热管理系统：新能源汽车的 “温度管家”

在新能源汽车的众多系统中，热管理系统堪称是一位默默守护的 “温度管家”，其重要性不容小觑。传统燃油车的热管理主要围绕发动机、变速箱冷却系统和空调系统，而新能源汽车的热管理则涵盖了电池系统、电机电控、空调系统等绝大部分零部件 ，系统更为复杂，成本也更高。

对于新能源汽车来说，电池系统就如同人类的心脏，是动力的核心来源。当电池在快充时，需要提前将电芯加热到一定温度，而在充放电过程中，又会产生大量热量，如果温度过高，就会加剧电芯的老化，甚至引发安全问题。这时候，热管理系统就必须通过散热和加热等手段，精准地对电池单体进行温度控制，确保电池始终处于最佳的工作状态。电机电控系统则像是汽车的 “神经中枢”，它控制着电机的运转和车辆的行驶，同样对温度十分敏感。适宜的温度能保证电机电控系统高效稳定地运行，避免因过热导致性能下降或故障。

而空调系统则关乎着车内人员的舒适度。在炎热的夏天，它能迅速制冷，让车内凉爽宜人；在寒冷的冬天，又能及时制热，为乘客带来温暖。并且，新能源汽车的空调系统还与电池和电机的热管理紧密相连，通过合理的热量分配和回收，实现能源的高效利用。

在整个热管理系统中，换热器更是扮演着关键角色，是保障新能源汽车高效运行的核心部件之一。它就像一个桥梁，实现了不同介质之间的热量传递，通过巧妙的设计和高效的换热原理，让热量在需要的地方流动，为各个部件创造适宜的工作温度环境。

换热器：汽车空调的 “心脏”

换热器，作为汽车空调系统的核心部件，就如同心脏对于人体一样，起着至关重要的作用。简单来说，换热器是一种实现热量从热流体传递到冷流体的设备，它能够在不同温度的两种或两种以上流体间搭建起热量传递的桥梁，让热量在系统中有序地流动 。

在人体中，心脏通过有节奏的收缩和舒张，将富含氧气的血液输送到全身各个部位，维持身体的正常运转。而在汽车空调系统里，换热器承担着类似的使命。它负责将热量从高温的介质传递到低温的介质，从而实现制冷或制热的效果。在制冷模式下，高温高压的制冷剂气体在冷凝器中通过换热器将热量传递给外界空气，自身冷却并凝结成液态，实现热量的排出，让车内温度降低；在制热模式下，它又能将热量从热源（如发动机冷却液或热泵系统）传递到车内空气，为乘客带来温暖。可以说，没有换热器的高效工作，汽车空调系统就无法正常运行，车内的舒适环境也就无从谈起。

换热器对于汽车的其他部件稳定运行也有着不可忽视的作用。新能源汽车的电池在充放电过程中会产生大量热量，换热器可以通过冷却液循环，将电池产生的热量带走，确保电池始终处于适宜的工作温度范围，延长电池寿命，保障电池的性能和安全性。电机和电控系统在工作时同样会发热，换热器能够及时有效地控制它们的温度，使这些关键部件稳定运行，避免因过热导致的性能下降甚至故障。

换热器的神奇功能

（一）精准控温，打造舒适座舱

在炎炎夏日，当你进入新能源汽车，开启空调制冷模式，换热器便迅速开始工作。它就像一个高效的热量搬运工，将车内空气中的热量传递给制冷剂。制冷剂在压缩机的作用下，变成高温高压的气体，然后进入冷凝器（换热器的一种）。在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外界空气进行热交换，将热量释放到外界，自身则冷却并凝结成液态。液态制冷剂再经过膨胀阀降压后，进入蒸发器。在蒸发器中，液态制冷剂迅速蒸发，吸收车内空气的热量，使车内空气温度降低，从而为你营造出凉爽舒适的驾乘环境。

到了寒冷的冬天，换热器又能发挥制热功能。以热泵空调系统为例，通过换向阀改变制冷剂的流动方向，让压缩机排出的高温高压制冷剂气体直接进入车内的换热器（此时作为冷凝器）。在这里，制冷剂将热量传递给车内空气，使车内温度升高，为你抵御外界的严寒。

（二）呵护核心部件，延长使用寿命

对于新能源汽车的电池来说，温度对其性能和寿命有着至关重要的影响。在电池充放电过程中，会产生大量的热量，如果不能及时散热，电池温度过高，会导致电池容量衰减加快、循环寿命缩短，甚至可能引发安全问题。换热器通过冷却液循环系统，将电池产生的热量带走。冷却液在电池内部的冷却管道中流动，吸收电池的热量后，再流到外部的换热器（如板式换热器）中。在换热器中，冷却液与外界空气或其他低温介质进行热交换，将热量释放出去，然后再回到电池继续进行冷却，如此循环往复，确保电池始终处于适宜的工作温度范围。

