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不是所有內(nèi)容都對你有幫助，但我相信一定有值得你吸收的內(nèi)容，因為都是經(jīng)過深思及篩選出來的有價值的內(nèi)容，最重要是一字一段碼出來的。記得最后點關(guān)注，并√星標，以便及時獲取我的推送。 華為TMS熱管理系統(tǒng)發(fā)布至今，有半年之久，我一直關(guān)注這個高精尖系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用情況，不過可惜，查了好久，只見有發(fā)布信息，未見整車應(yīng)用，包括現(xiàn)在已上市的北汽極狐、賽力斯智選兩款車型，有信息表明TMS系統(tǒng)要在2022年量產(chǎn)。當然有朋友知道更多的內(nèi)容的可以文后留言，互相學習。 因為本文較長，先闡述下華為TMS熱管理系統(tǒng)的技術(shù)亮點，我們帶著闡述對象去解讀各技術(shù)及其深層次的內(nèi)容。 一體化設(shè)計 傳統(tǒng)熱系統(tǒng)方案中，電驅(qū)、電池、乘員艙獨立管理，協(xié)同性差，導(dǎo)致整體功耗偏高、體驗差。華為TMS通過一體化極簡架構(gòu)設(shè)計，打通電驅(qū)、電池、乘員艙等領(lǐng)域，并降低熱泵低壓側(cè)不可逆損失，實現(xiàn)整體能耗最優(yōu)、體驗最佳。 兩個集成 部件集成：華為TMS將傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)中12個部件集成為一體，采用基板替代原有的互通管路，實現(xiàn)熱管理系統(tǒng)管路數(shù)量降低40%，易于安裝和維護。 控制集成：壓縮機、水泵等關(guān)鍵部件的控制系統(tǒng)全部集成至EDU（Electric Drive Unit ），大幅降低部件電控故障率，同時便于系統(tǒng)智能化及全生命周期診斷維護。 三大提升 能效提升：通過極簡的水源架構(gòu)以及高度集成，降低系統(tǒng)流阻和控制復(fù)雜度，將熱泵系統(tǒng)最低工作溫度由業(yè)界的-10℃降低至-18℃，相比傳統(tǒng)非熱泵方案能效比提升至2倍。 標定效率提升：業(yè)界首創(chuàng)智能自標定算法，通過自動評價、自動參數(shù)優(yōu)化代替人工標定，將標定周期從傳統(tǒng)的4個月降低至1.5個月，標定周期縮短60%。 體驗提升：通過車輛數(shù)據(jù)上報、大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)智能熱舒適性控制、智能空氣管理、智能預(yù)測性維護，大幅提升用戶體驗。 實際上這些概念并不是最新，早在華為涉足汽車領(lǐng)域之前，我們在實際開發(fā)過程中，都想過這些問題，也調(diào)研過，但主機廠與零部件公司在執(zhí)行力方面還是有欠缺，導(dǎo)致只停留在想法層面。 Anyhow，華為現(xiàn)在是干出來，也算是行業(yè)的標桿了。下面我們圍繞這些技術(shù)亮點深層次的展開。 熱管理系統(tǒng)作為整車子系統(tǒng)中一個重要組成部分，從傳統(tǒng)車到現(xiàn)在的新能源車，重要程度被不斷放大，其主要原因在于國家對能耗要求的越來越高及客戶對續(xù)航里程的焦慮，導(dǎo)致主機廠1km必爭的局面，于是大家千方百計利用新技術(shù)、新零件去提高熱效率。而熱管理作為整車能耗較高的模塊之一（冬天開空調(diào)的情況下，整車續(xù)航將降低30%的續(xù)航），也必然成為主機廠、零部件公司關(guān)注的重點。 說到傳統(tǒng)車與新能源車，我們看下其熱管理的不同。通常我們說空調(diào)和熱管理是兩個概念，但是這二者又密不可分，所以有時統(tǒng)稱為熱管理。 傳統(tǒng)車中熱管理負責的“管理”零件較少，主要包括發(fā)動機及其附件、傳動系及乘客艙內(nèi)的熱舒適性。而新能源車，增加了電池、電機、電控這三大電機電子電器相關(guān)零部件。當然現(xiàn)在隨著智能駕駛的發(fā)展，更多的硬件參與其中，也給熱管理增加了很多負擔。 概括來說，傳統(tǒng)車熱管理系統(tǒng)=動力系統(tǒng)熱管理（發(fā)動機、變速箱）+駕駛艙空調(diào)系統(tǒng)；新能源車熱管理=電池熱管理+汽車空調(diào)系統(tǒng)+電驅(qū)動及電子功率件冷卻系統(tǒng)。 （1）電池熱管理：電池溫度是影響其安全及性能的關(guān)鍵因素（最佳工況溫度在 20-35℃），過高或過低（低于 0℃）對電池的壽命存在負面影響。在電池充放電過程中，溫度過低可能造成電池容量和功率的急劇衰減以及電池短路；溫度過高則可能造成電池分解、腐蝕、起火、甚至爆炸。