发布日期: 2024年4月12日

热管理在解锁电动汽车性能中的重要作用

近年来，以二氧化碳排放量低为特点的电动汽车 (EV) 得到了广泛普及。从内燃机转向混合动力汽车，再到完全依靠电池和电机运行的纯电动汽车，开发工程师的重点也从发动机设计转向了电动汽车特有的全新挑战。本次为大家介绍的是热管理对解锁电动汽车性能的重要性，以及 TDK 电子元件在其中的作用。

为何热管理会影响电动汽车的性能

在传统的燃油车中，发动机燃烧产生的热量可用来为乘客舱、发动机机油等供热。而电动汽车的热效率非常高，所以电池和电机等内部部件的无法作为热源使用。因此，电动汽车需要加热器来保持舒适的车内温度，这就需要从驾驶用的电池汲取宝贵的电能。此外，用于电动汽车的锂离子电池必须要根据环境温度进行冷却或加热，以最大化提高电池性能并延长车辆驾驶距离。如果锂离子电池过热，不仅会缩短使用寿命，还会直接导致充电时间延长、行驶距离缩短以及其他性能下降。简而言之，鉴于舒适性和电池节能的双重要求，有效的热控制对于电动汽车来说远比燃油车更重要。

内燃机汽车和电动汽车的热系统对比 — 与内燃机汽车相比，电动汽车需要更多元件进行热管理，因此需要更复杂的热系统。

电动汽车的热管理技术

在电动汽车中，用于控制多个车辆部件温度的热管理系统非常复杂：它能高效地冷却和加热电池和电机，确保部件保持在最佳运行温度。它还会与空调系统的加热器和加热泵协通工作，为乘客维持舒适的车内温度。此外，热管理系统还会根据外部环境的温度变化进行相应变化。在冬季或寒冷的气候时，它能防止电池温度过低而导致性能下降，确保即使在低温环境中也能稳定运行。

该系统通过空气冷却（吸入外部空气）或液体冷却（使用制冷剂）使部件保持在所需温度。例如，冷却系统可以将制冷剂均匀地循环到每个电池单元，以防止过热。类似系统还用于冷却电机。

电动汽车内部结构 — 电动汽车中的锂离子电池位于座椅下面，通常占车辆重量的 20%-30%。它是车辆的主要热源。

TDK 传感器和电机控制器非常适合热管理

霍尔传感器和嵌入式电机控制器是对于控制空气冷却系统和调节制冷剂液体流动不可或缺的电子元件。在空气冷却系统中，电机控制器用于控制主动进气格栅设备，该设备安装在车辆的前格栅后面。根据车辆内部部件以及驾驶员的热需求，精确控制驱动进气格栅的电机，调节外部空气的流入，以冷却部件。当不需要空气冷却时，可以关闭格栅以减少空气动力阻力，从而延长车辆驾驶距离。

汽车前格栅 — 主动进气格栅安装在前格栅后面，帮助优化车辆的内部温度，并在不需要空气冷却时自动关闭，以减少空气阻力。

电机控制器还用于液体冷却系统，其中电机驱动控制液体、制冷剂和水分配的阀门，而霍尔传感器则帮助调节分配。这样可以精确调节制冷剂的流动，以确保电池、电机和其他部件能在合适的温度下运行。

TDK 产品包括霍尔传感器和电机控制器，广泛用于各种冷却系统的执行器。它们在各种温度环境下都能准确运行，精确控制进气格栅和阀门进行空气冷却，有助于提高电动汽车的性能。

Berko Kletzander 任职于 TDK 集团公司 TDK-Micronas，负责产品营销，他介绍了产品的优势。“热管理对于电动汽车和内燃机汽车来说都很重要。但是，由于电动汽车不能使用电机作为热源，而锂离子电池需要根据外部温度进行加热或冷却，因此需要更复杂的热管理，这通常会大大增加所需元件的数量。”Kletzander 继续说道：“TDK 提供丰富的集成嵌入式电机控制器产品组合。HVC 4x 系列于2016 年开始量产，已经销售一亿多套，而现在的 HVC 5x 产品组合包含十个设备，专为提高电动汽车热系统的性能和降低成本而设计。”

热管理在电动汽车的未来发展中将发挥重要作用。自动驾驶系统和车载 AI 等新技术将会推动车载计算机的处理能力，并带来新的热管理挑战。就像过热会导致笔记本电脑故障一样，电动汽车的功能故障也会导致严重的安全问题。高效的热管理将会越来越重要，因为它可以使尖端技术提高电动汽车的性能和安全性。