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2018中国整车热管理技术年会在沪成功举办 整车热管理关注度持续升温

发表日期:2018/7/5 16:54:01 来源:中国制冷与空调网 评论 总点击量:

6月28—29日,由中国制冷空调工业协会汽车空调委员会、嘉之道汽车主办、《制冷与空调》杂志联合主办,智同道合生态圈承办的2018整车热管理技术年会在上海举行,会议吸引了约200名与会代表参与。会议就新能源趋势下的整车热管理开发,新能源汽车整车热管理系统架构设计、分析和实验,高效节能汽车空调与智能化控制,新材料及新工艺方面的问题展开了为期两天的深入探讨和交流。

会上,中国制冷空调工业协会汽车空调工作委员会理事长丁涛与嘉之道汽车董事长徐锦泉分别致辞。丁涛表示,双积分政策的推行,以及中国一带一路的持续建设,对于中国汽车空调的发展带来了很多挑战,也带来了很多机遇。要想达到中国政府的要求、市场的要求,车用空调必须在能效上寻求提升,其中整车热管理就是一个提升的有效手段。节能减排、电动化方面、智能化的大趋势下,必须转变观念,把汽车空调的视野从传统的发动机散热扩展到电子、电器设备的热管理,以及电池的热管理。同时,从节能减排、提升舒适各个方面提升空调性能。丁涛认为,要想更好完成新时代赋予汽车空调的开发使命、功课整车热感觉业务的难关,单靠汽车空调供应商很难总体把握,需要整车厂、汽车空调厂等各界进行跨界合作,发挥行业的主体创新地位,与高校院所共同组成创新中心、夺取研发的新高地。合作共赢是一个新趋势。徐锦泉指出,中国的新能源汽车这些年迅猛发展,在短短的几年当中,中国的新能源汽车,已经占到了世界销量的第一位,据预测,中国新能源汽车大概在2030年,可能会占到整个汽车销量的25%。


双积分政策落地带来挑战和机遇

双积分即企业平均燃料消耗量(CFAC)与新能源汽车积分(NEV积分)。乘用车企业平均燃料消耗量积分,为该企业平均燃料消耗量的达标值和实际值之间的差额,与其乘用车生产量或者进口量的乘积。实际值低于达标值产生正积分,高于达标值产生负积分。乘用车企业新能源汽车积分为该企业新能源汽车积分实际值与达标值之间的差额。在中国境内产量或进口量大于一定规模(5万辆)的乘用车企业必须满足新能源汽车年度生产比例要求(2018~2020年的比例要求分别为8%%,10%,12%)。该项政策的实施,对传统动力汽车空调、新能源整车热管理的发展带来了巨大的挑战和机遇。随着国内相应的政策出台实施,行业也在对其进行不断地研究跟进。

中国制冷空调工业协会汽车空调工作委员会秘书长黄国强对于汽车热管理行业已经发生的变化进行了回顾,并对未来行业变化趋势进行了剖析。黄国强认为,传统汽车空调的定义在新能源汽车快速发展的新形势下发生了很大变化,也在不断向整车热管理方向拓展,汽车空调产业正面临着包括技术创新、产品创新、制造创新等多重挑战。例如车内空气质量要求的提高,部分中小企业提出要对空调的空气质量进行等级划分。等级高的可以卖得贵一点,等级低的卖得便宜一点。空调空气质量的要求越高的汽车,其产品所获得的的相应的市场份额一定也会增长。

中国汽车技术研究中心的平台总监刘乐介绍了中国轻型车第六阶段排放标准的基本情况,对中国轻型车第六阶段排放标准相对于国际标准的便换作了总结概括,他分析了标准中个性试验的变换和要求。据了解,中国轻型车第六阶段排放标准首次将混合动力汽车排放要求纳入其中,刘乐重点分析了标准对混合动力汽车排放的要求,并与欧洲、美国混合动力汽车排放标准作了对比。针对标准的开发难点,介绍了相应的应对方案。据刘乐介绍,中国轻型车第六阶段排放标准将于2019年的1月1号,在一些重点地区实施。已经明确即将实施的地区包括深圳、广州、海南;有可能京津冀、上海等地区2019年也会实施。

