Управление температурным режимом электромобилей: как это работает и почему это важно

Когда люди думают оуправление температурой электромобиля, они часто представляют себе одно: систему кондиционирования воздуха, охлаждающую салон летом и сохраняющую тепло зимой.

Но в современных пассажирских электромобилях управление температурой — это нечто большее, чем просто климат-контроль в салоне. Она превратилась в интеллектуальную систему, которая регулирует нагрев и энергию во всем автомобиле.

Думайте об этом как о центре контроля температуры автомобиля. Он поддерживает работу аккумулятора, электродвигателя, силовой электроники и других критически важных компонентов в идеальном температурном диапазоне. В то же время это помогает улучшить запас хода, безопасность транспортного средства, производительность мощности, комфорт пассажиров и общую энергоэффективность.

Поскольку технологии электромобилей продолжают развиваться, управление температурным режимом стало ключевой областью конкуренции среди автопроизводителей. Более эффективная система может снизить потребление энергии, продлить срок службы батареи, увеличить запас хода и даже снизить производственные затраты за счет более высокой интеграции системы.

В этой статье мы простым и практичным способом разберем терморегулирование NEV. Вы узнаете:

• Что на самом деле контролирует терморегуляция в электромобиле
• Как система работает за кулисами
• Почему интегрированное управление температурным режимом становится отраслевым стандартом
• Как ведущие автопроизводители применяют разные подходы к управлению температурным режимом

---

1. Что на самом деле контролирует терморегуляция?

В отличие от обычных автомобилей с бензиновым двигателем, где терморегулирование в основном сосредоточено на охлаждении двигателя и кондиционировании салона, терморегулирование в транспортных средствах на новых источниках энергии охватывает все транспортное средство. Его задача — поддерживать работу каждой ключевой системы в правильном температурном диапазоне.

За это отвечает современная система терморегулирования NEV.четыре основных направления:

1.1 Тяговый аккумулятор — высший приоритет

Тяговая батарея — это сердце каждого аккумуляторного электромобиля (BEV) и электромобиля с увеличенным запасом хода (REEV). Это также компонент, наиболее чувствительный к температуре.

Температура аккумулятора напрямую влияет:

• Безопасность
• Срок службы
• Эффективность зарядки
• Поле для вождения

Различные температурные условия создают разные проблемы:

• Высокие температуры:Повышается риск температурного разгона, который может привести к возгоранию аккумуляторной батареи.
• Низкие температуры:Уменьшите активность электролита, что приведет к сокращению пробега и замедлению зарядки.
• Неравномерная температура ячеек:Большие перепады температур внутри аккумуляторной батареи ускоряют ее старение и сокращают срок ее службы.

1.2. Электропривод и высоковольтная электроника

В эту категорию входят тяговый двигатель, блок управления двигателем (MCU), бортовое зарядное устройство (OBC), преобразователь постоянного/постоянного тока, блок распределения мощности (PDU) и другие высоковольтные электрические компоненты.

Эти компоненты постоянно выделяют тепло как во время движения, так и во время зарядки. Без эффективного охлаждения чрезмерные температуры могут привести к:

• Снижение мощности
• Снижение производительности автомобиля.
• Более быстрое старение компонентов
• Отказы высоковольтных систем в тяжелых случаях

1.3 Пассажирский салон

Это та часть системы терморегулирования, с которой жильцы сталкиваются наиболее непосредственно.

Он отвечает за такие функции, как:

• Охлаждение и обогрев кабины
• Обогрев и запотевание лобового стекла.
• Сиденья с подогревом и вентиляцией.
• Рулевое колесо с подогревом

Помимо повышения комфорта, такие функции, как размораживание и противозапотевание, необходимы для обеспечения хорошей видимости и безопасного вождения.

1.4 Вспомогательные компоненты

Управление температурным режимом также защищает множество мелких, но не менее важных компонентов автомобиля, в том числе:

• Высоковольтные жгуты проводов
• Разъемы для зарядки
• Компоненты тормозной системы
• Электронные клапаны и приводы

Поддержание этих компонентов в надлежащем диапазоне рабочих температур помогает уменьшить количество сбоев, вызванных сильной жарой или холодом, обеспечивая надежную работу автомобиля в любых погодных условиях.

