環(huán)泵V468。另一冷卻液流動路線是：動力電池冷卻液泵V590→動力電池→蓄電池預熱混合閥V683→PTC加熱器→動力電池冷卻液泵V590。3. 當節(jié)溫器溫度大于15℃，蓄電池溫度為8～35℃，節(jié)溫器關閉散熱器旁路，冷卻液進入散熱器，同時只有低溫回路冷卻液泵V468工作，動力電池沒有加熱或冷卻。冷卻液流動路線如下圖所示：冷卻液循環(huán)泵V468→直流變壓器(DC/DC)A19→慢充電器AX4→電子功率控制器JX1→驅動電機VX54→節(jié)溫器→散熱器→蓄電池預熱混合閥。4. 當節(jié)溫器溫度大于15℃，汽車正常行駛過程動力電池溫度大于35℃，或充電過程中動力電池溫度大于30℃，蓄電池預熱混合閥V696打開溫度最低的低溫冷卻回路。散熱器內有冷卻液流動，兩個冷卻液泵均工作，動力電池冷卻。冷卻液流動路線如下圖所示：冷卻液循環(huán)泵V468→直流變壓器(DC/DC)A19→慢充電器AX4→電子功率控制器JX1→驅動電機VX54→節(jié)溫器→散熱器→蓄電池預熱混合閥V696→冷卻液低溫冷卻液循環(huán)泵V468。另一冷卻液流動路線是：動力電池冷卻液泵V590→動力電池→蓄電池預熱混合閥V683→熱交換器→動力電池冷卻液泵V590。5. 當節(jié)溫器溫度大于15℃，動力電池溫度大于30℃時，節(jié)溫器接通散熱器，蓄電池預熱混合閥V696打開動力電池冷卻液接口，動力電池預熱混合閥V683打開蓄電池冷卻回路，兩個冷卻液泵均被激活工作。冷卻液流動路線如下圖所示：冷卻液循環(huán)泵V468→直流變壓器(DC/DC)A19→慢充電器AX4→電子功率控制器JX1→驅動電機VX54→節(jié)溫器→散熱器→蓄電池預熱混合閥V696→動力電池冷卻液泵V590→動力電池→蓄電池預熱混合閥V683→冷卻液低溫冷卻液循環(huán)泵V468。6. 當節(jié)溫器溫度大于15℃，動力電池溫度為8～30℃。節(jié)溫器接通散熱器，蓄電池預熱混合閥V696打開動力電池接口，動力電池預熱混合閥V683打開動力電池加熱回路，此階段只有低溫回路冷卻液泵V468工作。冷卻液流動路線如下圖所示：冷卻液循環(huán)泵V468→直流變壓器(DC/DC)A19→慢充電器AX4→電子功率控制器JX1→驅動電機VX54→節(jié)溫器→散熱器→蓄電池預熱混合閥V696→熱交換器→冷卻液低溫冷卻液循環(huán)泵V468。此時熱交換器有溫度高的冷卻液流動，通過熱傳遞給PTC加熱器內的冷卻液提溫，暖風水箱內冷卻液溫度提高，若開暖風可以吹出暖風。

05.

理想ONE的熱管理系統(tǒng)

理想 ONE 汽車為增程式混合動力汽車，因此，理想 ONE 除了要對電池、乘員艙和電驅系統(tǒng)進行熱管理外還要對增程器進行熱管理，四大板塊緊密協(xié)助，達到高效的熱利用。下圖為理想 ONE熱管理系統(tǒng)原理圖。

▲圖理想ONE的熱管理系統(tǒng)

理想 ONE 熱管理系統(tǒng)的關鍵是是多向流量控制閥精確地按比例開閉實現(xiàn)增程器、電池組和空調三套循環(huán)系統(tǒng)間熱量的精確傳遞和利用，實現(xiàn)能量的高效利用。無級調節(jié)，小到流量控制閥、水泵，大到空調壓縮機，前端冷卻模塊上的散熱風扇，都能通過整車控制器實現(xiàn)功率無級調節(jié)，保障電池、增程器、電動機工作在最適宜的溫度。前端冷卻模塊集成了冷凝器、低溫散熱器、高溫散熱器、中冷器和散熱風扇五個模塊的前端冷卻模塊。

06.