长安汽车工程研究总院空调研究所所长游典认为,电动汽车和传统汽车最主要的共性的地方,就是把节能技术发挥到极致,这些基础的技术研究,同样可以在电动汽车上获得应用。油电混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)现在已经定义为节能汽车了。随着双积分政策的落地,通过研究发现,传统的燃油汽车的应用技术中包含发动机的怠速提示、换档提示、自动能量回收以及高效空调技术,这些技术对于削减二氧化碳排放有实际作用但又不能在现有的一些测试方法中表现出来的,以至于对于这样的技术目前的重视度还不够。游典建议在国家、行业层面准备和推动、建立循环外的奖励积分的制度。

上海汽车集团乘用车分公司平台系统工程师牛凤仙在介绍了上海汽车的热管理技术概况后,从空调及热管理的角度对上海汽车“新四化”做一个解读:1)电动化,主要就是指空调中还有三电热管理;2)智能互联化,智能指的是智能空调、智能净化系统,同时也可能实现居家与汽车互联;3)共享化,基于回收电池开发共享汽车,对电池回收的技术提出了较高的要求;4)国际化,针对国外的一些新法规。

热管理方案及技术进展

为满足发动机舱内关键零部件的冷却要求,确保发动机舱各零部件的安全性与可靠性,提高车厢内乘员环境的舒适性,并优化车辆的燃油经济性以及排放性能,整车热管理的技术研究从未放慢脚步。

其中,汽车空调技术作为传统的整车热管理重点对象也在不断地推陈出新。

南京奥特佳新能源科技公司的副总经理陈祥吉从排量变化、电压范围、热源需求、通讯方式4个方面对新能源汽车电动压缩机做了分析。陈祥吉认为,电动压缩机是在整个热管理系统里最核心的部件,这是因为它首先是第二大能耗部件,谈节能,就离不开电动压缩的技术。其次,电动压缩机在整个热管理里是最容易坏的,因为它是高速运转的零部件,比起其他的零部件,它的可靠性更低。再次,作为零部件供应商,担负的制造任务很重,不仅要有机电、控制技术,还要提供舒适性、安全性,所以电动压缩机制造技非常重要。

空调国际新能源系统工程经理赵宇在演讲中介绍了一套应用了补气增焓技术的系统。经过实车的测试,使用R1234yf制冷剂,辅助以PTC技术,这套系统在负18度环境下,可以提供4000瓦制热量,30分钟出风口温度到25度。这套系统的性能优异,与纯粹靠PTC技术的系统做对比,节能量达到将近40%,经过实测,续航里程增加了10%。

来自曼德电子电器热管理分公司的技术总监李弘烈在其题为“超轻化蒸发器空调系统”的演讲中指出,在世界汽车市场中,对车辆空调技术的要求在不断增长,其中最基本和最紧迫的是环保要求。CO2的减排是环境保护的重要一环,而落实到技术层面就是轻量化的要求。李弘烈选择汽车空调系统的关键零部件蒸发器,对如何实现其轻量化作为课题,介绍了从产品策划、产品实现,到实车应用的开发过程。

浙江三花汽车零部件有限公司的研发副总经理张荣荣指出,相比于传统汽车,新能源车包括电动汽车和混动汽车的热管理系统更加复杂,需要对车厢、电池、电机、电子设备的多个区域和部件进行冷却,同时制热条件下的热量的高效利用也是行业中需要高度重视的课题。张荣荣介绍了一个双二次回路的车用热泵子模块,即在蒸发器和冷凝器侧均采用水冷,通过冷却液对整车冷量和热量进行综合管理。实验结果表明,在制冷制热模式下,双二次回路能够达到基本效果,双二次回路热泵热管理系统在新能源汽车中具有优势和应用可能性。

