随着纯电动汽车的市场快速增长，全球各大汽车生产厂家纷纷开发出各种纯电动汽车，德国大众作为全球的汽车制造企业巨头，打造了电动化车型的生产制造平台MEB（ModularenlektrischBaukasten），MEB是德语“模块化电驱动平台”的缩写。MEB基于汽车制造模块化理念，具有极强的可拓展性，可打造不同车身轴距，并根据不同车型的需求调校出不同的续航里程，在智能化、网联化、自动化等方面实现不断升级和更新迭代。MEB以动力电池为核心，针对不同的车身形式提供更大的轴距、更短的前后悬和更大的车轮满足驾驶需求。
中国一汽-大众近期推出首款MEB车型ID.4CROZZ纯电动车，如图1所示，主要在上汽大众安亭MEB工厂和一汽-大众佛山MEB工厂生产，在整车基础结构保持不变的情况下，电池采用可缩放设计，以实现不同续航里程，每个电池模块采用55kWh及82kWh两种容量电池，不同容量的电池可提供350~550km的续航里程。ID.4CROZZ的高压电池采用独立的模块化设计，每一个电池模组里面又分为24组独立的单元电池，配备强大的热管理系统，具有直接冷却系统，确保即使在高负荷或低温情况下高压电池依然能运行在25~35℃的最佳温度范围。电流、电压和温度参数通过单元模块控制器和主控制单元进行监控。本文主要介绍ID.4CROZZ高压电池热管理系统结构、工作原理及冷却液工作循环回路。
1 高压电池热管理系统概述
纯电动汽车由于高压电池处于不断充电、放电过程，工作时会产生大量热量，热量的产生不仅会导致电池老化，还会使得相关导体上的电阻增大，从而导致电能不是转换为机械能，而是转换成热能释放出去。因此，高压电池通常都配备有热管理系统，一般分为水冷式和风冷式，现在普遍采用水冷式。
2 高压电池热管理系统的作用
—方面由于高压部件工作时，会产生热量，若热量积聚，会影响部件的工作性能，通过此系统带走部件工作产生的多余热量；同时也可将此部分热量再利用，为空调制热提供热源。另一方面，高压电池效能会受温度变化的影响，为确保电池效能，此系统还可以为电池加热。
3 ID.4CROZZ高压电池热管理系统
ID.4CROZZ高压电池热管理系统框图如图2所示，采用Chiller对电池包冷却，采用PTC对电池包加热，全面满足电池包的高低温需求；具备电驱动余热回收功能，通过循环切换，将电机和功率电子的余热收集用于电池包预热；当电池包完成预热，对于热泵配置车型，热泵还可以进一步收集电驱动的余热供给乘员舱，全面提升冬季续航里程。可以选装CO2热泵系统，冬季续航里程提升20%~30%。
4 ID.4CROZZ高压电池热管理系统结构组成
1）高压电池散热器
ID.4CROZZ高压电池散热器采用铝制散热器，如图3所示，安装在蓄电池外壳的外部，有助于防止蓄电池外壳中的高压组件与冷却液接触。高压蓄电池模组通过间隙填料（导热膏）与蓄电池外壳的底部连接。底部保护装置由实心铝制成，可保护散热器免受机械损坏。
2）PTC加热器
高压电池配备了安全性能更高的水暖加热器PTC（图4），负责对高压蓄电池的冷却液进行加热，具备无级调节（PWM）功能。应用PTC加热高效节能，保证了电池低温下的良好性能。相比较MQBHV-PTC，水暖高压加热器体积更小、质量轻、能量密度大、省电性好。
3）整车散热器
车辆前部安装的整车散热器包含冷却散热器、散热器卷帘、冷凝器、散热风扇以及相关导风栅等，如图5所示。散热器卷帘为标准装备，散热风扇优化设计、降噪，导风栅减少进风泄露，同时减低风阻，确保足够的进风量。
4）散热器卷帘（图6）
散热器卷帘100％内置在模块化电驱动平台中，位于冷却液散热器和冷凝器（R134A）/车头气体冷却器（R744）之间。在关闭状态下，卷帘改善了车辆的空气阻力系数，然后根据需要以不同的方式打开车辆前格栅与导流件。为确保足够的进风量，对散热器前部格栅进风面积提出了类似传统车的要求。同时为减少前端进风泄露，降低风阻，并最终提高续航里程，设计了全包围密封件，并匹配进气导流件，提高机舱进气流动密封性。
5）散热器风扇
为满足电动车更高的静音需求，首次在MEB车型采用新型风扇，能降低风扇噪音3dB（78dB→75dB），扇叶数量提升（9→10），风扇直径加大（400→480mm），从而降低转速（400r/min）。
5 ID.4CROZZ高压电池热管理系统的工作原理及冷却液循环回路
1）高压部件冷却液循环回路
ID.4CROZZ热管理系统通过管路将高压部件连接起来，同时借助冷却液及其循环，将高压部件工作产生的热量带走，确保部件不受高温的影响，如图7所示。在温度较低时，热管理系统通过PTC加热器加热冷却液，从而为高压电池进行加热，使其保持在合适的工作温度范围，减少电能损耗。