电机和电控系统同样离不开换热器的呵护。电机在运转过程中，由于绕组电阻、铁心损耗等原因会产生热量，电控系统中的功率器件在工作时也会发热。如果这些热量不能及时散发，会使电机和电控系统的性能下降，甚至损坏。换热器通过冷却介质（如冷却液或空气），将电机和电控系统产生的热量传递出去，保证它们在正常的温度范围内稳定运行，从而延长其使用寿命，提高车辆的可靠性和安全性。

换热器的多样类别

在新能源汽车热管理空调系统中，换热器家族可谓是 “人才辈出”，不同类型的换热器凭借各自独特的结构和性能特点，在汽车热管理领域发挥着重要作用。下面，让我们一起走进换热器的 “多彩世界”，认识几位 “明星成员”。

（一）管片式换热器：昔日老将，渐隐舞台

管片式换热器是换热器家族中的 “元老”，它的结构相对简单，就像搭积木一样，由一根根铜管和一片片铝翅片组合而成。在扩管过程中，铝翅片和铜管紧密地粘附在一起 ，形成了一个看似坚固的整体。在早期的汽车空调系统中，管片式换热器凭借加工简单、技术成熟、成本低等优点，曾占据着重要地位，是当之无愧的 “老将”。

然而，随着汽车技术的不断发展，管片式换热器的缺点也逐渐暴露出来。汽车在行驶过程中会产生持续的振动，这使得管片之间的连接变得松动，就像一座年久失修的桥梁，连接处开始出现裂缝。同时，温度的交替变化也让管和散热片的热膨胀和收缩程度不同，导致管片之间的接触不良，热阻随之增加，就像给热量传递的道路上设置了重重障碍。这不仅降低了换热器的可靠性、性能和寿命，还使得它在应对现代汽车空调系统日益增长的高效换热需求时显得力不从心。此外，当它应用于蒸发器时，如果管壁温度低于空气的露点温度，通过蒸发器管表面的空气就会凝结成水，冷凝水的出现进一步增加了热阻，排水效果不足也限制了它在汽车空调中的使用。如今，这位 “老将” 已逐渐隐退，很少在汽车空调系统中出现，只有一些大型的客运和工程车辆还在使用它作为蒸发器。

（二）管带式换热器：过渡先锋，功成身退

管带式换热器是在管片式换热器的基础上发展而来的，它可以说是一位 “过渡先锋”。它采用机械方法将铝合金材料加工成管状结构，并将其转变成等距的曲折管，然后再用特定的加工方法将管板结构连接起来，形成永久性连接。这种结构改进使得它在汽车成型过程中能更好地满足需求，工作时间比管片式换热器更长，换热性能也有了进一步提升。

但管带式换热器也并非完美无缺。在实际使用中，它的换热器性能仍不尽人意，制造多通道管的过程也较为复杂，这就好比制作一件精美的手工艺品，虽然看起来不错，但制作难度大、成本高。因此，尽管它在换热器发展历程中起到了一定的过渡作用，但在实际的汽车空调中，它也很少被使用，完成了自己的历史使命后，逐渐淡出了人们的视野。

（三）平行流式换热器：行业中坚，性能卓越

平行流式换热器是目前汽车空调系统中的 “中流砥柱”，属于第三代汽车空调热交换器。它的结构设计十分巧妙，基于管带式冷凝器进行了创新，制冷剂可以在一个方向或两个方向上串联改变，也可以在平行于两个方向上平行改变，实现多次流入和流出。它采用了扁管挤出技术、百叶窗翅片成型技术和真空焊接技术，由分流管、扁管和歧管组成。制冷剂流经歧管后，进入多个扁平管进行热交换，每个扁平管都有多个通道，大大增加了换热面积。在扁平管的末端，制冷剂再进入歧管，然后重新分配进入下一个流程。由于制冷剂在冷却过程中体积流量逐渐减小，每排扁平管的数量也会相应逐渐减少。扁管的流动通道横截面可以是矩形、三角形或圆形，内壁可以是光滑管，也可以是内翅片，扁平管之间还有带有挡板的波纹状散热片，进一步强化了换热效果。

平行流式换热器的高效换热能力和紧凑的结构使其成为了汽车空调系统的主流选择。它就像一位全能选手，在换热效率、结构紧凑性、耐压性等方面都表现出色，能够很好地满足新能源汽车对热管理系统的严格要求，为汽车的高效运行提供了有力保障。

（四）层叠式换热器：创新之星，崭露头角

层叠式换热器是换热器家族中的 “创新之星”，它保留了管翅片式换热器和管式换热器的工作特性，并在此基础上进行了大胆创新，将 U 型板式换热器设计成新型的空调换热器系统。在加工过程中，板上会被加工成波纹状，这种独特的设计确保了空调系统具有良好的制冷性能，能够在运行期间与车辆内部的空气进行高效热交换。

在汽车公司的设计中，还会采用各种形状的铝翅片，如波纹状翅片和多孔翅片，进一步提升换热器的性能。层叠式换热器具有结构紧凑、换热效率高、重量轻等优点，在汽车空调系统中得到了越来越广泛的应用，尤其是在一些对空间和性能要求较高的新能源汽车中，它正逐渐崭露头角，成为热管理系统中的重要一员 。