動力電池系統(tǒng)需配合復(fù)雜的電池熱管理，為完全新增部分。 （2）汽車空調(diào)：對于制冷，新能源車與傳統(tǒng)車原理相近，差異在兩點，一是傳統(tǒng)車壓縮機可由發(fā)動機驅(qū)動，而電動車由于動力源變?yōu)殡姵匦枋褂秒妱訅嚎s機；二是聯(lián)結(jié)方案上，傳統(tǒng)車動力系統(tǒng)與空調(diào)制冷過程較獨立，而電動車電池與空調(diào)冷卻系統(tǒng)通常聯(lián)結(jié)。對于制熱，傳統(tǒng)車空調(diào)系統(tǒng)加熱借助發(fā)動機的余熱，電動車需借助 PTC 加熱（冬季使用續(xù)航受較大影響），未來制熱效率更高的熱泵系統(tǒng)是趨勢。 （3）電驅(qū)動及電子功率件熱管理：在新能源車高電壓電流運作環(huán)境、智能駕駛技術(shù)日益復(fù)雜背景下，電機電控及電子功率件等耐受溫度低的部件對散熱要求高，需額外添設(shè)冷卻裝置。 在新能源車出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)燃油車發(fā)展幾十年，熱管理的發(fā)展，停留在冷媒選型、余熱再利用、壓縮機選型（變排量、定排量、渦旋等）等技術(shù)領(lǐng)域，直到電動車的出現(xiàn)，出現(xiàn)了向熱泵系統(tǒng)、高壓PTC等新技術(shù)，才推動熱管理技術(shù)有了大的突破。 當然有人會問，即便新能源車出來，傳統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)難道就不能繼續(xù)用了？ 當然可以，至于為什么會有這些新技術(shù)，就回歸到了新能源車出現(xiàn)的本質(zhì)問題，節(jié)能減排，國家能源戰(zhàn)略。使用電動代替然后之后，就沒有發(fā)動機，自然就會想到用電來產(chǎn)生熱，于是有了PTC，PTC 系統(tǒng)的原理是利用電阻熱效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為熱能，但存在加熱效率低、功耗大的缺點，在低溫環(huán)境下嚴重影響汽車續(xù)航，而熱泵系統(tǒng)制熱效率、功耗均優(yōu)于PTC，其基本原理是將熱量從低位熱源向高位熱源轉(zhuǎn)移的加熱方案，根據(jù)華為數(shù)據(jù)，熱泵系統(tǒng)的續(xù)航能力比PTC 系統(tǒng)高10%，700km續(xù)航的電動車，可以優(yōu)化提升70km，大概10度電了，熱相對于傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)，可以提高30%，即30度電，是不是很牛呀。 PTC與熱泵系統(tǒng)的對比 所以熱泵系統(tǒng)是新能源車時代的必然選擇。 熱泵系統(tǒng)怎么會帶來這么大收益呢？ 前已簡單述及，基本原理是將熱量從低位熱源向高位熱源轉(zhuǎn)移的加熱方案。相對于PTC利用電能轉(zhuǎn)換為熱來說，“搬運”要遠比這種轉(zhuǎn)換來的“省勁”。 詳細理解下，熱泵熱管理系統(tǒng)是由多個泵Pumps和閥Valves控制，但并沒有一種部件稱為熱泵Heat Pump。其被稱之為熱泵，因為熱泵系統(tǒng)具有類似水泵將水從低處搬運到高處的特性，整個熱泵系統(tǒng)可以把熱量從溫度低的地方搬用到溫度高的地方。例如在夏季，熱泵系統(tǒng)并不是把車外的低溫送進來，相反的是把車內(nèi)的熱量搬向車外。從而達到制冷效果。這也是通常我們所說的制冷空調(diào)系統(tǒng)，實在不理解的可以再去補充下空調(diào)制冷原理。 相應(yīng)的，在冬季制熱時，熱泵系統(tǒng)把車外的熱量送到車內(nèi)。那可能大家又要問了，車外零下幾十度的話也有熱量可以輸送進來嗎？熱力學中講的，即使是零下幾十度的溫度下還是存在熱量的。有熱量就可以被搬運。 那么熱泵系統(tǒng)到底要怎樣才能被應(yīng)用到汽車空調(diào)系統(tǒng)中呢？如下圖所示，熱泵系統(tǒng)就是通過電動壓縮機1將外部環(huán)境溫度中的熱量2吸取并輸送到車廂內(nèi)3進行制熱的過程。 具體的過程如下圖所示，1.熱量從環(huán)境中被吸取進熱泵系統(tǒng)，2.熱量被壓縮并被加熱，3.熱量被用來加熱車廂內(nèi)的冷空氣并使其升溫，4.加熱后的空氣被送入車廂內(nèi)，5.減壓后的熱量被轉(zhuǎn)化成低溫熱量排出車外。熱泵系統(tǒng)需要兼顧制熱和制冷兩種工況。制冷模式下的車內(nèi)蒸發(fā)器在制熱模式下用作冷凝器，相應(yīng)的制冷模式下的車外冷凝器在制熱模式下用作蒸發(fā)器。 費很大勁，我們把熱泵原理講清楚了。但落實到實際應(yīng)用中，這么多閥和零部件怎么去組合在一起工作呢？這就涉及到工程設(shè)計中的管路和眾多的接頭。 以寶馬i3純電動車熱泵系統(tǒng)為例，其原理如下。 而這一系統(tǒng)對應(yīng)的管路系統(tǒng)如下，當然這還只是空調(diào)制冷和制熱部分，涉及到電驅(qū)動、電器件的冷卻，需要更長的管路對接。因此集成化的設(shè)計，大大減少管路數(shù)與布置空間，同時也降低了設(shè)計工作量及出錯的概率。
