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節能與新能源汽車年鑒18-10-3106:50一、項目背景為了進一步的減少污染以及改善歐洲市場上汽車燃油經濟性，歐洲環境署在2014年4月24號宣布了針對歐洲汽車工業的最新的二氧化碳排放法規。2015以及2021年的目標相對于2007年分別要減少18%和40%。如果換算成油耗，2015年的二氧化碳排放限值相當于每百公里5.6升汽油或者4.9升柴油。2021年的二氧化碳排放限值相當于每百公里4.1升汽油或者3.6升柴油。美國新能源法，要求美國汽車行業在2020年前，把汽車燃油效率提高40％。按照中國的法規CAFC，2015應當達到的目標是每百公里6.9升燃油，計劃在2020年達到每百公里5升燃油。發展混合動力與純電動等新能源汽車被認為是解決未來減少二氧化碳排放及提升燃油經濟性的重要途徑。目前，國內外的新能源汽車的銷量也在不斷攀升。2017年，全球電動汽車銷量達到了122萬輛，較2016年的77萬輛增長了58%。動力電池作為純電動與混合動力汽車關鍵部件，其技術發展一直影響著新能源汽車的發展，目前為止，鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率小、無記憶效應和綠色環保等特點，在電動車和混合動力車上得到了大規模的應用。鋰電池的最佳工作溫度范圍為20～30℃。低溫時電池容量較低，影響其使用性能。高溫時電池循環壽命大大縮短，溫度過高時還會產生安全問題。再者，鋰離子電池在低于0℃充電時也存在著安全隱患。對動力電池系統來說，電芯及電池模組的一致性是至關重要的。而電池在使用過程中不可避免的要產生熱量從而導致電池溫度升高。由于電芯或電池模組的位置不同，散熱情況不同，從而導致其溫度不同。溫度的不同又反過來導致電芯及模組的性能不一致。對電池包進行熱管理，使其盡量能在最佳工作范圍工作，提高其一致性，延長其使用壽命，避免安全問題等等，都是非常必要的。因為電池在不同溫度下的熱耗率（每產生1kW·h的電能所消耗的熱量）是不一樣的，這是由于電池內部的化學反應與溫度是密切相關的。如果電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內部環境中運行，電池溫度將會顯著上升，從而導致電池組內部形成“熱點”，最終可能產生熱失控。而電池一致性一旦出現問題，對于整個電池組的壽命將會產生很大的影響。采用“冷卻液”對電池進行冷卻的方式，較風冷方式，能更好地提高電池組內的溫度一致性。而最終的熱量是通過電池冷卻器（電池冷卻器）傳遞到空調制冷劑，最終通過冷凝器散失到環境中去。一個典型的電池熱管理系統冷卻器主要包含Chiller、電池水冷板、低溫水箱。圖1.1 典型電池液冷系統二、項目主要研究內容和技術方案針對純電動車和插電增程式電動車的熱管理系統和部件，研發對象主要包括電池冷卻板、chiller冷卻器、以及低溫散熱器。研究內容主要包括以下幾個方面：1、針對關鍵冷卻換熱器部件，建立基本的開發能力電池冷卻板主要有口琴管與沖壓板兩種結構形式，其性能模擬主要依靠CFD的方法，對水冷板流體建模，來模擬冷卻液在水冷板內的流場，去除流動死角，優化流量分配，優化局部阻力損失，以達到性能與阻力的最優化。也可通過水冷板與電池包的整體建模，流固耦合，對整個電池模組及冷卻系統進行穩態或瞬態的傳熱模擬，實現電池模組溫度分布的最優化。水冷板的可靠性主要體現在耐壓能力上，特別是對于耐壓能力相對較弱的沖壓板式的結構形式，因此，方案設計階段充分憑借FEA的手段，對水冷板表面施加流體壓力，有效評估設計方案的承壓水平，指導結構設計的優化。Chiller冷卻器目的芯片或翅片是影響性能的關鍵零部件。對芯片或翅片的模擬分析，主要通過CFD的方式，獲得阻力與性能的綜合優化方案。另外，在充分性能試驗數據積累的基礎上，形成公司內部的性能數據庫后，并對經驗公式模型進行性能修正，可以實現Chiller性能的快速計算，產品的快速選型，方法可靠且效率較高，圖2.1所示為基于ε-NTU方法的Chiller性能計算過程。圖2.1 Chiller性能計算過程設計開發階段，Chiller可靠性的評判主要在于安裝支架承受振動后的強度問題，通過FEA分析，可以得到產品的模態或諧響應結果，有效評估產品支架強度，避免后期實際運行的失效。低溫水箱與發動機高溫水箱具有相似的結構，因此完全可以在開發過程中運用高溫水箱的開發經驗與手段，再配合特殊工況的性能驗證，基本上就能滿足低溫水箱的開發。圖2.2 基于Kuli的低溫水箱水路系統建模2、建立測試能力技術規范，并形成相關部件的試制能力針對電動汽車冷卻器，目前可在銀輪內部完成大部分的DV測試項目。同時該技術規范來自于客戶的一般技術要求，依據此規范所開發的冷卻器產品，可以滿足客戶的應用要求。工藝路線如圖2.3所示，銀輪目前已具備從原材料檢驗到產品終檢的一整套設備，整個生產線預計產能50萬套年。圖2.3工藝過程三、關鍵技術、技術創新點及取得的成果1、項目的關鍵技術包括關鍵部件的特性研究；部件熱管理系統需滿足的要求；關鍵部件設計制造；關鍵部件生產商；熱管理系統設計和集成優化；車用環境分析與控制。2、項目的技術創新點包括電動汽車冷卻器充分結合了電動汽車熱管理的特性，所開發的水冷板具有結構緊湊、可靠性好、性能好的優點；電池冷卻器在有限空間布局內達到了較高的集成度，產品緊湊性好；低溫散熱器運用了多流程、扁管打凸等技術手段，有效提升了散熱器的性能。四、項目效益及應用推廣前景目前水冷板已爭取到了廣汽、上汽、寧德時代等主機廠及電池生產企業的大部分項目，預計產值可達到1億元年。Chiller已爭取到了吉利、廣汽、比亞迪等主機廠的多數項目，并實現了部分項目的小批量生產，預計產值可達到5000萬元年。低溫散熱器也爭取到了廣汽、上汽、吉利等客戶的大量項目。同時這些冷卻器產品目前還在積極爭取的項目非常多，隨著電動汽車的快速發展，各大主機客戶對于電動汽車平臺的不斷拓展與開發，產量不斷擴大，相信在未來3~5年內，電動汽車冷卻器業務還將迎來很大的增長，預計未來3~5年內將達到3~5億元年的銷售規模，市場前景非常廣闊。責編：節能與新能源汽車年鑒節能與新能源汽車年鑒最近更新：18-10-3106:50簡介:節能與新能源汽車行業官方權威性工具書

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