由于冷却液与高压电池模组不会发生接触，因此冷却液膨胀罐不需要密封。管路连接复杂，维修时必须严格按照维修手册指导进行操作。
2）不带热泵的冷却液回路见图8a，带热泵的冷却液回路见图8b。
6 ID.4CROZZ高压电池热管理系统的冷却和加热回路
1）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器旁路开启，如图9a所示。此时节温器温度<15℃，蓄电池温度为8~35℃，热泵无工作需求。节温器打开散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路。此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
2）蓄电池被加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器旁路开启，如图9b所示。此时节温器温度<15℃，蓄电池温度<8℃，此时热泵无工作需求。节温器打开散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池加热回路，此时2个冷却液泵均被激活。
3）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图10a所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度为8~35℃，此时热泵无工作需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
4）蓄电池由冷凝器热交换器冷却时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图10b所示。此时节温器温度>15℃，车辆运行期间蓄电池温度>35℃，充电期间蓄电池温度>30℃，此时热泵无工作需求。
节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池冷却回路，此时2个冷却液泵均被激活。
5）蓄电池由低温回路冷却时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图11a所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度>30℃，此时热泵无工作需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开蓄电池接口，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池冷却回路，此时2个冷却液泵均被激活。
6）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图11b所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度为8~30℃，此时热泵有工作
需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开蓄电池接口，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池加热回路，此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
7 电驱动系统的冷却和加热
ID.4CROZZ的电驱动系统同样是采用液体冷却，与高压电池共用热管理系统，冷却液流入电子驱动器，首先通过电源逆变器（PI）运行，因为半导体规定了允许的最大冷却液温度。流过PI后，冷却剂通过密封管塞元件进入电机外壳的冷却水套。热量主要是由定子铜绕组的电阻损耗产生的，通过绕组绝缘层和叠片到达机壳中的冷却水套。冷却介质通过优化的周向冷却通道进入定子，并在冷却水道的末端通过冷却连接软管进入车辆的外部冷却回路，如图12所示。
五分钟看明白电动车电池热管理系统有啥用文/碳纤维圣斗士
随着排放要求的日趋严格，电池技术和价格上的日益优化，基础设施的不断完善以及消费者对电动车接受度的不断提高，从长远来看，新能源汽车尤其是纯电动汽车，将继续保持其全球增长势头。
电动车上最值钱的零部件就是电池。对于电池而言，岁月不是一把杀猪刀，温度才是杀猪刀。不管电池技术水平有多牛，遇上极端温度都得歇菜。所以电池热管理系统应运而生。
