来源：焉知智能汽车 作者：Hailing
01 整车热管理系统的发展历程
长久以来传统燃油车都是汽车产业的主角，热管理系统也相对简单，主要包含空调系统和发动机系统的热管理。
空调系统热管理可细分为乘员舱制冷和乘员舱制热。乘员舱制冷是由发动机带动压缩机，通过压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器形成的制冷剂回路，将经过蒸发器的空气降温后送入乘员舱，实现乘员舱制冷；乘员舱制热是利用发动机产生的废热加热冷却液后，通过冷却液回路，将经过暖风芯体的空气加热后送入乘员舱，实现乘员舱制热。
发动机系统的热管理主要是发动机的冷却需求，将吸收发动机热量的高温冷却液，经过前端模块散热降温后，循环流回发动机，进而实现发动机的冷却。
伴随汽车产业的发展，尤其是伴随着近年新能源汽车的普及，由此应运而生的纯电车热管理系统与传统燃油车相比发生了很大的变化。纯电车与传统燃油车热管理的差异主要包括以下三点：
（1）两者均需要进行空调系统热管理，然而在空调制热的情况下，传统燃油车可以通过发动机的废热给乘员舱供热，而纯电车则必须要进行主动制热。
（2）由于两者的动力系统不同，传统燃油车动力系统热管理主要针对发动机模块，而纯电车热管理主要针对电机模块。
（3）纯电车相比传统燃油车增加了电池热管理，只有保证电池维持在一定的范围内，才能达到电池的使用寿命、充放电性能、驾驶安全性等的最佳平衡，因此需要对电池进行热管理。
图1 汽车热管理差异
纵观纯电车近十几年的迅猛发展过程，热管理系统大致经历了如下几个阶段：
第一阶段纯电车热管理系统：采用单独转速可控的电动压缩机，在传统燃油车制冷剂回路的基础上，增加Chiller电池冷却回路。在电池水回路上装配水PTC，通过水PTC加热回路冷却液，进而实现电池的加热。在空调箱内装配空气PTC，通过空气PTC加热送入乘员舱的空气，实现乘员舱的加热。
第二阶段纯电车热管理系统：与第一代相比系统复杂度明显增大。最主要的特点是将热泵技术应用到乘员舱制热，同时将电池回路、电机回路与制冷剂回路耦合，可实现电机、电池的余热利用。通过热泵技术可将环境中低品位的热量或电机、电池回路中的余热进行利用，在乘员舱制热时制热效率提高，增加冬季纯电车的续航里程。然而，此阶段的热泵系统一般使用制冷剂134a或1234yf，在低温环境下制热量能力衰减严重，无法满足纯电车低温条件下的制热量需求，因此还是需要配置水PTC或空气PTC进行辅助加热。而且，这一阶段的热管理系统，虽然将制冷剂、电机、电池回路系统进行了整合，但各执行器及系统换热器等分布分散，集成度不高，同时存在电机、电池余热未被充分利用的问题点。
第三阶段纯电车热管理系统：针对上一阶段热管理系统存在的问题，此阶段进行了一系列的热管理系统改进措施。为提高低温制热效率和能力，大众ID4已研发成功将制冷剂由134a/1234yf替代为CO2的热管理系统。在集成化方面，有代表性的特斯拉已将热管理系统在整车上进行了高度化集成，并应用于Model Y车型上，同时此套系统的电机、电池余热利用效率也有了一定程度的提升。
下一阶段纯电车热管理系统：虽然目前纯电车热管理已经取得了一定的进展与成果，但还是没有达到开发出一套集安全环保、低温高效、空间及轻量化、成本低廉等于一身的理想热管理系统。而且随着对尽量缩短充电时间的客户需求，满足超级快充时的高制冷能力也是热管理系统需要面对的一个挑战。并且，伴随汽车智能化技术的发展，开发适应不同用户需求的热管理功能，必将是未来的大势所趋。换句话说，就是我们要实现将热管理功能服务化，由用户自主选择喜好的功能体现。
接下来在下一章节中介绍这种面向服务开发的软件架构SOA。
02 面向服务的软件架构 (SOA)
简单了解了热管理系统的发展历程之后，接下来我们一起认识下什么是SOA。
自从进入智能汽车时代，软件定义汽车已被业内人事广接受。汽车产业也正在由电子时代向软件时代转变。软件已逐渐成为智能汽车差异化的核心。为了满足快速的软件和功能的开发，面向服务的软件架构（SOA）开始被业界所认可。
