2025年6月18日，在第三屆新能源汽車熱管理論壇上，東風(fēng)汽車研發(fā)總院氣動(dòng)與熱管理研究室主任徐人鶴指出，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，冬季續(xù)航衰減成為用戶痛點(diǎn)，性能需求與成本壓力之間的平衡也亟待解決。

徐人鶴介紹了東風(fēng)汽車在熱管理技術(shù)方面的具體實(shí)踐，東風(fēng)汽車通過全棧自研體系，實(shí)現(xiàn)了冷媒直冷直熱、適配超級快充的集成式TMS以及超低溫域CO2熱泵等核心技術(shù)的突破。

徐人鶴展望了熱管理技術(shù)的未來發(fā)展方向。他認(rèn)為全域高效、實(shí)時(shí)智能、千人千面是未來趨勢。他提出，高效熱管理技術(shù)解決方案、智能控制以及場景化開發(fā)是三大關(guān)鍵方向。

徐人鶴｜東風(fēng)汽車研發(fā)總院氣動(dòng)與熱管理研究室主任

以下為演講內(nèi)容整理：

汽車熱管理技術(shù)挑戰(zhàn)

當(dāng)前，新能源汽車已成為大國產(chǎn)業(yè)博弈的新焦點(diǎn)，各國產(chǎn)業(yè)政策在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中均發(fā)揮了重要作用。就國內(nèi)情況而言，在碳中和愿景下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)有望被培育為新的戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)。在此過程中，自主品牌在新能源汽車領(lǐng)域占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢。

新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，其中冬季續(xù)航衰減問題較為突出，此外，充電、采暖等方面也存在相應(yīng)問題。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，在用戶對的抱怨中，冬季續(xù)航衰減位列前三。而排名前兩位的二手殘值低、優(yōu)惠促銷等問題，則屬于非技術(shù)因素。

此外，諸多測評機(jī)構(gòu)不斷調(diào)整測評規(guī)則，逐步提高溫度適應(yīng)性在測評中的占比。主流媒體及廣大消費(fèi)者除關(guān)注測評機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)外，也十分重視懂車帝等平臺開展的冬季測評、夏季測評。此類測評通常在極端環(huán)境下進(jìn)行，這對新能源汽車的熱管理系統(tǒng)構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。

冬季續(xù)航問題一直是用戶關(guān)注的痛點(diǎn)，在節(jié)能環(huán)保測試中，與溫度適應(yīng)性相關(guān)的測試分值占比有所提升。下圖左側(cè)呈現(xiàn)的是我們自行測試所得數(shù)據(jù)，展示了車輛在低溫行駛過程中，各系統(tǒng)能耗占比情況。從中可見，空調(diào)采暖及熱管理系統(tǒng)的能耗占比頗高，達(dá)40%以上。另外，目前北方市場電動(dòng)汽車的滲透率較低，如何開發(fā)出具有競爭力的產(chǎn)品以開拓該市場，是在當(dāng)前競爭激烈的市場環(huán)境中探尋有限發(fā)展機(jī)遇的關(guān)鍵。

圖源：演講嘉賓素材

第二個(gè)挑戰(zhàn)在于如何平衡性能需求與成本壓力。當(dāng)前，新能源汽車配置持續(xù)升級，這對我們產(chǎn)生了顯著影響。例如，全景天幕、車載冰箱等配置日益普及，車機(jī)芯片性能提升且存在冷卻需求，同時(shí)，消費(fèi)者對更長續(xù)航里程以及更高充電倍率的追求，均對熱管理系統(tǒng)提出了更高要求，即如何有效降低相關(guān)部件的溫度。此外，智能化趨勢的發(fā)展也促使我們思考如何進(jìn)一步提升熱管理系統(tǒng)的控制能力。與此同時(shí)，價(jià)格戰(zhàn)愈演愈烈，而系統(tǒng)復(fù)雜度提升所帶來的熱管理系統(tǒng)成本增量，是各主機(jī)廠難以承受的。如何在保障性能的前提下降低成本，是我們亟待解決的問題。

我們初步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，熱泵系統(tǒng)在2023年、2024年仍屬于較為稀有的配置。然而，從目前市場情況來看，8萬元以上車型基本已將熱泵系統(tǒng)作為標(biāo)配。在此背景下，如何進(jìn)一步下放熱泵配置，以提升產(chǎn)品競爭力，同樣是我們需要著重考慮的問題。