关于三元锂、三电系统这一类词汇，咱们之前的扫盲班已经讨论过了，今天咱们就来掰扯掰扯电动车的电池热管理系统。对此我们专门请教了这一领域的专家，海拉中国区执行器项目负责人Lars Kostede先生。
热管理系统是啥？
不要被这个术语唬住，就好比路边的手机贴膜，说好听点就是“高分子表面处理”。传统燃油车上的发动机冷却系统——也就是俗称的水箱，还有就是车载空调，都属于热管理系统。“热管理系统”更多的是一种统称。
不同的热管理系统针对不同的领域，例如水箱针对的就是发动机，而车载空调就是驾乘舒适性的最大决定性因素——没有之一。一辆车但凡空调罢工，底盘滤震能力再强，NVH再好又能怎样？没有空调的劳斯莱斯，不如奇瑞QQ——尤其是在这个季节，车主的命都是空调给的。
而电动车电池热管理系统，其实针对的就是动力电池而已。
电池为啥需要热管理系统？
相对于燃油车，电动车“独有”的安全隐患就是动力电池热失控。热失控发生之后，会产生类似热核反应的链式传播。
以大家所熟知的18650三元锂电池为例，若干个电池单元组成电池包，某颗电池单元发生热失控之后，热量会向周围转播，然后周围的电池单元就会像放鞭炮似的一个接一个发生连锁反应。在这个过程中，会引发包括中间温度升高率，化学能产热和电能产热，还有传热对流等等在内的诸多研究课题。
控制这样的链式热失控，最简单也是最有效的办法就是在动力电池单元之间加隔热层——现在很多燃油车讲究一点的话，也会在蓄电池外部包一圈隔热层。
尽管隔热层属于是最简单的一种电池热管理系统，但也是最麻烦的一种热管理系统，一方面隔热层的厚度会直接影响电池包的整体体积；另一方面隔热层属于是“被动热管理系统”，当电池包需要加温或降温的时候，隔热层就会拖后腿。
传统锂电池的最佳工况温度在0-40℃之间。温度太高的话，电池储存能力和电池循环寿命都会降低。其实夏天地面温度超过40℃是大概率事件，而且众所周知的是，夏天密闭车内温度或超过60℃，同理，电池包内部也属于密闭空间，同样也会很热……对于电动车来说，完善的电池热管理系统必不可少。
2011年在北美大规模销售的某品牌电动车，正式由于电池热管理系统比较简单，5年后均出现了比较严重的电池容量衰减，以至于北美车主们不得不自掏5000美元更换电池。
而温度如果低于0℃的话，普通锂电池放电能力就会相应降低——也就是俗称的“跑电”。而且，温度越低，电池的电离活性越差，就会导致充电效率降低即“充电难，容量低”。好的电池热管理系统，在低温充电前都会给电池包加热升温，接电状态下甚至具备低能耗保温功能。
其实也有企业开发出了针对极端环境温度的特种锂电池，比如专为极地环境设计的，能在-40℃低温下实现0.2C快速充电，以及不低于80%放电容量的低温锂电池；还有能在-50℃ 到70℃温度区间内不借助任何热管理系统就能正常工作的宽温锂电池等等。
这些锂电池在能量密度和成本方面都很难满足车企的需求，所以对于车企来说，电池热管理系统依旧是保证电池寿命和工况的经济解决方案。
电池热管理系统是怎么工作的？
电池热管理系统的工作原理和家用空调极为相似。简单说来就是测控单元负责监测温度，温控总成驱动导热介质完成最终的温度控制。只不过电池热管理系统的温控精度要比家用空调高很多，甚至可以对电池包内单个电池单元的温度实施监控。
电池热管理系统上常见的导热介质主要是空气、液体与相变材料这三大类。处于效率和成本因素，目前主流的电池热管理系统大多采用液体作为导热介质。而这类电池热管理系统的核心部件就是泵机。
目前海拉为新能源汽车的电池热管理系统提供诸多核心零部件，最具代表性的就是电子循环水泵MPx，该水泵可按需精准控制冷却液的压力和流量，将电动汽车的电池包的工况温度保持在理想水准，从而实现电池系统的经久耐用。
此外，Lars Kostede先生表示，海拉的电池热管理系统还针对车企尤其是中国车企，提供系统解决方案，而不仅仅单一产品解决方案——这点相当重要……
那么，什么叫系统解决方案，什么是单一解决方案？
以买电脑为例，你告诉卖家你要的性能、用途还有所能承受的价格，卖家帮你挑出几款产品并告诉你保修政策，你看中了一款，付钱，并告知卖家希望安装什么版本的操作系统，第二天电脑送到，你签收即可，电脑坏了直接找商家——这叫系统解决方案。
而单一解决方案就是，你自己去市场上买机箱、CPU、风扇、内存、硬盘、显卡，然后自己组装一台。这个过程没两天是搞不定的。而且组装出来的电脑没有整机保修，一旦当机了，需要自己去一个一个排除配件故障，找到故障配件之后和相关配件供应商沟通。而且，由于配件故障导致的第三方配件损毁，例如由于风扇问题导致CPU烧毁，充其量风扇供应商赔你一个新风扇，CPU的损失是不赔的……
这就是系统解决方案和单一解决方案的区别。