由上述及，熱泵系統(tǒng)是未來新能源發(fā)展的必然趨勢，同時有比傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)復(fù)雜，環(huán)境適用性差等問題，可以總結(jié)，華為TMS熱管理系統(tǒng)是為了解決傳統(tǒng)熱管理的3大痛點，系統(tǒng)復(fù)雜、管路眾多，環(huán)境適應(yīng)性差（在-10℃以下無法使用），智能化程度低（標定等工作依靠人工）。
其硬件布局，（摘自網(wǎng)絡(luò)）：
一體化設(shè)計 TMS 采用一體化設(shè)計協(xié)同管理三大場域。整車熱管理主要涉及能量場、溫度場、流場三大場域，TMS 采用一體化的設(shè)計理念，分配和傳導(dǎo)乘員艙、電池、電驅(qū)等區(qū)域的熱能，提升整車熱量的綜合利用率；精細化控制乘員艙溫度分布，提升用戶舒適度；運用CFD 仿真技術(shù)，智能優(yōu)化車內(nèi)外流場，實現(xiàn)乘用艙精準送風。TMS 通過對三大場域的協(xié)同管理，能夠在全工作場景下實現(xiàn)能量效率、整體性能和用戶體驗的最優(yōu)化。 兩大集成 在部件域，TMS 將壓縮機、儲液罐、水閥、電子閥等12 個主要零部件集成為一體，以基板取代傳統(tǒng)的互通管路，實現(xiàn)管路數(shù)量降低40%，部件數(shù)量降低10%，裝配工作量降低60%。在控制單元域，傳統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)各部件由電子控制單元（ECU）單獨控制，TMS 將所有部件的控制單元集成于一個電子驅(qū)動單元（EDU），能夠有效降低系統(tǒng)故障率，便于維護、診斷各系統(tǒng)部件的生命周期，大幅提升熱管理系統(tǒng)可靠性。 三大提升 能效方面，TMS 通過極簡架構(gòu)設(shè)計及多通閥、新型翅片結(jié)構(gòu)等高性能部件，減少熱量損失及系統(tǒng)復(fù)雜度，將熱泵系統(tǒng)的最低工作溫度從-10℃改進至-18℃，能效比提升至傳統(tǒng)PTC 系統(tǒng)的兩倍。 標定效率方面，傳統(tǒng)人工標定方式涉及至少700 個部件參數(shù)和50 個外部輸入?yún)?shù)，標定工作復(fù)雜度高，耗費大量時間、人力、金錢；華為在TMS 上開創(chuàng)智能化自標定方法，通過專家經(jīng)驗庫預(yù)置參數(shù)+自動化標定評價體系+自動參數(shù)優(yōu)化及驗證體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工標定體系，能夠大幅提高標定工作的效率和準確度，將標定周期從120 天縮短至45 天。 用戶體驗方面，TMS 通過對用戶習慣、區(qū)域氣候、行駛情況等數(shù)據(jù)的收集、分析、建模、訓(xùn)練，實現(xiàn)對乘員艙溫度、風量、空氣質(zhì)量、過冷度等智能調(diào)節(jié)，并具備對整車冷媒、濾芯等關(guān)鍵部件的預(yù)測性維護功能，從而減少用戶操作量，提升駕駛和乘坐體驗。
真心講，這一二三也是歸納歸出來的順口語，工程化的語言比較多。說的直白一點，就是，系統(tǒng)化考慮能量場、溫度場、流場三大場域，把能集成到一起的閥和部件集成到一起了，減少管路布置與設(shè)計，提高容錯率，同時有效利用部件之間的熱量，提高智能化控制范圍，從而提升各方面性能及降低工程師的工作負荷，梳理一下，如下圖。
費這么大工夫做出這個高度集成化、智能化熱管理系統(tǒng)，那么在成本上又有多大收益呢？據(jù)相關(guān)機構(gòu)公布的價格數(shù)據(jù)，梳理如下，其中*為可優(yōu)化空間：
據(jù)此推算，電池熱管理系統(tǒng)單車價值量約為1900 元，電機電控系統(tǒng)單車價值量約為800 元，PTC空調(diào)系統(tǒng)單車價值量約為3500 元；熱泵空調(diào)系統(tǒng)單車價值量相比PTC 更高，約為4050 元左右。而華為熱管理系統(tǒng)TMS價格在5100-8000之間，也有網(wǎng)友給出6000元左右，具體多少，可能要等量產(chǎn)甚至上整車時才能明確了。 總結(jié)： |
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