撰文 / 王锋军（北汽福田工程研究总院热管理开发所所长）编辑 / 王雨竹
排版 / 雪梅
“一体化热管理构建的目标对新能源汽车动力电池利用率、整车经济性、车舱热舒适性及运行安全可靠性具有重要意义。”北汽福田工程研究总院热管理开发所所长王锋军说。
王锋军是在11月8日上午在昆山开幕的2024第九届新汽车技术合作生态交流会（NAT-CES 2024)上做出此番表述。
北汽福田工程研究总院热管理开发所所长王锋军
2024第九届新汽车技术合作生态交流会主题是“平衡与突破”，这是在中国新汽车产业发展努力突破内卷环境下举行的汽车行业重要会议。
此次交流会，上百位中国主流车企研发、采购领导人，数百家主流新汽车供应链企业家，齐聚一堂，主零面对面，行业交流、技术探讨、企业赋能、产业对接，持续构建新汽车技术合作生态圈。
王锋军是作为主流车企研发领导人，针对当下汽车热管理系统发表了上述主题演讲。
他的演讲分为商用车热管理的发展趋势、商用车热管理的4大趋势、商用车热管理的发展前景以及对于商用车热管理发展的建议与意见等4个方面。
在演讲的一开始，他就提出了热管理概念的基石与目标。他说：“无论乘用车还是商用车，整车热管理的概念都基于系统集成的思想，旨在通过优化整车控制和热量分配来提升车辆的安全性、可靠性、舒适度以及能源效率和经济性。”
在他看来，实现这一目标的方法包括仿真分析、计算模型、实验验证以及系统的匹配与模块化集成。
具体来说，整车热管理的目标可分为三个维度：首先，整车性能主要追求四个目标——可靠性、动力性、舒适性和经济性。其次，系统目标聚焦于CAE分析、样车的制造与整车试验、工装车的生产和整车台架及道路试验。最后，商用车的技术发展趋势呈现4大特征，即新的“四化”：功能的一体化、控制的智能化、结构的模块化和绿色低碳化。
王锋军提出，这些目标对新能源汽车动力电池利用率、整车经济性、车舱热舒适性及运行安全可靠性具有重要意义，能够确保安全、高效、舒适和制冷效果。其管理对象包括动力系统、电池模块、电控模块、空调系统及车身系统的热管理。
接下来，他从构建策略和控制策略来介绍一体化热管理。
一体化热管理的构建策略包含四个方面：建立精确的子系统控制导向的热模型，进行关键零部件热耦合影响的量化分析，挖掘与热相关的潜力利用，实现一体化热管理构架下软硬件的对接与统筹、构建全局热管理系统对接策略。这涉及到空调系统、电池包、电堆、发动机、电机及逆变器等组件之间的能量耦合关系。
一体化热管理的控制策略包含四个方面：重视车辆热管理的整体控制、优化电机与电池的能量管理、关注核心零部件的温度控制、强化新能源汽车的安全性与电池热管理。
王锋军提出，在一体化热管理架构方面，商用车企通常采用纯电动的一体化架构、逐步引入热泵系统的一体化架构、混合动力系统架构以及燃料电池热管理架构几种形式。
结构模块化在商用车领域正变得越来越重要，随着模块集成度的要求不断提高，企业的目标是尽可能将通用模块集成化，以适应不同平台和技术路线的需求。
他分享道，主要的集成方向包括大型阀门和换热器控制的集成、冷热系统的集成、空调箱总成的集成。它们能显著提升商用车的控制策略灵活性和适应性。
最后，对于商用车热管理系统的发展，王锋军总结道：“我们认为商用车的特点是多技术路线，多工况场景也是多评价维度，与乘用车有点差异。整车系统集成能力、平台模块规划能力、供应链管控能力以及市场推广定位能力有很大差异。”