第三個(gè)挑戰(zhàn)則是關(guān)于下一代制冷劑的選擇。目前，R290、CO2以及混合制冷劑均是潛在選項(xiàng)，究竟哪種制冷劑更優(yōu)，尚需時(shí)間檢驗(yàn)與市場抉擇。當(dāng)前，東風(fēng)正同步推進(jìn)多條技術(shù)路線研究。

高效、智能、場景化熱管理技術(shù)

自2019年起，東風(fēng)逐步攻克熱管理系統(tǒng)自研的關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了正向開發(fā)。目前，主流主機(jī)廠基本都已構(gòu)建起涵蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)、匹配、控制標(biāo)定以及開發(fā)等環(huán)節(jié)的完整體系，具備較高的自主化程度。然而，在集成化發(fā)展趨勢下，系統(tǒng)供應(yīng)商的成本占比進(jìn)一步提升。在此情形下，主機(jī)廠如何進(jìn)一步壓縮成本成為關(guān)鍵問題。或許，自主化進(jìn)程需邁向深水區(qū)，即針對核心模塊、高價(jià)值模塊，主機(jī)廠應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)自主掌控，這也是東風(fēng)當(dāng)前努力的方向。

圖源：演講嘉賓素材

針對低溫續(xù)航衰減問題，各主機(jī)廠基本都已建立一套正向的分解體系，對能耗、電池低溫性能以及保溫等方面均提出了明確要求。目前，在-7℃的低溫環(huán)境下，各主機(jī)廠普遍能將續(xù)航衰減率控制在30%左右。若要進(jìn)一步降低衰減率，則需對電驅(qū)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及輪胎等部件提出更高要求，我們目前也正在開展相關(guān)實(shí)踐工作。

此外，高精度仿真技術(shù)亦是關(guān)鍵。傳統(tǒng)液冷仿真技術(shù)已較為成熟，但在制冷領(lǐng)域，尤其是直冷電池包的仿真方面，許多主機(jī)廠尚未涉足。對于我們而言，直冷電池包仿真是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，我們已投入大量精力進(jìn)行探索與研究。

此外，系統(tǒng)的EV仿真與控制系統(tǒng)的耦合，以及開展模型在環(huán)標(biāo)定，是當(dāng)前的重要課題。如何通過模型在環(huán)標(biāo)定減少標(biāo)定輪次，以提高開發(fā)效率、降低成本，值得深入探究。

在車輛正式裝車前，我們擁有四電機(jī)轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)臺架。該臺架的優(yōu)勢在于能夠更便捷地控制溫度環(huán)境，這對于縮短標(biāo)定周期大有裨益。

我們已形成多個(gè)技術(shù)群，其中之一為冷媒直冷直熱技術(shù)群。我們目前在應(yīng)用該技術(shù)，且已有兩款搭載此技術(shù)的車型上市。在這條技術(shù)路線上，我們識別出約五個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。首先是直冷直熱系統(tǒng)開發(fā)，涵蓋整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。比亞迪的系統(tǒng)采用多個(gè)單向閥構(gòu)成回路，而我們采用了不同的技術(shù)路線，運(yùn)用更少的截止閥實(shí)現(xiàn)了相同甚至更多的功能。

二是關(guān)于直冷電池包設(shè)計(jì)。提及直冷電池包，不少人認(rèn)為均溫性是難點(diǎn)所在。然而，從我們的實(shí)踐來看，均溫性并非最大難題。之所以部分直冷電池包均溫性表現(xiàn)不佳，主要在于相關(guān)方未掌握有效的仿真方法，導(dǎo)致過度依賴實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，成本高昂。尤其在直熱工況下，如何精準(zhǔn)控制升溫是一個(gè)關(guān)鍵課題。目前，東風(fēng)已攻克該難題，最新上市的納米06產(chǎn)品在-30℃加熱時(shí)，均溫性可控制在5℃以下，這一成果來之不易。

實(shí)際上，電池包設(shè)計(jì)真正的難點(diǎn)在于回油以及降低流阻。由于電池包體積較大，內(nèi)部流道復(fù)雜，流阻增加會帶來一系列問題。一方面，流阻增大會導(dǎo)致制熱能力下降，低壓側(cè)流阻對系統(tǒng)制熱能力的影響尤為顯著；另一方面，在低溫環(huán)境下，流阻過大可能致使熱泵無法啟動(dòng)，冷媒全部積聚在冷板中，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，這是亟待解決的重要問題。