特斯拉的熱管理系統(tǒng)特斯拉的熱管理系統(tǒng)迭代了四代，從第三代開始進行統(tǒng)一的熱源管理，取消水暖PTC，并且引入電機堵轉加熱以及并采用集成式儲液罐、集成冷卻回路、簡化熱管理系統(tǒng)結構。第四代集成度更高，采用高度集成的八通閥，通過不同的閥門控制實現(xiàn)不同工作模式的切換，整個系統(tǒng)圖如下所示。該熱管理系統(tǒng)大體可以分為制冷劑和冷卻液循環(huán)。制冷劑循環(huán)包括座艙蒸發(fā)器和冷凝器、高壓渦旋壓縮機、氣液分離器、膨脹閥和截止閥等；冷卻液循環(huán)包括八通閥、水泵、水壺、散熱器、電池包、儲能變流器、動力總成等。系統(tǒng)根據(jù)不同的溫控需求，通過對八通閥和各個冷劑閥門的控制，切換制冷劑和冷卻液的循環(huán)路線，實現(xiàn)對座艙和高壓部件的溫度控制。該系統(tǒng)共有八種模式，下面分別來理一理。模式一：環(huán)境溫度高于-10℃，熱泵為座艙加熱、高壓部件為電池包加熱。此模式下的系統(tǒng)的運行如下圖所示，八通閥調整后形成冷卻液兩種獨立循環(huán)路線。冷卻液經過高壓部件，吸收熱量經循環(huán)路線1給電池包加熱，另外一部分冷卻液通過車外散熱器吸收空氣中熱量，經過循環(huán)路線2在熱交換器中釋放熱量給制冷劑。制冷劑在熱交換器中吸收冷卻液熱量進入氣液分離器再進入壓縮機，低壓工質被壓縮升溫，高溫高壓工質在座艙冷凝器中與艙內空氣換熱，加熱后的空氣被送入車廂內，高壓工質經膨脹閥成為低溫低壓氣體完成循環(huán)。模式二：環(huán)境溫度高于-10℃，座艙需要加熱、電池冷卻。在模式二中，座艙加熱的實現(xiàn)邏輯跟模式一是一樣的，差別在于電池冷卻，八通閥的控制如下圖所示，冷卻液循環(huán)路線首先是在熱交換器中放熱，然后流經電池包，吸收熱量，再到高壓部件，吸收熱量，最后到再回到熱交換器完成循環(huán)。

模式三：環(huán)境溫度低于-10℃，且座艙溫度與系統(tǒng)控制目標溫度相差不大時，座艙需要加熱、電池需要冷卻。由于環(huán)境溫度較低，冷卻液無法從環(huán)境空氣中吸熱再交換給制冷劑，此時八通閥相較于模式二的變化：在從電驅吸熱后經過管路6由水壺5直接流向熱交換器入口7。此模式下冷卻液循環(huán)將電池包和高壓部件的熱量提供給熱泵系統(tǒng)提高制熱效率。模式四：環(huán)境溫度低于-10℃，座艙溫度與系統(tǒng)控制目標溫度相差較大時，座艙需要加熱、電池需要冷卻。該模式的控制邏輯和模式三基本相同，只是另外開啟低壓PTC對座艙輔助加熱。