因此，他认为应推动新能源汽车热管理能效评价，从不同的技术路线、不同的工况场景对整车的效能、性能建立多维度的评价标准。其次，应建立跨领域、跨学科的合作机制，加强热管理技术与材料人工智能领域合作，建立软硬件升级，结合智能化技术实现主动的热管理的智能控制。第三，应提高整车厂与热管理核心部件企业的技术衔接与产业融合，提高供应链的技术创新与专业性。最后，应加强不同热管理技术性能评价的标准，设计检验的标准以及相应的实验检测的软硬件，建立符合国情热管理标准，并且形成国际化的标准，帮助商用车企业走出国门。
王锋军在演讲前，还与许多中国主流车企研发、采购领导人，以及主流新汽车供应链企业家见面，并参观了同期举行的产品与技术展示。
主题演讲之后，当天下午的交流会举行了热管理系统专场的圆桌讨论。围绕“新汽车热管理系统技术前沿”，众多行业嘉宾进行了深入、专业的讨论。
为期两天的2024第九届新汽车技术合作生态交流会由世界新汽车技术合作生态协会主办，轩辕之学新供应链学院、中国汽车产业出海协作会为协办单位。
NAT-CES 2024的前身是中国汽车供应链峰会，经过长达9年的发展演变，已经成为中国新能源智能网联汽车产业年度交流盛会，标志着中国新汽车技术合作生态交流平台升级启航。
此次交流会是专业会议、技术展示和铃轩盛典三位一体的中国汽车产业主零交流重要活动，包括2大行业专场、8大技术专场，1场产品与技术展示、1场主零交流之夜和1场铃轩奖盛典。供应链优秀企业代表和主机厂相关负责人围绕动力系统、底盘系统、智能驾驶、智能座舱、热管理系统、车用芯片、轻量化与新材料，以及主被动安全等8个方面举行专场会议，就行业技术趋势发表主题演讲并进行圆桌讨论。
以下是王锋军的演讲实录，此处有删减。
各位领导、嘉宾，大家好！非常荣幸能给大家分享我们在商用车汽车热管理方面的思路和展望，也希望大家多多指导，让商用车企业的热管理跟乘用车企业的热管理一样走上更健康、发展更快捷的通道。
接下来，我将从四个方面进行阐述：商用车热管理的发展趋势、商用车热管理的四大趋势、商用车热管理的发展前景以及对于商用车热管理发展的建议与意见。
无论是乘用车还是商用车，整车热管理的概念都是基于系统集成的思想，旨在通过优化整车控制和热量分配来提升车辆的安全性、可靠性、舒适度以及能源效率和经济性。实现这一目标的方法包括仿真分析、计算模型、实验验证以及系统的匹配与模块化集成。
整车热管理涵盖了动力系统、电池模块、电控模块、空调系统以及车身系统的热管理。实现这些管理的主要手段包括仿真分析和实验验证。
整车热管理的目标可以从三个维度考量：首先，在整车性能上，主要追求四个目标——可靠性、动力性、舒适性和经济性。其次，系统目标则聚焦于CAE分析、样车的制造与整车试验、工装车的生产和整车台架及道路试验。最后，商用车的技术发展趋势呈现四大特征，这已成为行业的共识，即新的“四化”：一是功能的一体化，涉及能量管理系统匹配和热管理功能的统筹集成；二是控制的智能化，涵盖工况场景切换、能量分配的智能化控制及控制策略的自学习标定；三是结构的模块化，包括零部件结构集成、零部件规格的模块化以及控制策略的平台化；四是绿色低碳化，具体表现为热泵技术的应用、新型环保制冷剂的使用、高效能换热模块的研发以及智能化节能控制的实施。
一体化热管理构建的目标对新能源汽车动力电池利用率、整车经济性、车舱热舒适性及运行安全可靠性具有重要意义。安全性目标是除霜除雾；动力性目标是确保电机电控系统的高适用功率，防止性能下降或击穿；电池管理的重点在于保护电化学参数，确保输出功率，并提高电控系统的散热效率；续航能力目标是通过优化空调系统能耗，提高性能系数，延长整车续航里程；舒适性目标是提供良好的空调系统热舒适性；耐久性目标是通过优化温度平衡，减少电机绝缘损伤，延缓电池老化和容量衰退。
