2024年6月25日，在2024第二屆新能源汽車熱管理論壇上，佛瑞亞海拉中國區電子事業部執行器研發負責人陳立清介紹了一項創新技術——集成式次回路冷卻控制中樞，該技術旨在應對電動車熱管理的挑戰。隨著制冷劑使用受限和電動車系統復雜度的增加，傳統熱管理方案已難以滿足市場需求。新的控制中樞設計將冷媒側功能最小化，最大化水側功能，以此降低系統復雜度并提升能效。
該控制中樞通過整合冷卻液系統，實現對電機電控、電池以及乘員艙的多功能冷卻控制。陳立清表示，該方案不僅優化了熱泵系統的集成度，還通過智能化控制提升了熱管理的效率和可靠性。此外，該技術還能有效降低系統成本，減少零部件數量，為電動車的熱管理帶來了新的解決方案。
佛瑞亞海拉中國區電子事業部執行器研發負責人
以下為演講內容整理:
純電車熱管理面臨的挑戰
關于純電車熱管理的挑戰，主要集中于四個方面。首先，制冷劑的使用面臨變革，傳統R134A在歐洲已被禁用，而R1234YF雖為替代品，但因降解產物對人體有害，亦存在未來被限制的風險。因此，業界正積極研發如R744和R290(丙烷)等新型制冷劑。
其次，系統復雜度增加，尤其是使用R744等高壓制冷劑時，對系統設計和安全性提出更高要求。此外，R290因可燃性而引發安全擔憂。
圖源:演講嘉賓素材
第三，快充技術的發展對熱管理提出新挑戰，電池在快充過程中的溫升迅速，需高效熱管理以確保電池性能和安全。
最后，冬季電車性能衰減問題亟待解決，特別是在寒冷地區。為此，需優化熱管理系統，包括電機電控、電池以及乘員艙的冷卻與加熱控制。
佛瑞亞海拉熱管理解決方案
為應對上述挑戰，業界正探索將部分冷媒側功能轉移到水側，以簡化系統并充分利用水側資源。目前市場上，不同主機廠采用的方案各異，但整體趨勢是向更集成化的熱管理系統發展。
佛瑞亞海拉致力于最小化冷媒側功能，最大化水側功能，以降低系統成本，提高安全性和效率。這一策略旨在應對制冷劑變革、系統復雜度增加、快充挑戰以及冬季性能衰減等問題，推動純電車熱管理技術的進步。
針對熱管理系統的優化，集團計劃將所有與冷媒相關的熱交換器與冷卻液直接連接和耦合。以乘員艙冷卻為例，通過冷卻液驅動的熱交換器對空氣進行冷卻，然后經由冷凝器和散熱器最終將熱量排放至大氣中，形成完整的冷卻回路。盡管這一做法可能增加水側系統的復雜度，我們也對整個系統的設計提出了更高要求，以確保其高效性和可靠性。
目前，團隊正在開展前期調研，旨在最大化冷卻液側的功能。通過初步樣品驗證，已開發出集成化的冷卻模塊，該模塊包含三個水泵、兩個四通閥、一個六通閥以及旁通通道，并與冷媒側系統協同工作。這一模塊不僅負責乘員艙的冷卻和加熱，還涵蓋了電磁回路等關鍵組件，以確保整車熱管理的全面優化。
該方案的主要優點包括:采用自然制冷劑方向，通過自回路集成模塊簡化系統，實現內部雙重功能并省去冷卻加熱器。特別設計的六通閥用于乘員艙和電池加熱，提高快充下的預加熱效率。高壓側的四通閥對密封性能有極高要求，此設計有效降低冷卻和冷媒側零件數量，從而降低整體系統成本。
圖源:演講嘉賓素材
系統概覽顯示，僅需三個水泵、兩個六通閥、兩個四通閥等基礎組件，簡化并集成了熱泵回路的零件，如壓縮機、冷凝器、熱交換器等。該系統可實現多達40種模式，熱源來自電機電控、電池、空氣、乘員艙、冷凝器和LCC等。
例如，在冬季嚴寒條件下，通過Chiller提供熱量給電機電控，同時熱泵為乘員艙加熱，實現自加熱模式。在駕駛過程中，電池加熱的熱量來自Chiller，而Chiller則從電機電控、LCC冷凝器以及外部空氣和電磁回路獲取熱量。
綜上，該方案基于制冷劑演變，整合駕艙和電池熱泵，有效收集和利用系統熱量，無需額外電子加熱器，顯著降低系統成本。首個測試計劃于今年第三季度進行。
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