此外，冷板內(nèi)部流道增多會對NVH性能產(chǎn)生影響。由于內(nèi)部壓力平衡過程緩慢，在模式切換過程中易產(chǎn)生較強(qiáng)的爆破音等異常噪聲，這屬于硬件設(shè)計(jì)方面的缺陷。

關(guān)于電機(jī)降耗制熱技術(shù)，電池自發(fā)熱的保溫是一大難題。此外，在低速工況下，若采用大電流激勵(lì)電池使其自發(fā)熱，會引發(fā)一定程度的NOH問題，而波形設(shè)計(jì)在此過程中也蘊(yùn)含諸多技術(shù)要點(diǎn)。

控制系統(tǒng)涉及兩大方面。從系統(tǒng)層面而言，如何精準(zhǔn)控制溫差，以及合理分配電池側(cè)與乘員艙側(cè)的流量，是亟待解決的問題。此外，還存在諸多細(xì)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)，例如，對于直接熱泵系統(tǒng)，需解決NVH問題、壓力脈動(dòng)問題以及冷媒流動(dòng)音問題。同時(shí)，在低溫冷啟動(dòng)場景下，如-30℃環(huán)境中，冷媒易全部積聚在電池冷板內(nèi)，如何使其快速流出并降低相關(guān)成本，也是一系列關(guān)鍵的控制問題。

濕度控制方面，通過濕度傳感器，我們致力于在確保不起霧的前提下，盡量減少外循環(huán)比例以降低系統(tǒng)負(fù)荷。為此，我們開展了大量標(biāo)定工作，目前已在漠河等極寒地區(qū)取得一定成果。

冷卻技術(shù)路線方面，我們同步推進(jìn)液冷方案。鑒于東風(fēng)旗下?lián)碛忻褪康扔才稍揭败囆停页薪恿松逃密嚒⒅匦椭剌d卡車的開發(fā)項(xiàng)目，液冷路線對于此類車型更為適用。液冷技術(shù)相對成熟，市面上多通閥及相關(guān)控制匹配產(chǎn)品較為豐富。對于我們而言，最大的挑戰(zhàn)在于工況設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)匹配。

普通乘用車進(jìn)行熱管理、熱平衡測試時(shí)，通常僅考慮高速爬坡、低速爬坡等工況；而硬派越野車則需涵蓋沖剎、拖掛等特殊場景，甚至部分車輛在特定情況下還需原地空轉(zhuǎn)發(fā)電。這對系統(tǒng)匹配提出了極高要求。有專家指出超級快充可能存在風(fēng)險(xiǎn)，但我們研究發(fā)現(xiàn)，超級快充5C、6C通常僅持續(xù)數(shù)分鐘，而硬派越野車在沖剎等工況下，5C、6C放電可能持續(xù)十幾分鐘，其難度更大。

在超低溫域CO?熱泵技術(shù)群方面，我們已構(gòu)建起涵蓋系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)控制、仿真以及實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)的完整研發(fā)體系。預(yù)計(jì)今年，我們將有一批示范運(yùn)營的二氧化碳熱泵產(chǎn)品推向市場，旨在解決東北、內(nèi)蒙古等低溫地區(qū)的使用難題，開拓相關(guān)市場。

同時(shí)，我們聚焦于智慧熱管理控制技術(shù)群，即車云一體化控制技術(shù)。首先，基于大數(shù)據(jù)研究用戶的使用工況，對相關(guān)影響因素進(jìn)行工況聚類分析；其次，開展長時(shí)與短時(shí)預(yù)測。長時(shí)預(yù)測方面，結(jié)合用戶用車習(xí)慣及導(dǎo)航信息，優(yōu)化并推送控制策略；短時(shí)預(yù)測技術(shù)難度更大，業(yè)內(nèi)有數(shù)字孿生、MPC控制等不同稱謂。我們的具體思路是在車端構(gòu)建模型，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在環(huán)仿真。然而，將該模型部署于車端面臨較大挑戰(zhàn)，即便采用最新的8295車機(jī)芯片或智駕芯片，其算力也難以滿足需求。為此，我們計(jì)劃采用物理模型與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方式，對模型進(jìn)行降階處理，以確保其能夠在車端穩(wěn)定運(yùn)行。

我們認(rèn)為，整車熱管理系統(tǒng)的最終形態(tài)應(yīng)具備無懼嚴(yán)寒、冷熱無憂的特性，實(shí)現(xiàn)智能一體化的能量流管理。在東風(fēng)內(nèi)部，我們不再將熱管理與能量管理割裂看待，而是將其視為一個(gè)有機(jī)整體。