---

2. Основные функции терморегулирования: больше, чем просто климат-контроль в салоне

Современные системы терморегулированиясделать гораздо больше, чем просто обеспечить комфорт в салоне. Они постоянно регулируют температуру во всем автомобиле, чтобы повысить безопасность, эффективность, производительность и использование энергии.

2.1 Контроль температуры аккумулятора — главный приоритет

Управление температурой аккумулятора является наиболее важной функцией электромобиля.

В его обязанности входит:

• Охлаждение:Во время быстрой зарядки, езды на высокой скорости, подъема на холм или жарких летних условий система быстро отводит избыточное тепло, чтобы предотвратить выход из-под контроля температуры.
• Отопление:В холодную погоду он предварительно нагревает батарею, чтобы улучшить ее активность, обеспечивая более быструю зарядку и более высокую выходную мощность.
• Балансировка температуры:Он поддерживает разницу температур между элементами батареи в пределах примерно 2°C, помогая замедлить старение батареи и продлить срок ее службы.
• Сохранение тепла:Пока автомобиль припаркован, система минимизирует потери тепла, чтобы снизить потребление энергии при следующем запуске.

2.2 Тепловая защита системы электропривода

Система терморегулирования непрерывно охлаждает ключевые высоковольтные компоненты, включая электродвигатель, силовую электронику и бортовое зарядное устройство.

В холодных условиях он также предварительно нагревает эти компоненты, чтобы обеспечить стабильную подачу электроэнергии. Правильный контроль температуры помогает предотвратить снижение мощности, потерю производительности и преждевременный износ компонентов.

2.3 Климат-контроль пассажирского салона

Управление температурой также обеспечивает комфортное вождение в течение всего года за счет автоматической регулировки температуры в салоне.

Типичные функции включают в себя:

• Охлаждение и обогрев кабины
• Обогрев и запотевание лобового стекла.
• Обогрев и вентиляция сидений.
• Рулевое колесо с подогревом

Помимо комфорта, важную роль в обеспечении безопасности вождения играют такие функции, как размораживание и предотвращение запотевания.

2.4 Рекуперация отходящего тепла — уникальное преимущество электромобилей

Одним из самых больших преимуществ терморегулирования электромобилей является его способность рекуперировать и повторно использовать отходящее тепло.

Вместо того, чтобы рассеивать тепло, выделяемое аккумулятором, электродвигателем и силовой электроникой, система перенаправляет его на обогрев пассажирского салона или предварительный нагрев аккумулятора. Это снижает зависимость от энергоемких PTC-обогревателей, снижает общее потребление энергии и может увеличить запас хода в зимнее время на10–15%.

2.5 Защита всего автомобиля

Современная система терморегулирования предназначена для надежной работы в широком диапазоне условий эксплуатации, включая:

• Экстремальный холод.
• Высокие температуры окружающей среды
• Высокоскоростное вождение.
• Быстрая зарядка
• Парковка автомобиля
• Восхождение на холм

В сочетании с контролем перегрева, автоматическим ограничением мощности и стратегиями защиты от неисправностей управление температурным режимом помогает защитить высоковольтные компоненты, обеспечивая при этом общую безопасность и надежность автомобиля.

---

3. Интегрированное управление температурным режимом: переход отрасли от автономных систем к интеллектуальной интеграции

По мере развития электромобилей системы терморегулирования претерпевают серьезные изменения. Вместо использования отдельных контуров охлаждения для разных систем автомобиля автопроизводители все чаще применяютИнтегрированные системы терморегулирования (ITMS)которые координируют тепловой поток по всему автомобилю.

3.1 Традиционное распределенное управление температурным режимом

В электромобилях раннего поколения и начального уровня обычно использовалась распределенная архитектура управления температурным режимом.

В этой конструкции аккумулятор, система электропривода и пассажирский салон имеют собственный независимый контур охлаждения со специальными насосами, теплообменниками, трубопроводами и клапанами.

Несмотря на простоту реализации, этот подход имеет ряд недостатков:

• Больше компонентов и большая сложность системы.
• Увеличенная масса автомобиля
• Больше места для упаковки под капотом
• Отсутствие распределения тепла между системами
• Более высокое общее энергопотребление
• Больше потенциальных точек обслуживания и отказов.

