随着纯电动汽车的市场快速增长，全球各大汽车生产厂家纷纷开发出各种纯电动汽车，德国大众作为全球的汽车制造企业巨头，打造了电动化车型的生产制造平台MEB（ModularenlektrischBaukasten），MEB是德语“模块化电驱动平台”的缩写。MEB基于汽车制造模块化理念，具有极强的可拓展性，可打造不同车身轴距，并根据不同车型的需求调校出不同的续航里程，在智能化、网联化、自动化等方面实现不断升级和更新迭代。MEB以动力电池为核心，针对不同的车身形式提供更大的轴距、更短的前后悬和更大的车轮满足驾驶需求。
中国一汽-大众近期推出首款MEB车型ID.4CROZZ纯电动车，如图1所示，主要在上汽大众安亭MEB工厂和一汽-大众佛山MEB工厂生产，在整车基础结构保持不变的情况下，电池采用可缩放设计，以实现不同续航里程，每个电池模块采用55kWh及82kWh两种容量电池，不同容量的电池可提供350~550km的续航里程。ID.4CROZZ的高压电池采用独立的模块化设计，每一个电池模组里面又分为24组独立的单元电池，配备强大的热管理系统，具有直接冷却系统，确保即使在高负荷或低温情况下高压电池依然能运行在25~35℃的最佳温度范围。电流、电压和温度参数通过单元模块控制器和主控制单元进行监控。本文主要介绍ID.4CROZZ高压电池热管理系统结构、工作原理及冷却液工作循环回路。
1 高压电池热管理系统概述
纯电动汽车由于高压电池处于不断充电、放电过程，工作时会产生大量热量，热量的产生不仅会导致电池老化，还会使得相关导体上的电阻增大，从而导致电能不是转换为机械能，而是转换成热能释放出去。因此，高压电池通常都配备有热管理系统，一般分为水冷式和风冷式，现在普遍采用水冷式。
2 高压电池热管理系统的作用
—方面由于高压部件工作时，会产生热量，若热量积聚，会影响部件的工作性能，通过此系统带走部件工作产生的多余热量；同时也可将此部分热量再利用，为空调制热提供热源。另一方面，高压电池效能会受温度变化的影响，为确保电池效能，此系统还可以为电池加热。
3 ID.4CROZZ高压电池热管理系统
ID.4CROZZ高压电池热管理系统框图如图2所示，采用Chiller对电池包冷却，采用PTC对电池包加热，全面满足电池包的高低温需求；具备电驱动余热回收功能，通过循环切换，将电机和功率电子的余热收集用于电池包预热；当电池包完成预热，对于热泵配置车型，热泵还可以进一步收集电驱动的余热供给乘员舱，全面提升冬季续航里程。可以选装CO2热泵系统，冬季续航里程提升20%~30%。
4 ID.4CROZZ高压电池热管理系统结构组成
1）高压电池散热器
ID.4CROZZ高压电池散热器采用铝制散热器，如图3所示，安装在蓄电池外壳的外部，有助于防止蓄电池外壳中的高压组件与冷却液接触。高压蓄电池模组通过间隙填料（导热膏）与蓄电池外壳的底部连接。底部保护装置由实心铝制成，可保护散热器免受机械损坏。
2）PTC加热器
高压电池配备了安全性能更高的水暖加热器PTC（图4），负责对高压蓄电池的冷却液进行加热，具备无级调节（PWM）功能。应用PTC加热高效节能，保证了电池低温下的良好性能。相比较MQBHV-PTC，水暖高压加热器体积更小、质量轻、能量密度大、省电性好。
3）整车散热器
车辆前部安装的整车散热器包含冷却散热器、散热器卷帘、冷凝器、散热风扇以及相关导风栅等，如图5所示。散热器卷帘为标准装备，散热风扇优化设计、降噪，导风栅减少进风泄露，同时减低风阻，确保足够的进风量。
4）散热器卷帘（图6）
散热器卷帘100％内置在模块化电驱动平台中，位于冷却液散热器和冷凝器（R134A）/车头气体冷却器（R744）之间。在关闭状态下，卷帘改善了车辆的空气阻力系数，然后根据需要以不同的方式打开车辆前格栅与导流件。为确保足够的进风量，对散热器前部格栅进风面积提出了类似传统车的要求。同时为减少前端进风泄露，降低风阻，并最终提高续航里程，设计了全包围密封件，并匹配进气导流件，提高机舱进气流动密封性。
5）散热器风扇
为满足电动车更高的静音需求，首次在MEB车型采用新型风扇，能降低风扇噪音3dB（78dB→75dB），扇叶数量提升（9→10），风扇直径加大（400→480mm），从而降低转速（400r/min）。
5 ID.4CROZZ高压电池热管理系统的工作原理及冷却液循环回路
1）高压部件冷却液循环回路
ID.4CROZZ热管理系统通过管路将高压部件连接起来，同时借助冷却液及其循环，将高压部件工作产生的热量带走，确保部件不受高温的影响，如图7所示。在温度较低时，热管理系统通过PTC加热器加热冷却液，从而为高压电池进行加热，使其保持在合适的工作温度范围，减少电能损耗。
由于冷却液与高压电池模组不会发生接触，因此冷却液膨胀罐不需要密封。管路连接复杂，维修时必须严格按照维修手册指导进行操作。
2）不带热泵的冷却液回路见图8a，带热泵的冷却液回路见图8b。
6 ID.4CROZZ高压电池热管理系统的冷却和加热回路
1）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器旁路开启，如图9a所示。此时节温器温度<15℃，蓄电池温度为8~35℃，热泵无工作需求。节温器打开散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路。此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
2）蓄电池被加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器旁路开启，如图9b所示。此时节温器温度<15℃，蓄电池温度<8℃，此时热泵无工作需求。节温器打开散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池加热回路，此时2个冷却液泵均被激活。
3）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图10a所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度为8~35℃，此时热泵无工作需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