模式五：環(huán)境溫度低于-10℃，僅座艙加熱，此時電池溫度較低但還不需要熱泵為其加熱。此模式下LCC與熱交換器均不工作，制冷劑和冷卻液分別獨立循環(huán)，壓縮機相當于高壓PTC，將電能轉換為熱能，前4種模式熱泵系統(tǒng)從冷卻液循環(huán)中得到額外熱量，以上5種模式均為熱泵系統(tǒng)單獨對座艙制熱場景。模式六：環(huán)境溫度低于-10℃，熱泵同時為座艙和電池包加熱。八通閥的位置如下圖所示，制冷劑循環(huán)路線：壓縮機出口截止閥同時打開，高溫工質一部分經截止閥1進入座艙冷凝器加熱座艙，一部分經截止閥2進入LCC交換熱量給冷卻液，此熱量通過冷卻液循環(huán)給電池包加熱提升充電效率或提高電池放電電流等。截止閥控制制冷劑分配流量，優(yōu)先保證乘員艙舒適性，多余的熱量提供給液冷冷凝器來加熱電池，冷暖循環(huán)風門位置及壓縮機決定了總的消耗功率。模式七：環(huán)境溫度低于-10℃，熱泵僅為電池包加熱，此時座艙冷凝器、蒸發(fā)器均不工作，壓縮機作為加熱器快速加熱電池。制冷劑循環(huán)相較于模式六截止閥1關閉，經過壓縮的高溫高壓工質經過LCC和熱交換器換熱后去往氣液分離器完成循環(huán)，冷卻液循環(huán)路線同模式六在LCC和熱交換器中吸收制冷劑的熱量給電池包迅速升溫。模式八：余熱回收模式。該模式下回收座艙和高壓部件的熱量，減緩熱量損失在下一次運行時可經過模式二、三、 四中的一種將這部分熱量用于座艙加熱，此場景適用于車輛運行情況下，座艙及高壓部件有余熱的情況。八通閥的位置同模式六，制冷劑相較于模式六，截止閥1關閉，座艙蒸發(fā)器工作，吸收熱量后經氣液分離器進入壓縮機，壓縮后的高溫制冷劑在LCC處交換熱量給冷卻液循環(huán)至電池包，將這部分熱能儲存起來。

07.

奔馳的熱管理系統(tǒng)奔馳的熱管理系統(tǒng)目前迭代了兩代，從其首款基于EVA1平臺的EQC開始，就采用了第1代熱泵技術，屬于間接式熱泵空調系統(tǒng)。隨后推出的EQA、EQB、EQS以及EQE等車型，都沿用了熱泵1.0空調系統(tǒng)。2023年5月上市的奔馳EQE純電SUV，首次搭載了熱泵2.0空調系統(tǒng)。該系統(tǒng)能有效利用兩個冷卻回路的余熱為車內提供熱量，顯著降低能耗提升續(xù)航能力。下面以搭載熱泵1.0系統(tǒng)的奔馳EQB和搭載熱泵2.0系統(tǒng)的EQE SUV為例，來梳理熱泵1.0和熱泵2.0系統(tǒng)的運行邏輯。

1.奔馳熱泵1.0系統(tǒng)

熱泵1.0熱量管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對高壓車載電氣系統(tǒng)部件的冷卻與車內的空調控制。高壓車載電氣系統(tǒng)部件的冷卻是通過兩個獨立的封閉冷卻液回路得以實現(xiàn)，即低溫回路1和低溫回路2。冷卻模塊由兩個冷卻液冷卻器、風扇M4/7和智能控制的百葉窗M2/3組成。