除了系统和零件,仿真软件以及热传输材料也为汽车空调热管理的发展提供助力。

麦格纳动力总成(常州)有限公司整车热管理经理蔡正豪通过软件仿真向大家展示了合理分配空调系统制冷的功率可以有效避免乘员舱过热,保证温度,同样也可以改变效率和行驶里程。据蔡正豪介绍,麦格纳为行业提供专业软件,售卖并为客户提供培训,客户可使用软件分析、了解热管理系统的运作,然后对系统进行提升。

惠州华阳通用电子有限公司高级控制算法工程师徐明仿基于模型的设计方法(Model-Based Design,MBD)采用图形化设计工具建立控制策略模型,并根据模型快速高效的自动生成软件代码,从而有效改善软件质量并提高开发效率。华阳通用电子有限公司在空调即热管理控制器的软件开发过程中引入了MBD,建立控制策略模型和热管理系统模型并取得了初步成果。

新能源汽车电池热管理受关注

随着新能源汽车的发展,对于汽车三电(电池、电机、电子元器件)热管理的关注度越来越高,而在这当中,电池热管理又是受关注的重中之重。

霍尼韦尔(中国)有限公司材料集团高级经理曹霞回顾了电动汽车行业在全球历史发展进程。分析了电动车电池全球市场布局、历史发展和未来预测。根据电池技术特点和种类介绍了其在不同行业的应用、历史数据与未来走势。据曹霞介绍,至2020年,每年的EV的产量将达到190万,其中有130万是在中国生产,因为中国正在大力推行电动汽车的技术,日本推行的是混合动力技术,全世界其他国家及地区则两者都在推行。曹霞认为,新能源车电池面临的一些挑战,第一点是电池行驶里程的问题,电池容量增大、能量要高、热管理要非常有效;第二点就是快速充电,并防止温度快速升高;第三点即通过热保护确保合理的电池寿命。

国轩高科上海研究院热管理工程部经理黄文雪从电池热管理和整车热管理的关系着手,分析了电池热管理面临的挑战和要求。黄文雪认为,对于电池热管理系统最主要的个要求,第一是要实现高温有效的散热;第二是要实现在低温情况下,要快速加热,不要让客户等待的时间太长;第三温度要均匀;第四是实时采集和监控、控温的功能;第五,在出现因热失控而产生有害气体产生的时候保证非常有效的通风。同时,黄文雪分析了满足快充需求的冷却方式趋势选择。详细地分析电池热管理冷却、加热、保温性能的各种方案技术要点,以及液冷版的不同类型特点;分析不同节狗形式电池热管理的设计特点和典型设计结构特征,并分享液冷项目实际开发案例。

浙江大学制冷与低温研究所副所长徐象国认为低温热泵、新一代制冷剂、轻量化换热器、控制算法等都是空调系统的难点。通过暖风的发展趋势来看,两相流空调系统是未来的趋势,如果把它移植到车载上,虽然不一定是完全唯一的主流,但却是不可忽视的方向。 徐象国认为,两相流换热速率比单相即风冷或水冷高,在单相里达到一两百的换热速度很快,两相可以达到三两千;蒸发温度在流程内基本不变,能够更好维持温度均匀性。另外在冬季启动时,可以实现对电池的快速加热,因为机器的制冷量或者制热量快速给电池,也可以在电池快充的时候实现制冷量的倍增,在冬季车辆平稳运行的时候,可以利用电池的余热,作为热泵热源,降低对外界取热的需求,同时也降低对低温热泵的需求。