在SOA 架构下，所有的服务组件接口均被标准化，软件的部署不再依赖特定的硬件平台、操作系统等，其松耦合、灵活易于拓展的特点真正意义上实现了汽车的“软硬分离”。SOA能将车端不同功能及硬件能力划分为服务，并按整车的原子能力将服务拆分为颗粒度更小的接口。各服务组件的接口进行标准化封装，可通过既定协议互相访问、拓展组合；SOA的核心要素包括松耦合、标准化定义、软件复用等。SOA使应用层功能可在不同车型上复用，且能够基于标准化接口快速响应用户新的功能需求，软件工程师在修改或新增某一软件功能时，只需对上层相对应的服务组件进行代码编写，而无需进行基础软件层、运行环境层和其他软件组件的重新编译和重复开发，这极大地减少了软件升级的复杂度和成本，提高了效率。正因如此，SOA正成为软件定义汽车的软件趋势。
图2 SOA设计架构
目前众多主机厂及供应商都介入SOA软件开发，预计未来5年将迎来SOA的量产高峰。
汽车SOA是对整车智能化的底层能力进行组织。将车端的硬件能力和各种功能SOA化，划分为不同的服务，拆分成颗粒度更小的接口。这些服务根据SOA标准进行接口设计，基于SOA标准协议进行通信。这样，各服务组件之间就可以相互访问，从而扩展了服务的组合形式。为汽车出厂后的持续升级和服务降低难度、拓展出更多的可能性。
03 热管理与SOA的碰撞
SOA最早被使用于整车智驾及座舱，国内多家OEM已对其有所探索。而随着技术的不断发展，整车其他软件也势必需要顺应大势来满足SOA架构。
而当前阶段的热管理软件开发多依托于传统燃油汽车发展而来，大多数OEM热管理软件现阶段只满足Classic Autosar，甚至部分OEM热管理软件都不足以满足Classic Autosar架构。那么对于SOA架构，我们应该做什么？怎么做？
图3 不同软件格式差异
首先，需要明确的一点， Autosar软件架构和SOA软件架构并不是冲突的。笔者认为，Autosar架构更多的是一种规范，统一了软件接口、交换格式、方法论标准。其中Auotsar所实现软硬件分离也正是SOA架构所需要的。但Autosar是一种面向信号的软件架构，而SOA是一种面向服务的软件架构。这也表明SOA更侧重一种架构策略层面的指导思想。可以理解成SOA在AUTOSAR的基础上对ASW进一步分层，以便实现更大的解耦。所以，如果现有热管理软件暂不满足Classic Autosar架构，需现对其进行改造以满足Classic Autosar架构。然后再进行以下转换。
其次，笔者认为为满足SOA，热管理软件需要实现以下两部分。
（1）暴露能力
SOA的本质是由信号导向转变为服务导向。SOA软件既然需要面向服务，首先就需要暴露自己的能力以供其他服务调用。而热管理软件做为一个为空调及三电系统服务的软件模块，所以热管理软件的服务接口大部分面向于空调及三电系统。正是基于以上情况笔者建议将热管理软件大部分逻辑算法布置于SOA软件架构的基础服务层。
而鉴于热管理系统涉及到多部件控制策略的强耦合，所以热管理软件只有传感器和执行器可以置于元服务层释放服务接口以供诊断及后市场使用。即需要将热管理软件中传感器、执行器信号转换及硬件诊断部分从热管理主体软件中拆分出来。
注：因热管理系统强耦合性，执行器强制驱动需要考虑系统安全性，所以该部分服务接口笔者不建议直接释放。需添加算法并对其进行保护。
（2）信号转换为服务
SOA的本质是由信号导向转变为服务导向。整车传统软件开发，模块交互通过信号的形式进行交互。为实现SOA的转变，模块间交互要变更为服务导向。好在AUTOSAR支持SOME-IP，能够实现交互形式的切换。
结语
最后总结一下基于SOA架构的热管理软件设计对热管理软件开发的影响：
（1）可按需定制
现有软件开发多是基于开发人员的经验及车型定位进行设计。但是，毕竟千人千面。基于SOA 平台，开发者可以自由开发出海量的服务和应用，通过测试验证后上架；用户可以自由订阅服务，实现用车千人千面。由此热管理在实现SOA后也可通过把决策权释放给用户从而实现个性定制。例如，A更看中电池的安全，所以A选择电池热管理优先。B更在乎用车舒适性，所以B把乘客舱热管理优先级拉满。C在乎加速的畅快感，所以C更在乎电机时刻准备好以便下一秒动力的全力输出。
（2）可实现软件快速迭代
基于SOA架构，我们可以提升软件迭代速度。新的功能开发可以不影响或尽可能少的影响已有软件。以后软件迭代将更多的以功能增加包的形式释放。
而且也将类似手机一样，吸引更多的软件开发人员依托于已释放的API接口进行二次开发。届时一定会有很多有趣的APP会开发出来。但是，各大OEM也要注意相关API接口的管理，加强信息安全及功能安全建设，以免被不法分子恶意使用。
什么是集成式热管理系统？什么是集成式热管理系统？
“冬天不敢开暖风，夏天不敢开冷风”、“冬天怕电量冻缩水，夏天怕电池过热”...