1.低溫回路1

在低溫回路1中，主散熱器負責冷卻前后電機以及電力電子裝置N129/1和N129/2等關鍵部件。當電機熱量充足時，通過精確的轉換閥Y125/4，低溫回路1和2能夠高效連接，損失的能量直接傳遞至加熱回路中的低溫回路2，用來給車內加熱。低溫回路1的冷卻液循環(huán)泵M13/5則根據(jù)實際需求精準控制冷卻液流量。在車外溫度較低時，冷卻液會以最低流速流經電力電子裝置N129/1和N129/2，以確保這些關鍵部件在寒冷環(huán)境中依然能夠穩(wěn)定高效地運行。下圖為EQB車系低溫回路1的工作原理圖。▲圖1- 低溫回路 2 冷卻器；2- 低溫回路 2 膨脹容器；3- 低溫回路冷卻液循環(huán)泵 2(M43/1)；4- 動力電池冷卻系統(tǒng)轉換閥 Y133/2；5- 動力電池 A100；6- 低溫回路冷卻液循環(huán)泵 1(M13/5)；7- 動力電池交流充電器 N83/11；8- 電機 1 電力電子控制單元 N129/1；9- 直流 / 直流轉換器控制單元 N83/1；10- 電機2 電力電子控制單元 N129/2；11- 低溫回路 1 轉換閥 Y125/4；12- 低溫回路 1 冷卻器；13- 低溫回路2 轉換閥 Y125/2；14- 止回閥；15- 高壓正溫度系數(shù)加熱器 N33/5；16- 熱交換器 ( 動力電池冷卻系統(tǒng)蒸發(fā)器 CHILLER)；A- 加熱后的冷卻液；B- 冷卻后的冷卻液。

2.低溫回路2

低溫回路2(如下圖)主要負責動力電池冷卻。依據(jù)具體溫度，通過轉換閥Y125/2實現(xiàn)兩種不同的冷卻方式：“風冷”或“液冷”。當環(huán)境溫度較低時，冷卻液通過風冷式散熱器進行有效降溫；反之在環(huán)境溫度較高時，冷卻液則通過集成在空調回路中的制冷劑-冷卻液熱交換器(即動力電池冷卻系統(tǒng)蒸發(fā)器CHILLER)進行高效冷卻。轉換閥會根據(jù)動力電池的溫度，智能地在熱交換器與散熱器之間切換。另外，在極寒天氣時，系統(tǒng)還會啟動“小循環(huán)”，以便快速加熱動力電池。與此同時，集成的高壓正溫度系數(shù)加熱器N33/5不僅用于車內加熱，還承擔著對動力電池的加熱任務。在極寒天氣下，動力電池冷卻系統(tǒng)的轉換閥Y133/2與低溫回路2的轉換閥Y125/2協(xié)同工作，以確保動力電池處于最佳的工作溫度范圍內。▲圖1- 低溫回路 2 冷卻器；2- 低溫回路 2 膨脹容器；3- 低溫回路冷卻液循環(huán)泵 2(M43/1)；4- 動力電池冷卻系統(tǒng)轉換閥 Y133/2；5- 動力電池 A100；6- 冷卻液循環(huán)泵 M75/14；7- 正溫度系數(shù) (PTC) 加熱器 (12V)R22/3；8- 熱交換器 ( 加熱器芯 )；9- 冷卻液泵轉換閥 Y133；10- 水冷冷凝器；11- 高壓正溫度系數(shù) (PTC)加熱器 N33/5；12- 低溫回路 2 轉換閥 Y125/2；13- 止回閥；14- 熱交換器 ( 動力電池冷卻系統(tǒng)蒸發(fā)器CHILLER)；A- 加熱后的冷卻液；B- 冷卻后的冷卻液；C- 制冷劑 ( 高壓液態(tài) )；D- 制冷劑 ( 低壓氣態(tài) )。