3.2 Что такое интегрированная система терморегулирования (ITMS)?

Интегрированная система управления температурным режимом разрушает барьеры между отдельными тепловыми контурами.

Вместо того, чтобы работать независимо, такие компоненты, как клапаны, теплообменники, водяные насосы и датчики, интегрируются в централизованный модуль управления температурным режимом с общими контурами охлаждающей жидкости и управлением многоходовыми клапанами.

Специальный контроллер управления температурным режимом постоянно контролирует условия эксплуатации автомобиля и разумно распределяет тепло там, где оно необходимо, автоматически переключаясь между режимами охлаждения, обогрева и рекуперации отходящего тепла.

3.3 Ключевые преимущества интегрированного управления температурным режимом

По сравнению с традиционными распределенными системами ITMS предлагает несколько существенных преимуществ.

Снижение энергопотребления и увеличение запаса хода

За счет более эффективной рекуперации и повторного использования отходящего тепла коэффициент использования тепла может увеличиться более чем30%, хотя запас хода зимой может увеличиться на10–20%.

Меньший вес и лучшая упаковка

Интегрированные конструкции сокращают количество труб, клапанов и других компонентов, экономя ценное пространство для установки и поддерживая более компактные платформы электромобилей.

Повышенная надежность и безопасность

Меньшее количество соединений охлаждающей жидкости снижает риск утечек, а более точный контроль температуры помогает повысить надежность системы и защитить критически важные компоненты.

Улучшенная производительность в любых условиях вождения

Одна интегрированная система может интеллектуально адаптироваться к широкому спектру условий эксплуатации — от морозной зимы до очень жаркого лета — обеспечивая стабильную работу автомобиля в любых условиях.

3.4 Три уровня интеграции терморегулирования

В зависимости от уровня интеграции современные системы управления температурным режимом обычно делятся на три категории.

Частичная интеграция (начальный уровень)

Интегрируются только компоненты внутри одной подсистемы, при этом аккумулятор, электропривод и тепловые контуры кабины остаются независимыми.

Это решение предлагает самую низкую стоимость и обычно используется в электромобилях начального уровня.

Региональная интеграция (основное направление)

Аккумуляторная батарея и системы электропривода имеют общий тепловой контур, позволяющий отходящему теплу двигателя предварительно нагревать батарею, в то время как в кабине поддерживается отдельный контур климат-контроля.

Эта архитектура обеспечивает отличный баланс между производительностью и стоимостью, что делает ее наиболее широко распространенным решением в электромобилях среднего класса.

Полная интеграция (Премиум)

Аккумулятор, электропривод и пассажирский салон соединены единой системой терморегулирования.

За счет объединения контуров охлаждающей жидкости, контуров хладагента и технологии высокоэффективных тепловых насосов полная интеграция максимизирует использование энергии и представляет собой предпочтительное решение для современных электромобилей премиум-класса.

---

4. Как ведущие производители электромобилей подходят к управлению температурным режимом

Поскольку технология управления температурным режимом продолжает развиваться, автопроизводители применяют различные системные архитектуры в зависимости от платформ своих автомобилей, целевых показателей затрат и приоритетов производительности. Хотя конечная цель одна и та же — повышение эффективности, безопасности и дальности пробега, технические подходы существенно различаются.

Тесла | Полная интеграция с хладагентом

Tesla широко считается одним из эталонов отрасли в области интегрированного управления температурным режимом.

В основе его системы лежит высокоинтегрированный контур хладагента с запатентованным коллектором теплового насоса, который объединяет компрессор, многоходовые клапаны и теплообменники в компактный модуль.

Аккумулятор нагревается и охлаждается непосредственно через контур хладагента, а системой электропривода управляет отдельный контур охлаждающей жидкости.

Ключевые преимущества

Отличная производительность теплового насоса при низких температурах.
Стабильная работа даже при-10°С
Лидирующая в отрасли эффективность рекуперации отходящего тепла
Очень низкое общее энергопотребление

Репрезентативные модели

• Модель 3
• Модель Y
• Кибертрак

---

БИД | Интегрированная система «восемь в одном» собственной разработки

BYD разработала собственную систему управления температурным режимом «восемь в одном», объединяющую клапаны, электронные расширительные клапаны, теплообменники, водяные насосы и другие ключевые компоненты в единый модуль.