4）蓄电池由冷凝器热交换器冷却时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图10b所示。此时节温器温度>15℃，车辆运行期间蓄电池温度>35℃，充电期间蓄电池温度>30℃，此时热泵无工作需求。
节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池冷却回路，此时2个冷却液泵均被激活。
5）蓄电池由低温回路冷却时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图11a所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度>30℃，此时热泵无工作需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开蓄电池接口，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池冷却回路，此时2个冷却液泵均被激活。
6）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图11b所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度为8~30℃，此时热泵有工作
需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开蓄电池接口，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池加热回路，此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
7 电驱动系统的冷却和加热
ID.4CROZZ的电驱动系统同样是采用液体冷却，与高压电池共用热管理系统，冷却液流入电子驱动器，首先通过电源逆变器（PI）运行，因为半导体规定了允许的最大冷却液温度。流过PI后，冷却剂通过密封管塞元件进入电机外壳的冷却水套。热量主要是由定子铜绕组的电阻损耗产生的，通过绕组绝缘层和叠片到达机壳中的冷却水套。冷却介质通过优化的周向冷却通道进入定子，并在冷却水道的末端通过冷却连接软管进入车辆的外部冷却回路，如图12所示。
「科普」TEC热电制冷汽车热管理技术朋友在选购汽车周边的时候问起小星车载冰箱和制冷杯托是什么原理？让我们从TEC热电制冷聊起，再到它在汽车热管理技术的应用。跟着小星一起来了解一下吧。
一． 什么是TEC热电制冷
↑塞贝克效应（左）和帕尔贴效应（右）
我们先来看看什么是TEC热电制冷和它的工作原理。TEC热电制冷的全称是Thermo Electric Cooler。由于这种制冷技术基于半导体因此又称为半导体制冷技术。
对应的我们要提一下初中物理我们学到的物理学概念。那就是热电偶对应的Seebeck塞贝克效应，当两种金属结合点两侧存在温差的时候，对应的形成电压差。温差越大电压越高。通过测量电压和冷端已知温度就可以得到测量温度的精确值。
↑热电偶温度传感器
TEC热电制冷则基于Peliter帕尔贴效应，是一个由温差和电压间转换的效应。当通过直流电时，具有热电能量转换特性的材料可产生制冷功能，称为热电制冷。同时这种效应也可以用来产生电能，将热量通过热电能量转换半导体转换为电能。
↑热电半导体发电模式（左）和主动制冷模式（右）
二． TEC热电制冷器的组成、优势与应用实例
TEC热电制冷器的组成包括顶层底层温度交换陶瓷基板、内部半导体P极、半导体N极和导电金属组成。
TEC热电制冷器的具体优势包括：
1. 可加热可冷却
2. 温度控制精确
3. 热惯性小，制冷制热快
4. 主动制冷，可低于环境温度
↑TEC热电制冷器组成
到底效果怎么样呢？当给TEC热电制冷器加上12V直流电以后，用手指沾一点水到制冷片上。可以看到在几秒的时间内这些水就变成了薄冰。经过测量在上电以后的几秒内，制冷片的表面温度就从20度室温降至零下17度。
↑TEC热电制冷器快速演示
TEC热电制冷器小巧且可以瞬间制冷制热的特点使得它广泛应用在车载冰箱和智能温控杯架中。车载冰箱区别家用冰箱采用的制冷剂和压缩机制冷原理，在有限的后备箱空间内使用后部12V车载直流电源基于热电制冷技术快速为冰箱内的饮料或食物降温。而智能温控杯架则区别与通常中央扶手空调出风降温杯架，通过智能温控既能快速降温升温又能精准控温保温。夏热里的一听冰阔落或者为宝贝时刻准备着的一瓶爱心奶都是值回票价的贴心应用。
↑车载冰箱（左）和智能温控杯架（右）
三． 未来趋势
随着动力电池在汽车中的快速普及，通过TEC热电制冷技术时刻保持动力电池最佳的工作温度变成非常具有前景的汽车热管理场景。在电池工作或充电发热时热电制冷器可以为电池快速降温，而当冬天低温启动车辆时，热电制冷器又能主动为电池升温。
下面我们以奔驰48V动力电池为例为大家介绍TEC热电制冷技术在动力电池中的应用。
↑奔驰48V动力电池的特性概览
奔驰逐渐在S级车型和越来越多的其他车型上搭载48V轻混系统，其中48V动力电池集成了880Wh的电池组、48V/12V直流直流DCDC转换器和创新的制冷概念。而其中创新的制冷概念就是来自捷温的热电制冷器，为动力电池实现精准温度控制。
↑奔驰48V动力电池的系统组成
奔驰48V动力电池的系统组成为12个方壳电芯、电池管理和电池分配单元控制板、6相48V/12V直流直流DCDC转换器、48V/12V接线端子和基于帕尔贴效应热电元件的制冷/制热热管理总成。来自捷温的热电制冷器总成内部具有四组帕尔贴效应热电元件。通过热管理控制精准调节动力电池的工作温度，就好比给电池安了一个冬暖夏凉的空调。
↑捷温热电制冷器总成
综上，今天我们介绍了TEC热电制冷技术的原理和车载冰箱/智能温控杯架应用实例。也介绍了未来热电制冷技术在汽车动力电池热管理系统中的发展趋势。希望为大家了解热电制冷技术有所帮助。