3.加熱回路

加熱回路包含：水冷冷凝器、加熱器芯子、冷卻液泵M75/14、冷卻液溫度傳感器、冷卻液泵轉換閥Y133、低壓正溫度系數(shù)加熱器R22/3。這一回路中，熱量通過冷凝器傳遞至加熱系統(tǒng)，加熱器芯則負責將熱量直接釋放至車內空氣。冷卻液泵M75/14根據(jù)需求精準控制冷卻液流量，確保車內溫度的穩(wěn)定性。其中低壓正溫度系數(shù)加熱器R22/3主要應對冬季車輛剛啟動時，水溫尚未上升前的快速制熱輔助設備，有效提升了車內溫度的上升速度。
EQB的加熱器和制冷劑回路涉及的部件包括：電動壓縮機、蒸發(fā)器、動力電池冷卻系統(tǒng)蒸發(fā)器、水冷式冷凝器以及各種管路。其中制冷劑在蒸發(fā)器中吸收來自于動力電池和電機的余熱，然后在冷凝過程中釋放熱量實現(xiàn)給車內加熱。此過程中制冷劑的循環(huán)路徑如下圖所示。當來自動力電池和電機的余熱不足以提供足夠的熱量時，12V低壓正溫度系數(shù)加熱器R22/3開始工作，通過熱交換器和空調系統(tǒng)為車內提供額外熱量。

▲圖制冷劑回路

奔馳EQB的車內加熱包含以下3個階段：
1. 低溫加熱階段 。當車內溫度較低，且暖風系統(tǒng)已啟動時，PTC處于工作狀態(tài)。此階段冷卻液的循環(huán)路徑如下圖所示。

▲圖NT1- 低溫回路 1；NT2-低溫回路 2；A- 冷管路；B- 暖 管 路；C- 通 風 管；E- 制冷劑管路；H- 加熱階段不使用此連接；I- 三通接頭；1- 冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器 ；3- 冷凝器下游換閥；4- 加熱器芯子 ；5-PTC；6- 冷卻液泵；7- 內部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11- 電動壓縮機；12- 制冷劑壓縮機下游的壓力和溫度傳感器。

2. 預熱階段。當車輛正在進行預熱，并且暖風系統(tǒng)也已打開，則PTC和加熱器芯子均會處于工作狀態(tài)，此階段冷卻液的循環(huán)路徑如下圖。
▲圖?NT1- 低溫回路 1；NT2-低溫回路 2；C- 通風管；E- 制冷劑管路；G- 散發(fā)，零件熱量傳遞到加熱器芯子；H- 加熱階段不使用此連接；I- 三通接頭；1- 冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器 ；3- 冷凝器下游換向閥；4- 暖風系統(tǒng)熱交換器；5- PTC；6- 冷卻液泵；7- 內部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11- 電動壓縮機；12- 制冷劑壓縮機下游的壓力和溫度傳感器。

3. 車內溫度保持階段。當車內溫度已處于空調的設定溫度，此時僅有加熱器芯子處于工作狀態(tài)，為了保持維持設定溫度，此階段冷卻液的循環(huán)路徑如下圖。

▲圖 NT1- 低溫回路 1；NT2- 低溫回路 2；B- 暖管路；C- 通風管；E-制冷劑管路；G- 散發(fā)，零件熱量傳遞到加熱器芯子；H- 加熱階段不使用此連接；I- 三通接頭；1- 冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器；3- 冷凝器下游換向閥；4-暖風系統(tǒng)熱交換器；5-PTC；6- 冷卻液泵；7- 內部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11- 電動壓縮機；12- 制冷劑壓縮機下游的壓力和溫度傳感器。

另外為了冷卻加熱回路，低溫回路2的上游和下游冷卻液管路會工作。此時水冷冷凝器下游的換向閥打開，并為低溫回路2提供熱冷卻液。同時系統(tǒng)還會啟用一根冷卻液管路，以便將低溫回路2中經過冷卻的冷卻液合并到冷卻液泵上游的加熱回路中，下圖為冷卻加熱回路時的冷卻液循環(huán)路徑示意圖。

▲圖 NT1- 低溫回路 1；NT2- 低溫回路 2；A- 冷 管 路；B- 暖管路；C- 通風管；G- 散發(fā)，零件熱量傳遞到加熱器芯子；H- 冷卻階段不使用此連接；I- 三通接頭；1-冷凝器；2- 冷卻液溫度傳感器；3- 冷凝器下游換向閥；4- 暖風系統(tǒng)熱交換器；5- PTC；6- 冷卻液泵；7- 內部熱交換器；8- 前部蒸發(fā)器切斷閥；9- 熱膨脹閥；10- 蒸發(fā)器；11-電動壓縮機；12- 制冷劑壓縮機下游的壓力和溫度傳感器。

