混動和純電動時代的座艙和電池加熱方案,聊博格華納高壓液體加熱器

混動和純電動汽車越來越受到市場的青睞,然而部分車型動力電池的性能表現卻差強人意。主機廠經常會忽略一個問題:目前很多新能源車上只裝配了電池冷卻系統,而忽視了加熱系統。在低溫狀態下,動力電池的鋰離子活性會大幅度降低,而且電解液的粘度急劇增加,導致電池的性能表現大大下降,也會直接影響電池的使用壽命。


博格華納一直致力於為內燃機、混合動力和電動汽車提供清潔高效驅動系統解決方案,在熱管理領域推出豐富的產品組合。考慮到後內燃機時代,汽車電池包加熱方案的重要性,針對上述痛點,博格華納推出了新型高壓液體加熱器(HVCH)。其中蘊藏著什麼技術亮點,讓我們揭開它的神秘面紗吧。

熱泵or高壓液體加熱


在介紹具體產品之前,咱們先來聊聊技術路線的事兒。目前而言,比較主流的電池包加熱方式有兩種:熱泵和高壓液體加熱。基本上主機廠面臨二選一的抉擇。


以特斯拉為例,Model S電池包採用的是能耗較高的電阻絲加熱,到了Model 3上卻取消了這一加熱形式,轉而用電機和電子電力系統的廢熱加熱電池。採用50%水+50%乙二醇為介質的電池加熱系統。這一方案也被越來越多主機廠接受,已有較多新項目正處於量產前的準備階段。

當然,也有選擇熱泵加熱的車型,寶馬、雷諾等是這一方案的擁躉。也許在未來,熱泵會佔據一定的市場份額,但在技術還不成熟的當下,熱泵加熱有其顯而易見的硬傷:熱泵在環境溫度較低時,搬熱能力較低,不能快速升溫制熱。下圖可以清晰地瞭解兩種技術路線的優缺點。

混動和純電動時代的座艙和電池加熱方案,聊博格華納高壓液體加熱器

綜上,博格華納認為,現階段,主機廠解決冬季電池加熱痛點的首選就是高壓液體加熱。

脫離內燃機的時代,HVCH解決兩大痛點


既能在沒有發動機熱量的情況下保持座艙溫暖,又可調節動力電池組的溫度,確保其高效率運作,這是混動和電動車熱管理的兩大痛點。博格華納通過高壓液體加熱器(HVCH)解決上述問題。

在不久的將來,汽車熱管理系統將逐漸與內燃機分離,大部分混合動力汽車將脫離內燃機熱量,直至在純電動汽車中徹底分離。因此,博格華納開發高壓液體加熱方案,宗旨就是滿足新能源車迅速產生熱量的高性能系統對於熱管理的需求。目前,博格華納已經獲得歐洲某一流汽車製造商和亞洲某主要汽車廠商的高壓液體加熱器大批量訂單,已於2020年開始生產。

HVCH的三大亮點


超緊湊設計,使用壽命提升:新型高壓液體加熱器採用超緊湊的模塊化設計,熱功率密度高。包裝尺寸和整體質量的減重,也讓其有更好的耐用性,使用壽命延長,後膜加熱元件的使用壽命長達 1.5萬小時或更久。

混動和純電動時代的座艙和電池加熱方案,聊博格華納高壓液體加熱器

得益於模塊化的設計,電源高度靈活並採用冷卻劑接通裝置,還可選配 800 V 快速充電。

更小的功率損耗,更快速的響應時間:HVCH採用博格華納最新的厚膜元件(TFE)技術,加熱元件完全浸沒於冷卻劑中,因而能實現最小的功率損耗。該技術通過在電池組及電池內部保持均衡的溫度來提高電池能量表現。

功率損耗降低的同時卻帶來了效率的提升。由於HVCH的熱質量較低,因而具有極高的熱功率密度和快速響應時間,電池耗用較少,從而延長汽車電池的續航里程。此外,該技術還支持直接溫度感測功能。

提供雙版本,靈活應對需求:HVCH目前提供單板和雙板加熱器兩種版本,兩者都集成於堅固的鋁製外殼中,具有出色的電磁屏蔽。單板加熱器僅負責電池熱管理或座艙加熱功能之一,性價比高;雙板加熱器則可同時勝任兩項任務,並且其傳熱表面比單板加熱器大80%左右。

混動和純電動時代的座艙和電池加熱方案,聊博格華納高壓液體加熱器

此外,針對不同的車型,HVCH有不同的規格,功率範圍3千瓦至10千瓦,適用的電源電壓為180伏到800伏。為防止設備過熱,系統會在出現故障時自動關閉。


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