智己是如何让用户实现“冷暖恒温”的呢？今天，就来聊聊一项智己LS6使用的一项新技术，智己自研集成式热管理系统。
热管理对电车重要吗？
无论是燃油车，还是电动车，车辆的热管理都是一个很大很重要的课题。不过，汽车的热管理系统粗略分起来，可以分成空调系统管理和动力系统两大块。
热管理不仅要管理热还要管理冷，由于动力系统内核的变化，燃油车和电动车的热管理架构是完全不一样的。
燃油车因为发动机热效率不高，可以利用发动机的废热为驾驶舱供暖；纯电车电机效率非常高，产生的热量不能满足座舱取暖需求，必须用PTC、热泵等来辅助供暖。
燃油车时代消费者普遍对于“热管理”无感，但到了纯电汽车时代，整车热管理系统，不管是给座舱调节温度、还是给三电散热保温，都对能耗、续航产生了直接的影响。
换句话说，它直接影响到了我们的用车体验，热管理扮演着举足轻重的角色。
统一调配，避免浪费
随着技术的演变，电动车的热管理也经历了数代的更迭。
最早，电动车使用空调单冷配合PTC电加热，电池采用空气冷却，各子系统独立。PTC的优势是加热快，缺点是能耗大，所以空调费电是那一时期消费者对于纯电车最大的抱怨。
后来，电动车引入了热泵空调，配合电辅热，降低了空调的能耗，液冷逐步成为电池热管理的主流模式，同时，主机厂对电池与乘员舱回路进行了简单整合。这也是目前主流电动车采用的热管理方案。
智己LS6区别于主流热泵车型，使用的集成式热管理技术将座舱空调、动力系统中的电池、电驱热管理集成一体，也就是将各子系统的能量集中起来管理，这样就能精准分配，不浪费一丝能量。
例如，油车可以用发动机废热为座舱供暖，现在LS6通过集成式热管理管理，可以用电机的产生的余热为座舱供暖，从而降低空调能耗。
再比如，电池随着温度降低，负责搬运能量的锂离子会在电解液中结晶变成固体，导致电池放电能力大幅下降。同样，LS6也可以将电机余热回收起来，为电池加热，提高电池活性增加续航表现。
比如，竞品受物理架构约束，利用电驱余热的同时，电池的温度也会同步降低。但智己通过自研，将“电池储热+电驱余热+环境热源+PTC”的热管理进一步全局优化，就能解决这个问题。
对热量控制进一步细化，智己进一步丰富了热管理模式，自研了21种热管理模式，实现了全环境全工况能耗优化。一般来说，主流热泵车型只有12种热管理模式，特斯拉Model Y也只有18种模式。
更强的环境适应性
在极寒和高温环境下，智己全新的热管理系统不仅能提供更舒适的乘坐体验，也能进一步降低能耗。
智己LS6搭载的全新大排量热泵技术，最低可以从-18°C的环境中获取外界热量，相比常规-10℃的热泵，具备更强的极端天气适应能力。
对于低于-18℃的环境，智己LS6高效的集成式热管理系统会利用余温回收和PTC技术，对热泵、电池进行加热，以应对更低的气温，对北方的车主冬季用车更加友好。
面对高温，智己LS6搭载双冷凝技术，仅需30s出风口温度就能从35℃降至20℃，较Model Y缩短一倍；15分钟车内温度就能从65.7℃降到25℃，同样较友商快一倍。
至于能耗，在40℃的高温下连续行驶8小时共400多公里，LS6空调总耗电量4.3kWh，平均1小时仅需0.5度电，百公里仅需1度电，耗能仅为作为对照组的Model Y一半。
车云融合，热管理更“聪明”
在整个热管理系统中，智己LS6实现了空调控制器与热泵控制器二合一集成化控制，同时将“车云融合”，实现热管理系统远程大数据诊断及标定。通过软件层面的集成，热管理也便变得“聪明”起来。
另外，很快将通过OTA的方式新增APP预约出行功能和智能出风口功能，车辆便能根据客户设定预约出行时间，提前为电池及座舱加热，降低短途出行能耗；智能出风口功能车辆可以通过读取占座信号，自动关闭无人乘坐位置的出风，让空调系统更加高效。