2. 奔馳熱泵2.0系統(tǒng)

奔馳迭代的熱泵2.0熱管理系統(tǒng)，最早是在2023年開始在EVA2.0純電平臺車型上開始搭載的，相較于熱泵1.0系統(tǒng)只能利用低溫回路2利用余熱進行車內加熱，熱泵2.0系統(tǒng)則是一個更為先進的間接式多功能熱泵系統(tǒng)。搭載熱泵2.0系統(tǒng)的EQE的冷卻液回路示意圖如下圖。

▲圖 EQE熱泵2.0系統(tǒng)的冷卻液回路 注：HKL- 車內加熱回路；NT1- 電驅動冷卻系統(tǒng)低溫回路；NT2- 高壓電池冷卻低溫回路；A- 冷管路；B- 暖管路；C- 通風管；E- 制冷劑管路；a-冷卻液接頭，NT1 和 NT2；b- 通風管，NT1和HKL；c- 冷卻液管路，NT1 至加熱回路；d- 加熱回路，冷卻液管路至 NT1；e- 加熱回路，制冷劑管路至 NT2；f- 制冷劑管路，NT2 至加熱回路。

奔馳EQE SUV車型的熱泵2.0熱管理系統(tǒng)部件整體的連接如下圖所示。

▲圖 1- 冷凝器；2- 控制閥 Y16/9；3- 內部熱交換器；4- 壓力和溫度傳感器B161/4；5- 膨脹閥 Y140/1；6- 電動壓縮機 A9/6；7- 熱交換器 ( 動力電池冷卻蒸發(fā)器 chiller)；8- 高壓動力電池冷卻裝置低溫回路冷卻液泵 M43/15；9- 動力電池 A100；10- 高壓正溫度系數(shù) (PTC) 加熱器 N33/15；11- 控制閥 Y139/3；12- 溫度傳感器 B11/7；13- 壓力和溫度傳感器 B161/1；14- 壓力和溫度傳感器 B161/3；15- 冷卻液泵 M43/15；16- 熱交換器 ( 水冷式冷凝器 )；17- 高壓正溫度系數(shù) (PTC) 加熱器 N33/14；18- 加熱系統(tǒng)熱交換器；19- 膨脹閥 Y148/4；20- 止回閥；21- 壓力和溫度傳感器；22- 蒸發(fā)器；23- 溫度傳感器B11/24；24- 控制閥 Y139/9；25- 膨脹容器；26- 膨脹容器；27- 直流充電連接裝置 N116/5；28- 動力電池交流充電器 N83；29- 冷卻液泵 M43/4；30-后軸電機；31- 后軸電力電子控制單元 N147；32- 前軸電機；33- 前軸電力電子控制單元 N147/4；34- 直流 / 直流轉換器控制單元 N83/1；35- 冷卻液溫度傳感器 B11/6；36- 冷卻液泵 M43/16；37- 溫度傳感器；38- 風扇；39- 控制閥 Y139/1；40- 散熱器；41- 冷凝器；42-止回閥；A- 低溫管路；B- 高溫管路；C- 制冷劑管路；D- 冷卻液回流管；E- 通風管；F- 連接件。

1.低溫回路

跟熱泵1.0系統(tǒng)一樣，熱泵2.0系統(tǒng)有兩條低溫回路，其中低溫回路1專注于冷卻電驅動部件，低溫回路2則專注于動力電池的冷卻與熱管理。值得一提的是，低溫回路1不僅冷卻關鍵部件，還與車內的加熱回路相耦合，實現(xiàn)了熱能的有效利用。低溫回路2通過調節(jié)閥與低溫回路1相連，這一設計使得低溫回路在特定條件下能夠充當熱泵的角色。這不僅允許電機的余熱用于加熱動力電池，反之動力電池的余熱也能為車輛內部提供熱量。