В аккумуляторе используется прямое охлаждение и нагрев, а в системе электропривода используется жидкостное охлаждение. Отопление в основном обеспечивается тепловым насосом, а отопление PTC используется в качестве дополнительной поддержки.

Ключевые преимущества

• Высокий уровень системной интеграции
• Снижение риска утечки охлаждающей жидкости.
• Оптимизирован для технологии Blade Battery.
• Высокие характеристики при низких температурах.
• Масштабируется для автомобилей в разных ценовых сегментах.

Репрезентативные модели

• Хан Э.В.
• Печать
• Дельфин
• Атто 3 (Юани ПЛЮС)

---

СПЕНГ | Региональная интеграция на основе охлаждающей жидкости

XPENG фокусируется на практической и экономически эффективной стратегии региональной интеграции.

Его аккумуляторная и электроприводная системы используют общие контуры охлаждающей жидкости через трехходовые и четырехходовые клапаны, что позволяет эффективно повторно использовать отходящее тепло. Пассажирский салон остается независимым и использует тепловой насос с подогревателем PTC.

Ключевые преимущества

• Продуманная и надежная технология
• Снижение риска технического обслуживания
• Сбалансированное использование отработанного тепла
• Экономически эффективная конструкция системы

Репрезентативные модели

• P7i
• G6
• G9

---

Ли Авто | Система с двойным тепловым насосом для электромобилей с увеличенным запасом хода

Компания Li Auto разработала решение по управлению температурным режимом специально для электромобилей с увеличенным запасом хода (REEV).

Система сочетает в себе отходящее тепло от расширителя запаса хода с управлением температурой аккумулятора и электропривода. Двойные тепловые насосы независимо обслуживают аккумуляторную батарею и пассажирский салон, а отходящее тепло двигателя обеспечивает дополнительный обогрев в очень холодную погоду, сокращая необходимость использования PTC-обогревателей.

Ключевые преимущества

Отличная производительность при таких низких температурах, как-25°С
Уменьшена потеря дальности зимой.
Выдающийся комфорт пассажиров
Оптимизирован для приложений REEV

Репрезентативные модели

• Л7
• Л8
• Л9
• МЕГА

Сравнение основных решений по управлению температурным режимом

Автопроизводитель	Уровень интеграции	Основная технология	Низкотемпературная производительность	Типичные применения
Тесла	Полная интеграция	Коллектор хладагента + прямое охлаждение батареи/нагрев	★★★★★	Премиальные электромобили
БИД	Полная интеграция	Интегрированный модуль «восемь в одном»	★★★★☆	Электромобили массового рынка
XPENG	Региональная интеграция	Общие контуры охлаждающей жидкости + многоходовые клапаны	★★★★☆	БЭМ среднего класса
Ли Авто	Полная интеграция	Двойные тепловые насосы + рекуперация отходящего тепла для увеличения запаса хода	★★★★★	Премиальные REEV и BEV

---

Заключение

Управление температурным режимом стало одной из наиболее важных технологий в современных электромобилях. Это не только система кондиционирования салона, но и интеллектуальная система, которая управляет обогревом всего автомобиля, помогая повысить безопасность, продлить срок службы аккумулятора, оптимизировать энергоэффективность и улучшить впечатления от вождения.

Поскольку технология электромобилей продолжает развиваться, управление температурным режимом переходит от автономных подсистем к высокоинтегрированным интеллектуальным архитектурам. Тепловые насосы, рекуперация отходящего тепла и интегрированные системы управления температурным режимом уже сегодня переопределяют эффективность транспортных средств, а будущие инновации, такие как термоконтроль на основе искусственного интеллекта и управление энергопотреблением в масштабе всего автомобиля, еще больше повысят производительность и устойчивость электромобилей.

В GUCHEN мы стремимся совершенствовать технологию управления температурным режимом электромобилей посредством надежных и эффективных интегрированных решений. От управления температурой аккумуляторов до комплексных тепловых систем для легковых автомобилей, коммерческого транспорта и аккумуляторных систем хранения энергии — мы помогаем производителям улучшить производительность систем, энергоэффективность и долгосрочную надежность.