佛瑞亚海拉热管理解决方案：集成式次回路冷却控制中枢

2024年6月25日，在2024第二届新能源汽车热管理论坛上，佛瑞亚海拉中国区电子事业部执行器研发负责人陈立清介绍了一项创新技术——集成式次回路冷却控制中枢，该技术旨在应对电动车热管理的挑战。随着制冷剂使用受限和电动车系统复杂度的增加，传统热管理方案已难以满足市场需求。新的控制中枢设计将冷媒侧功能最小化，最大化水侧功能，以此降低系统复杂度并提升能效。

该控制中枢通过整合冷却液系统，实现对电机电控、电池以及乘员舱的多功能冷却控制。陈立清表示，该方案不仅优化了热泵系统的集成度，还通过智能化控制提升了热管理的效率和可靠性。此外，该技术还能有效降低系统成本，减少零部件数量，为电动车的热管理带来了新的解决方案。

陈立清 | 佛瑞亚海拉中国区电子事业部执行器研发负责人

以下为演讲内容整理：

纯电车热管理面临的挑战

关于纯电车热管理的挑战，主要集中于四个方面。首先，制冷剂的使用面临变革，传统R134A在欧洲已被禁用，而R1234YF虽为替代品，但因降解产物对人体有害，亦存在未来被限制的风险。因此，业界正积极研发如R744（二氧化碳）和R290（丙烷）等新型制冷剂。

其次，系统复杂度增加，尤其是使用R744等高压制冷剂时，对系统设计和安全性提出更高要求。此外，R290因可燃性而引发安全担忧。

图源：演讲嘉宾素材

第三，快充技术的发展对热管理提出新挑战，电池在快充过程中的温升迅速，需高效热管理以确保电池性能和安全。

最后，冬季电车性能衰减问题亟待解决，特别是在寒冷地区。为此，需优化热管理系统，包括电机电控、电池以及乘员舱的冷却与加热控制。

佛瑞亚海拉热管理解决方案

为应对上述挑战，业界正探索将部分冷媒侧功能转移到水侧，以简化系统并充分利用水侧资源。目前市场上，不同主机厂采用的方案各异，但整体趋势是向更集成化的热管理系统发展。

佛瑞亚海拉致力于最小化冷媒侧功能，最大化水侧功能，以降低系统成本，提高安全性和效率。这一策略旨在应对制冷剂变革、系统复杂度增加、快充挑战以及冬季性能衰减等问题，推动纯电车热管理技术的进步。

针对热管理系统的优化，集团计划将所有与冷媒相关的热交换器与冷却液（水侧系统）直接连接和耦合。以乘员舱冷却为例，通过冷却液驱动的热交换器对空气进行冷却，然后经由冷凝器和散热器最终将热量排放至大气中，形成完整的冷却回路。尽管这一做法可能增加水侧系统的复杂度，我们也对整个系统的设计提出了更高要求，以确保其高效性和可靠性。

目前，团队正在开展前期调研，旨在最大化冷却液侧的功能。通过初步样品验证，已开发出集成化的冷却模块，该模块包含三个水泵、两个四通阀、一个六通阀以及旁通通道，并与冷媒侧系统协同工作。这一模块不仅负责乘员舱的冷却和加热，还涵盖了电磁回路等关键组件，以确保整车热管理的全面优化。

该方案的主要优点包括：采用自然制冷剂方向，通过自回路集成模块简化系统，实现内部双重功能并省去冷却加热器。特别设计的六通阀用于乘员舱和电池加热，提高快充下的预加热效率。高压侧的四通阀对密封性能有极高要求，此设计有效降低冷却和冷媒侧零件数量，从而降低整体系统成本。

图源：演讲嘉宾素材

系统概览显示，仅需三个水泵、两个六通阀、两个四通阀等基础组件，简化并集成了热泵回路的零件，如压缩机、冷凝器、热交换器等。该系统可实现多达40种模式，热源来自电机电控、电池、空气、乘员舱、冷凝器和LCC等。

例如，在冬季严寒条件下，通过Chiller提供热量给电机电控，同时热泵为乘员舱加热，实现自加热模式。在驾驶过程中，电池加热的热量来自Chiller，而Chiller则从电机电控、LCC冷凝器以及外部空气和电磁回路获取热量。

综上，该方案基于制冷剂演变，整合驾舱和电池热泵，有效收集和利用系统热量，无需额外电子加热器，显著降低系统成本。首个测试计划于今年第三季度进行。

（以上内容来自佛瑞亚海拉中国区电子事业部执行器研发负责人陈立清于2024年6月25日在2024第二届新能源汽车热管理论坛发表的《佛瑞亚海拉热管理解决方案：集成式次回路冷却控制中枢》主题演讲。）