换热器在新能源汽车中的应用实例

不同品牌的新能源汽车，根据自身的设计理念、技术路线以及市场定位，在热管理系统中选用了不同类型的换热器，以满足各自的需求。

特斯拉 Model Y 作为新能源汽车领域的明星车型，其热管理系统堪称行业典范。它采用了大型集成式八通阀，将热泵空调系统和电机、电池热管理回路巧妙地动态结合在一起 。在这个系统中，平行流式换热器发挥了关键作用。在电池热管理方面，平行流式换热器能够高效地将电池产生的热量传递给冷却液，确保电池始终处于最佳工作温度范围。在制冷和制热过程中，它也能快速实现热量的交换，为车内提供舒适的温度环境。这种设计不仅实现了电机余热回收，减少了管路用量，达到了节能降本的效果，还通过采用 R1234yf 冷媒的多功能热泵，加强了低温环境下热管理回路的制热量和制热效率，有效提升了续航里程，改善了车主的使用体验 。

比亚迪在新能源汽车技术研发方面一直处于领先地位，其在热管理系统中对换热器的应用也独具匠心。例如，比亚迪申请的口琴管式换热器专利，通过在口琴管的流道内侧壁设置凸出部和 / 或凹陷部，能够使液态流体（冷媒）迅速成核，防止大核体在流道内侧壁形成边界层，从而显著提高了换热能力，满足了动力电池严苛的换热需求 。在实际车型中，比亚迪根据不同车型的特点和需求，灵活选用换热器。在一些高端车型中，采用了换热效率更高的层叠式换热器，进一步提升了热管理系统的性能，为车辆的高性能运行提供了有力保障。

奥迪 e-tron GT quattro 使用的是间接液基系统，由冷却板形成，将电池和工作流体分开，使用水和乙二醇的混合物作为冷却介质，由暖通空调系统冷却或加热。在这个系统中，管片式换热器虽然在现代汽车空调中使用较少，但由于其成本低、加工简单等特点，在一些对成本控制较为严格的部件冷却中仍可能被选用。而在需要高效换热的关键部位，如电池冷却系统，可能会采用平行流式换热器，确保在复杂的工况下，电池始终能保持在 30℃至 35℃的最佳工作温度区间，同时在 - 30°C 至 50°C 的极端环境条件下，也能有效管理电池组的温度 。

这些不同品牌新能源汽车对换热器的应用案例充分表明，换热器的选择直接关系到新能源汽车热管理系统的性能优劣，进而影响到车辆的整体性能、安全性和用户体验。随着新能源汽车技术的不断发展，换热器的技术也在持续创新和进步，未来我们有望看到更多高效、节能、紧凑的换热器应用于新能源汽车领域，为新能源汽车的发展注入新的活力 。

未来展望：换热器的创新之路

随着新能源汽车技术的不断进步，换热器作为热管理系统的核心部件，也在不断创新发展，以适应新能源汽车日益增长的性能需求。在未来，换热器将朝着集成化、高效化、轻量化的方向大步迈进。

集成化是换热器发展的重要趋势之一。未来的换热器可能会与其他热管理组件，如泵、阀、控制器等集成在一起，形成一个高度集成的热管理模块。这样不仅可以减少系统的体积和重量，降低管路连接的复杂性，还能提高系统的整体性能和可靠性 。就像智能手机一样，将各种功能模块高度集成，使得手机体积更小、性能更强。通过集成化设计，换热器能够更好地与新能源汽车的其他系统协同工作，实现更精准的热量控制和能量回收利用，进一步提升新能源汽车的能效和续航里程。

高效化也是换热器发展的关键目标。科研人员将不断探索新的换热材料和结构，研发更高效的换热技术，以提高换热器的换热效率。例如，采用纳米材料、新型复合材料等，这些材料具有优异的导热性能和热稳定性，能够大大提升换热器的换热效果。同时，优化换热器的内部结构，如改进翅片形状、增加换热面积等，也能有效提高换热效率。未来的换热器将在更短的时间内实现更大量的热量传递，为新能源汽车的高效运行提供更强大的支持。

轻量化对于新能源汽车来说至关重要，它直接关系到车辆的能耗和续航里程。在未来，换热器将通过采用轻质材料和优化结构设计来实现轻量化目标。铝合金、镁合金等轻质金属材料将在换热器制造中得到更广泛的应用，这些材料不仅重量轻，而且具有良好的导热性和耐腐蚀性。此外，通过拓扑优化等先进设计方法，去除换热器结构中的冗余部分，使换热器在保证性能的前提下，重量大幅降低。就如同飞机的设计一样，通过采用轻质材料和优化结构，实现了飞机的轻量化，从而提高了飞行效率和燃油经济性。

可以预见，在未来新能源汽车热管理系统的发展中，换热器将不断创新，为新能源汽车的性能提升和可持续发展贡献更多的力量。相信在不久的将来，我们会看到更多高效、节能、智能的换热器应用在新能源汽车上，为我们带来更加绿色、便捷、舒适的出行体验。