热管理的目标是确保安全、高效、舒适和制冷效果，其管理对象包括动力系统、电池模块、电控模块、空调系统及车身系统的热管理。在性能方面，需关注水温、油温、气温、电池温度及其温差，确保热部件的保护，实现除霜除雾和供暖功能，同时控制油耗、电耗，保障动力性和充电效率。应用场景涵盖混合动力车、纯电动车及氢燃料电池车的充电放电过程，尤其在高速爬坡等特殊工况下提供有效的热保护。此外，还需确保乘员舱内的良好降温效果。
一体化热管理的构建策略包含四个方面：建立精确的子系统控制导向的热模型、进行关键零部件热耦合影响的量化分析、挖掘与热相关的潜力利用、实现一体化热管理构架下软硬件的对接与统筹，构建全局热管理系统对接策略。这涉及到空调系统、电池包、电堆、发动机、电机及逆变器等组件之间的能量耦合关系。
一体化热管理的控制策略包含四个方面：重视车辆热管理的整体控制、优化电机与电池的能量管理、关注核心零部件的温度控制、强化新能源汽车的安全性与电池热管理。具体控制上，涉及乘员舱和电池的热管理，根据工况和环境变化调整。输出方面，包括电机温度、冷却水流量等参数，以及充电装置中工业元器件的状态，确保能量流和控制流的有效管理。
功能一体化中，仿真分析至关重要，它基于零部件的仿真模型建立，实现数据交互。完整的零部件仿真数据体系包括数据流、模型库、机械库和控制库模型件的构建，以及专业的后处理系统，例如使用三维CFD软件进行联合仿真。
一体化热管理架构方面，商用车企通常采用以下几种：纯电动的一体化架构，逐步引入热泵系统的一体化架构，混合动力系统架构，以及燃料电池热管理架构。后者因包含电堆而比其他架构更为复杂，涵盖电机电控、座舱、电池、电堆的热管理系统，每个系统都实现了模块化和控制策略的平台化。
功能一体化的策略主要包括底层的24个决策处理机制，应用层则主要由传感器和控制执行器件构成，负责传感器数据的采集与处理，座舱舒适性的调节，动力总成的热管理控制策略，集成部件的精准控制策略以及各系统间的协调管理，体现了系统的一体化思想。
控制智能化极为关键，具体包括热害控制、远程控制、控制算法和能量管理。热害控制方面，针对快速充电过程中可能出现的失控情况，及时启动空调系统，配合电池温控系统快速降温，并实时监测电池老化状况。远程控制则涉及车辆报警等功能。控制算法采用PID反馈控制、模型预测控制、5G技术和自学习技术，综合考虑用户需求等因素。能量管理则运用先进的算法和控制策略，实现按需供给的精细化管理，动态调整系统工作状态，根据车辆行驶状态和外部环境等条件，精细控制空调系统的能耗。
此外，智能化控制还包括用户体验和AI智能化控制。例如，通过座舱监控系统、智慧学习和自学习系统，以及AI控制生成的AI模式，软件可自动开发模式，结合车联网大数据应用，针对座舱舒适性和功能进行深度学习和自适应调整，从而提升用户体验。
结构模块化在商用车领域的重要性日益凸显，随着模块集成度的要求不断提高，我们的目标是尽可能将通用模块集成化，以适应不同平台和技术路线的需求。主要的集成方向包括大型阀门和换热器控制的集成、冷热系统的集成、空调箱总成的集成，这四大集成能够显著提升商用车的控制策略灵活性和适应性。