2.加熱回路

奔馳EQE的加熱模式有8種模式，其中前5種模式下低溫冷卻器和主冷凝器均未參與工作。另外3種模式均為非熱泵模式，適用于非寒冷的環(huán)境條件下，下面來一一梳理各種模式。

1. 加熱回路1

在環(huán)境溫度低于-20℃，且車輛長時間停放后，加熱回路1啟動。由于高壓電池HT2和電傳動系統(tǒng)HT1溫度均極低，熱泵效率大幅下降，此時PTC加熱器N33/14成為車內供暖的唯一熱源。這種工況下僅HKL車內加熱回路工作，參與的部件包括PTC加熱器N33/14、冷卻液泵M43/15及控制閥Y139/9。盡管制冷劑壓縮機熱交換器有冷卻液流過，但不進行熱交換。此時為非熱泵模式。

2. 加熱回路2

加熱回路2充分利用電傳動系統(tǒng)NT1的余熱進行供暖，必要時輔以PTC加熱器N33/14增強供暖效果。參與控制的部件包括冷卻液泵M43/4、M43/16，溫度傳感器B11/6，控制閥Y139/1和Y139/9等。同樣制冷劑壓縮機熱交換器無熱交換發(fā)生。此模式適用于高壓電池HT2溫度較低且電傳動系統(tǒng)HT1溫度較高的場景，同樣為非熱泵模式。

3. 加熱回路3在加熱回路3中，高壓電池冷卻低溫回路NT2的熱量與熱泵模式下的制冷劑回路相結合，共同給車內供暖。PTC加熱器N33/14作為增強系統(tǒng)按需啟用。通過動力電池冷卻蒸發(fā)器，高壓電池冷卻低溫回路的熱量傳遞給液態(tài)制冷劑使其蒸發(fā)為氣態(tài)。隨后氣態(tài)制冷劑經電動壓縮機壓縮，進入制冷劑壓縮機熱交換器，與車內加熱回路HKL的冷卻液進行熱交換，最終變回液態(tài)。此過程中制冷劑在控制閥Y16/9的引導下僅通過輔助冷凝器。此模式適用于高壓電池HT2溫度高而電傳動系統(tǒng)HT1溫度低的情況，為熱泵模式。

4. 加熱回路4

加熱回路4結合了電傳動系統(tǒng)(NT1)的余熱與熱泵模式下的制冷劑回路為車內供暖。電傳動系統(tǒng)的高溫部件釋放的熱量被冷卻液吸收，隨后在動力電池冷卻蒸發(fā)器內與液態(tài)制冷劑進行熱交換。制冷劑蒸發(fā)為氣態(tài)后，經電動壓縮機壓縮，再通過制冷劑壓縮機熱交換器與車內加熱回路的冷卻液進行熱交換。制冷劑在氣態(tài)轉為液態(tài)后，經控制閥Y16/9引導，僅通過輔助冷凝器，并由膨脹閥Y140/1控制流量返回動力電池冷卻蒸發(fā)器。此模式適用于高壓電池HT2溫度低而電傳動系統(tǒng)HT1溫度高的場景，同樣為熱泵模式。