從系統(tǒng)架構(gòu)來看，主要分為硬件與底層軟件兩個(gè)層面。硬件層面涵蓋空調(diào)、電池、電機(jī)以及混合動(dòng)力總成系統(tǒng)等關(guān)鍵部件；底層軟件則包括動(dòng)力域控制器、輔助駕駛域控制器、車身域控制器以及云平臺。我們將熱管理控制軟件與車上及云端的算力資源深度融合，以實(shí)現(xiàn)智能控制。

圖源：演講嘉賓素材

此外，場景化熱管理是我們開發(fā)的重要方向，開發(fā)原則是以用戶需求為核心導(dǎo)向。我們深入剖析用戶需求，細(xì)致分析用戶使用場景，著力解決用戶痛點(diǎn)，致力于構(gòu)建高效的熱管理系統(tǒng)。以用戶為核心并非僅局限于研發(fā)環(huán)節(jié)，而是需要研發(fā)、售后以及大數(shù)據(jù)平臺等多部門協(xié)同合作，形成完整的體系。通過分析用戶場景、了解市場反饋，建立有效的反饋機(jī)制，最終提升用戶滿意度。這一過程已超越單純的技術(shù)層面，涉及企業(yè)運(yùn)營的多個(gè)維度。

我們識別出了一些用戶痛點(diǎn)場景，針對冬季充電慢的問題，傳統(tǒng)采用PDC加熱、熱泵加熱或冷媒直熱加熱等方式，效率相對較低。我們的解決方案主要包括以下三點(diǎn)。一是配備插槍保溫功能，此功能在行業(yè)內(nèi)已較為常見；二是實(shí)施電池預(yù)熱策略，用戶既可通過手機(jī)APP操作，系統(tǒng)也可根據(jù)用戶使用習(xí)慣自動(dòng)提前提升電池溫度；三是采用脈沖加熱技術(shù)。

目前，我們的脈沖加熱技術(shù)可實(shí)現(xiàn)每分鐘升溫1℃的效果，而傳統(tǒng)PCC加熱方式升溫速率約為每分鐘0.5℃。許多車型的脈沖加熱功能僅在-10℃以下才能開啟，但在實(shí)際使用中，很少有用戶會將電池置于-10℃以下的極端低溫環(huán)境。因此，我們的技術(shù)從-10℃以上即可啟用，更貼合用戶實(shí)際使用習(xí)慣。

在實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的過程中，我們充分考慮了電機(jī)的熱安全與電池壽命問題。部分主機(jī)廠因擔(dān)憂電池壽命，在-10℃以上禁用脈沖加熱功能，而我們已成功攻克這一難題。此外，針對高壓線束在高頻大電流脈沖下的過熱風(fēng)險(xiǎn)，我們也進(jìn)行了針對性優(yōu)化，確保系統(tǒng)安全可靠。

關(guān)于冬季續(xù)航問題，從行業(yè)整體情況來看，各企業(yè)在冬季續(xù)航節(jié)能措施上大同小異。目前，通過整合熱源、空氣源、水源，以及實(shí)現(xiàn)電機(jī)降耗、利用制熱電池余熱等方式，均可達(dá)成一定的節(jié)能效果。此外，不少企業(yè)還開發(fā)了一鍵節(jié)能功能，該功能可根據(jù)乘員艙內(nèi)人數(shù)、濕度等因素，智能控制空調(diào)內(nèi)外循環(huán)，進(jìn)一步降低能耗。

總結(jié)與展望

我們認(rèn)為未來的熱管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是全域高效、實(shí)時(shí)智能、千人千面的。首先是高效的熱管理技術(shù)解決方案，包括多熱源的低溫?zé)岜玫夹g(shù)、冷卻與高導(dǎo)熱材料的精確匹配、系統(tǒng)能效的全局開發(fā)；二是智能控制，未來我們將著重基于V2X體系開展智能控制研究，結(jié)合高精地圖實(shí)時(shí)預(yù)判路況信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整熱管理策略，以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、高效的熱管理；三是場景化開發(fā)，針對用戶痛點(diǎn)與潛在需求，開發(fā)個(gè)性化場景模式，提升車輛在極端氣候條件下的用戶體驗(yàn)，滿足不同用戶的多元化文化需求。