结构模块化的核心在于将相似功能的部件集成，例如风暖与水暖PTC的集成、压缩机与PTC的集成，主要目的是集约高压控制部件的功能。此外，硬件集成正从分布式向集中式发展，例如热管理控制器从原先的分布式热管理控制器逐渐整合到域控制器中，这对于优化整个控制链路至关重要。
在绿色低碳化方面，商用车企业正在密切关注行业发展趋势，选择最符合终端客户和整车厂需求的技术路线。这一选择受到多种因素的驱动，包括法规驱动、性价比驱动以及性能驱动。当前，R290和二氧化碳作为制冷剂被广泛讨论，尤其是R290在今年的应用较多，仪达公司也展示了相关样品。这两种制冷剂的选择，一方面受到法规的推动，另一方面则是因为它们的性价比优势。R290在低温工况下的性能表现优异，成本较低，且具有显著的节能效果，因此其发展方向值得期待。
二氧化碳制冷技术在低温工况下具有技术优势，但也面临系统压力高、成本问题和供应链瓶颈等挑战。这些问题对于商用车尤为重要，供应链短缺可能导致成本增加，影响整车经济性。
电池的热管理包括外部加热和内部加热。电池充换电效率低会导致续驶里程减少，引发里程焦虑，尤其在商用车承载负荷较大时，影响更为显著。电极极化会导致充放电效率降低，充电时间延长，甚至无法充电，这不仅影响使用便利性，还可能带来安全隐患，并缩短电池循环寿命。
电极加热技术主要有液热和全天候电池自加热。这些技术的特点包括恒温速率、自控温度、对流热、热传导以及基于电机加热等。这些性能指标直接影响电池热管理技术的发展方向。
在新技术的探索与应用方面，从零部件、系统到整车层面，有许多值得行业同仁共同研究和挖掘的领域。例如，节能玻璃的有效利用，虽然热管理和车身不属于同一个范畴，但它对整个能耗的贡献很大。PWM电控冷却风扇和无刷风机的应用，以及高效的管路、变排量压缩机、高效油冷器的研究，都是提升系统能效的关键。混合动力车的变速箱需要油冷气做热管理支撑，发动机高效冷却水泵的应用，包括高压水泵的应用，以及基于48V无刷风扇的冷却模块集成设计和48V电池冷却器的应用，智能电控硅油风扇技术，都能进一步优化冷却效果。
此外，发动机用高效散热器、分层温度控制的空调箱、基于电控控制的热电转换发动机余热回收研究，以及冷却水道低阻技术应用、发动机结构优化升级研究、过冷式冷凝器的研究，主动排气的余热回收技术，一体式空调技术和空气净化技术，也是重要的研究方向。
车内外循环控制策略，特别是在超低温环境下的空调系统，发动机舱气热模型构建及散热性能提升分析，新能源汽车电动热泵空调系统、集成式进气冷却系统，整车隔热性、密封性，保温材料以及余热在卡车上的应用，都是未来发展的重点。在法规方面，主要关注《蒙特利尔议定书》以及相应出口国家的排放要求。
以上是我对商用车发展部分的展望。对于商用车发展，我们认为商用车的特点是多技术路线，多工况场景也是多评价维度，与乘用车有点差异。整车系统集成能力、平台模块规划能力、供应链管控能力以及市场推广定位能力有很大差异。因此，推动新能源汽车热管理能效评价，从不同的技术路线、不同的工况场景对整车的效能、性能建立多维度的评价标准迫在眉睫。其次，还应建立跨领域、跨学科的合作机制，加强热管理技术与材料人工智能领域合作，建立软硬件升级，结合智能化技术实现主动的热管理的智能控制。第三，应提高整车厂与热管理核心部件企业的技术衔接与产业融合，提高供应链的技术创新与专业性。最后，加强不同热管理技术性能评价的标准，设计检验的标准以及相应的实验检测的软硬件，建立符合国情热管理标准，并且形成国际化的标准，帮助商用车企业走出国门。
我的演讲到此结束，感谢大家！
