
随着电动卡车的普及,除了关注三电系统之外,热管理系统也成为整车竞争的焦点。何为电动卡车的热管理系统?具体的工作原理是什么?能给用户带来哪些价值?

某品牌电动轻卡的热管理系统
什么是热管理系统
通常,电动卡车有两套热能管理系统。
1、散热系统。电动卡车的电机、电池、电控在工作当中都会产生大量的热量,每个零部件都有自身的工作温度范围,一旦超标会造成整车性能下降和硬件不可逆损伤。例如:电机会出现高温限扭和磁铁退磁,电池(工作温度0—40摄氏度,最佳工作温度20—30摄氏度)有自燃风险,电控则会损坏内部的电子元器件。因此就需要为电机、电池、电控安装一套冷却系统,通过水泵驱动冷却液形成循环水路,对以上零部件进行散热,最后通过散热器(安装电子扇)进行散热和降温,最终将电机、电池、电控保持在最佳工作温度。

电机在工作当中发热,是热管理系统主要的热能来源
2、空调系统。为了提升驾驶室的舒适性,让司机和乘员在最舒适的温度下驾驶和乘坐,就要匹配空调系统。在柴油卡车当中,制冷的空调压缩机安装在发动机上,在高速行驶当中功率消耗比例很低,甚至低于开窗导致的风阻功率增加;制热的暖风则是利用发动机的余热,在高速行驶时不会增加油耗。而电动卡车上制冷的空调压缩机有独立的电机驱动,功率在1.2kW左右;制热则使用PTC进行加热,功率在3—5kW。

电池的循环冷却水进出口
之前,这两个系统相互独立,存在很大的热能浪费。整车企业将散热系统和空调系统进行整合,开发出热管理系统,通过对所有的热能进行统一管理和充分利用,从而降低能耗。目前在电动卡车领域,热管理系统已经形成了模块化。

热管理系统将三电余热、空调热量进行相互交换,统一管理
热管理系统的工作原理
热管理系统的关键零部件是热泵,可以对电池、电机、电控产生的热量进行回收,再通过空调系统为驾驶室供热,提升驾驶室的热舒适性,多余的热量再通过散热器进行散热。热泵消耗的电量仅为PTC的25%,能够节约75%电量。在寒区,当电池温度下降到零下10摄氏度,电池的充电效率大幅下降,使用PTC对散热系统的冷却液进行加热,再通过水泵形成循环水对电池进行升温。当电池温度在0摄氏度以上,达到电池的充电温度后,充电效率会达到正常状态。根据统计,热管理系统能够提高低温下充电效率30%以上。在寒区,当电池温度在零下10摄氏度,电池放电功率会下降,强行使用会缩短电池的寿命。驾驶员在出发前15分钟,可以通过电动卡车APP软件,远程对电池进行预热。当电池温度达到0摄氏度之后,车辆可以正常驾驶。

电动空调压缩机
热管理系统带来的价值
1、冬季低温环境供暖。北方冬季的温度很低,车辆驾驶室必须开启暖风。热管理系统能充分利用电机、电池、电控产生的余热对驾驶室供热,其制热效果高于PTC,提升了热舒适性。目前,电动轻卡的PTC功率为3—4kW,每天行驶5个小时、驾驶室温度达到26摄氏度,则需要消耗20kWh电量左右。100kWh电动轻卡在SOC100%—20%情况下,热管理系统比单独使用PTC的续航里程可提升25%。因此,热管理系统给客户最大的价值是在冬季可降低电耗、增加续航里程。
2、寒区冬季充电。北方冬季夜晚的温度能降到零下10摄氏度以下。热管理系统有电池液热功能,可以对电池进行加温,当电池温度超过0摄氏度,电池的充电效率大幅提升。
3、冬季电池预热。电池在零下10摄氏度时放电功率下降,车辆只能低速行驶。通过APP提前开启电池液热功能,将电池的温度提升到0摄氏度,就能保证车辆正常行驶。

某品牌电池采用直冷,即空调的冷媒对电池进行散热
4、提升电池的散热效果。随着大容量、高倍率(2C)的电池普及,电池在充电、行驶当中的发热量增大,则需要进一步提升电池的散热效果。因此,某些企业开发出了“直冷”技术,使用空调系统的冷媒直接对电池进行散热。由于电池自身温度和冷媒的温差很大,因此散热效果能大幅提升,可以将电池的温度保持在20—30摄氏度的最佳工作温度。
热管理系统解决了电动卡车在北方寒区的很多痛点问题,还可以有效降低电耗。但也会相应增加整车购置成本,平均在6000元左右。是否选择匹配热管理系统的车型,则需要用户根据车辆使用的区域来做出判断。

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