5. 混合加熱模式加熱回路3與加熱回路4協(xié)同工作構成混合模式。在此模式下熱泵系統(tǒng)不僅通過水冷式冷凝器加熱車內空氣，還通過蒸發(fā)器實現(xiàn)除濕功能。此模式利用電傳動系統(tǒng)高溫部件釋放的熱量，經熱交換器傳遞給液態(tài)制冷劑，使其蒸發(fā)為氣態(tài)。隨后氣態(tài)制冷劑經電動壓縮機壓縮，進入水冷式冷凝器與車內加熱回路的冷卻液進行熱交換，最終冷凝為液態(tài)。在此過程中，制冷劑在控制閥Y16/9的引導下，繞過主冷凝器，僅通過輔助冷凝器，并分別經膨脹閥Y140/1和Y148/4控制流量，分別流向熱交換器和蒸發(fā)器，實現(xiàn)車內空氣的除濕與再加熱。此模式特別適用于冬季雨雪等低溫高濕環(huán)境，有效防止前風擋玻璃起霧，且電傳動系統(tǒng)處于高溫狀態(tài)時效果更佳，屬于熱泵模式。

6. 智能氣候控制在智能氣候控制模式下，制冷劑回路負責車內制冷與除濕，同時電傳動系統(tǒng)回路HT1與制冷劑通過水冷凝器進行熱交換，冷卻液則由低溫冷卻器進行冷卻。液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收車內熱量蒸發(fā)，經電動壓縮機壓縮后，通過制冷劑壓縮機熱交換器與車內加熱回路HKL的冷卻液換熱，冷凝為液態(tài)。隨后制冷劑在控制閥Y16/9的調控下，先通過主冷凝器，再經輔助冷凝器，最后經膨脹閥Y148/4控制流量返回蒸發(fā)器，完成車內空氣的降溫與除濕。同時電傳動系統(tǒng)回路HT1與車內加熱回路HKL相連，兩回路中的冷卻液熱量均通過低溫冷卻器及迎面風和散熱器風扇進行散熱。

7. 高壓電池調節(jié)在高壓電池調節(jié)模式下，所有冷卻液與制冷劑回路均主動參與工作。熱交換器促進高壓電池冷卻低溫回路NT2與制冷劑回路的熱交換，制冷劑吸收NT2熱量蒸發(fā)，經電動壓縮機壓縮后，在制冷劑壓 縮 機 熱 交 換 器 中與車內加熱回路HKL的冷卻液換熱冷凝。隨后制冷劑在控制閥Y16/9作用下，依次通過主冷凝器和輔助冷凝器，再經膨脹閥Y140/1控制流量返回熱交換器。此外電傳動系統(tǒng)回路HT1與車內加熱回路HKL相連，兩回路冷卻液熱量亦通過低溫冷卻器及風扇散熱。此模式專為高壓電池HT2溫度過高時的調節(jié)設計。

8. 帶高壓電池調節(jié)的智能氣候控制帶高壓電池調節(jié)的智能氣候控制模式融合了智能氣候控制與高壓電池調節(jié)的特點，所有冷卻液與制冷劑回路均全面參與。具體過程及特點與前述模式相似。

▲圖帶高壓電池調節(jié)的智能氣候控制模式示意圖

08.

總結

從上面幾家的熱管理系統(tǒng)可以看出，熱管理系統(tǒng)方案逐步呈現(xiàn)出高效化，精細化，集成化的趨勢。

高效化是指系統(tǒng)能耗成為整車熱管理系統(tǒng)的重要衡量指標。通過合理的系統(tǒng)設計，高效的“熱量搬運工”可以帶來顯著的能效提升。

精細化是指控制的精細化，新能源汽車對于熱管理系統(tǒng)精準度要求大幅提高。動力電池熱管理需要做到對溫度的穩(wěn)定精確控制，同時隨著新能源汽車電機功率密度的提升及智能化程度提高帶來的半導體器件功耗的增加，電驅及電子器件熱管理的精準度也有更高的要求。

集成模塊化是指通過合理的管路設計及排布方案，可以實現(xiàn)壓降與換熱損失的最小化，提升系統(tǒng)效率。同時，集中式的排布使得熱管理系統(tǒng)平臺化，有益于不同車型間的移植和標準化設計。協(xié)同集成式控制器后還能進一步優(yōu)化整車線束與電子芯片，實現(xiàn)更精益的系統(tǒng)方案。