华中科技大学制冷与低温工程硕士研究生张吴迪认为,目前电池的冷却主要方式是液冷,加入了相变介质之后更能满足动力电池的散热要求。现在市场中有些电动车,每次碰撞后都容易发生自燃,有的甚至在车库中放置也发生过自燃事故。这些问题在于车辆配置的锂电池在车辆发生碰撞时会产生电池破裂,并在与水接触后反应产生大量的热,如不及时散热就容易导致自燃。张吴迪认为,相变材料和R134a复合冷却方式不仅能满足动力电池散热要求,并且能有效解决极端工况下动力电池短时间大量热积聚问题。

东风汽车公司技术中心主管邓雨来介绍一种电池热管理系统的技术方案,并详细介绍了系统的控制方案及各项它的触发条件。通过各种工况下的道路测试,这个系统已经实现了:1)-30℃到50℃范围的正常充电,无论是环境模拟还是实际道路测试都已实现;2)低温和高温下充电时间缩短至少50%,快速充电模式一小时可将电量补充到80%,在“超级快充”模式下,把电流放开到190A,可以30分钟充到80%;3)充电之后以及行车过程中,电池温度处于较佳状态,放电功率不受影响。

上游技术与工艺发展是行业重要助力

整车热管理的技术提升离不开上游产品与加工技术的支撑。

比亚迪汽车工业有限公司市场总监陈雪峰分享了一个使用R410A制冷剂的热泵系统。“在2012年开始,我们就对热泵技术进行了预言,一共经历了从预言开始到现在大概5年多的时间,从二次热泵循环到一次循环,再到补气增焓,我们成功研究出了针对低温市场的低温热泵空调。”陈雪峰指出, 目前行业里用的制冷剂一般都是R134a和R1234yf,但是低温制热效果不理想。经过对比,在低温状态下无论从制冷还是制热的角度来看,R410A的效果都优于R134a。

加冷松芝汽车空调有限公司大巴事业部技术中心前瞻研发组组长首席热管理设计师邢艳青认为,R290制冷剂是未来我们国家的一个理想的替代制冷剂,在客车空调领域优势比较明显,也更加安全,其原因包括:1)客车市场保有量比较少,而且比较集中,主要集中在一些公交公司,或者是客运公司,有利于对客户和售后人员进行集中培训;2)客车空调90%以上采用顶置安装,一旦泄露,不会与乘员进行直接接触,空调还会加一些安全设施,使空调内部空气与外界的流通,极大的提高了安全性。

森萨塔科技管理(上海)有限公司设计主管刘潞钊介绍了热管理系统特别是空调/热泵的主动热管理系统对于新能源汽车的重要意义,并表示森萨塔科技预测到在下一代热泵系统制造中,单独压力传感器将被很少应用,压力-温度集成传感器会成为热点。刘潞钊认为通过快速的温度和压力同时响应,可以保护压缩机,也可以精确把控制冷剂状态,提供理论上最优化的控制方案,从而提高空调系统的整体能效。

西安交通大学能源与动力工程学院教授吴建华指出,润滑油在汽车空调压缩机中起到润滑、密封和冷却的作用,但控制不好会影响压缩机的安全运行。控制油循环率的时候一个要关注回油量,控制油循环率,建立一个油池,油要回馈,回油量要和油分离的效果要相互协调。吴建华对待内置式油分离器和不带内置式油分离器的压缩机在不同转速条件下汽车空调系统性能进行了测试。结果表明:和压缩机不带内置式油分离器的空调系统相比,压缩机带内置式油分离器的空调系统制冷性能提高约10%,空调出风口平均温度和车内平均温度可以降低2~4℃。

浙江银轮机械股份有限公司技术开发总管梅长兴介绍了氮气保护连续炉钎焊技术。氮气保护连续钎焊采用Nocolok钎剂去除铝合金零件表面氧化膜实现钎焊,具有生产效率高、配合间隙要求低的优点。氮气保护无钎剂钎焊,不需要喷钎剂,效率更高、成本更低。真空钎焊质量高,但是难以保证。


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