在北方寒冷的冬季，气温通常在零下十度甚至二十度。我们的爱车在这样的温度下停放了一夜，车内就像冰窖一样寒冷。当我们从温暖舒适的房间进入到车内的时候，那种酸爽是每一个北方司机都难以忘怀的。如果赶上有雨雪，在风挡玻璃上罩上一层冰霜，那就更惨了。当你启动发动机，听发动机在低温下的哀嚎，你的内心一定是崩溃的。那么有没有一种装置，可以在发动机没有启动之前，就能够给发动机预热，给车内加温呢？答案是有，这就是汽车驻车加热系统。今天我们就来说说它的结构和工作原理。
驻车加热系统是车辆上一种独立的辅助加热系统，它与发动机无直接联系，可以在关闭发动机后使用，也可以在行车期间提供辅助加热功能。它通过燃烧车内燃油来加热水箱冷却液以达到不发动汽车便能对车厢内以及发动机进行加热。驻车加热系统克服了普通车辆加热系统依赖发动机的限制，并能提高车辆加热的速度。某些类型的驻车加热系统还提供了发动机暖机功能，大大提高了发动机的冷启动性能，降低了冷启动时发动机的磨损。这套系统被广泛用于轿车、客车、工程车辆、游艇等领域。
驻车加热系统的工作原理
从油箱中提取少量燃油到驻车加热器燃烧室，之后被点火器点燃以得到明火；燃烧室与水箱冷却液管路相连，经过加热的冷却液在车内循环；流过暖风散热器后即为车厢加热，与此同时发动机也被预热。整套过程无需启动车辆也无需发动机参与。通常来说加热20分钟便可让车内变得温暖，发动机得到充分预热，而车窗的冰雪也会被融化。根据加热器大小不同，加热一次所需要的燃油量从0.2升到0.3升不等。
驻车加热系统按照介质被分为水暖加热系统和空气加热系统两种。按照燃油的种类分为汽油加热系统和柴油加热系统两种。大型货车、工程机械等大多使用柴油气暖式加热系统，家庭用小轿车多使用汽油水暖式加热系统。今天我们主要来说说汽油水暖式加热系统。
汽油水暖式驻车加热系统主要由进气供给系统、燃油供给系统、点火系统、冷却系统以及控制系统组成。
1、进气供给系统
进气供给系统包括：进气软管、燃烧鼓风机、废气波纹管及排气消音器。燃烧空气鼓风机把来自进气软管的空气定时定量地送入燃烧器总成内，并与计量泵泵入的汽油混合，再经引火塞（热敏电阻）点燃，在加热泵内燃烧，所产生的废气经过波形管和消音器手非出。
2、燃油供给系统
燃油供给系统包括：计量泵、油管。 计量泵把燃油从燃油箱（汽油泵中间软管）中抽出，然后送入燃烧器总成。
3．点火系统
点火系统包括：引火塞、导线。驻车加热控制单元可以对引火塞的点火时间和点火能量进行控制，从而实现对废气中二氧化碳含量的控制。引火塞体积较小、位于加热泵的前端。
4．冷却系统
冷却系统包括：循环泵、冷却液软管、暖风的热交换器。 在车上冷却系统的水道是相互连通的，冷却水经过循环泵进入加热器总成的进水管一侧。燃料被点燃放出热量，使冷却水加热变成热水，热水从排水管出来，并进入位于仪表台右侧下方的热交换器。新鲜空气鼓风机把热水的热量吹入驾驶室内，被冷却的热水再进入下一个工作循环当中。另外，此时从热交换器出来的冷却水的温度远高于环境温度，由于驻车加热装置和车上的冷却系统相通，所以经过热交换器出来的冷却水会进入发动机的冷却系统，这样可以给发动机暖机，在寒冷的冬天，便于启动，还可以减少运动件的机械磨损。
5．控制系统
控制系统主要由传感器、执行元件、控制元件组成。传感器有外部温度传感器、燃烧温度传感器；执行元件有循环泵、计量泵、新鲜空气鼓风机、燃烧空气鼓风机；控制元件有驻车加热控制单元。驻车加热控制单元接受传感器的信号，经过处理后向执行元件发出指令。
驻车加热装置的工作过程
驻车加热系统的工作过程可分为五个工作步骤:进气阶段、喷油阶段、混合阶段，点火燃烧阶段以及换热阶段。当启动开关后，加热器按以下步骤工作：
1、离心水泵开始抽水试运行，检查水路是否正常；
2、水路正常后风扇电机转动将空气经进气管吹入、剂量油泵经输入管将油抽入燃烧室；
3、点火塞点火；
4、火在燃烧室头部被点燃后，在尾部完全燃烧，并将废气经排气管排出：
5、火焰传感器可根据排气的温度感应点火是否点着，如点着则会关闭火花塞；
6、水经过热交换器将热量吸收带走，循环到发动机水箱：
7、水温传感器感应出水的温度，如达到设定的温度时则会关闭或降低燃烧等级：
8、空气控制器可以控制助燃空气的进气量，来保证燃烧的效率；
9、风扇电机可以控制进空气的速度；
1 0、过热保护传感器可以检测当没水或水路堵塞而温度高于1 08度时，自动关闭加热器。
驻车加热系统的特点
1、独立工作：这套加热系统是独立于发动机进行工作，整个过程只需要靠电瓶电力驱动冷却液水泵以及空调鼓风机，发动机不参与运转。
2、全车加热：由于驻车加热器的工作原理是对水箱冷却液加热，所以在加热车厢内温度时同时也对发动机也进行加热，免去了冬季启动车辆后再进行预热的麻烦，也使发动机冷启动磨损更低。让您在寒冬里打开车门即可享受家一般的温暖。同时解决车窗除霜、刮雪、擦雾的困扰。
3、操控便利：先进的遥控、定时系统随时轻松地为爱车加热，不仅能够手动开启，更可通过定时、遥控以及手机短信或电话进行开启，灵活性很高。
4、安装便利：除标配驻车加热车型外，常见的微型车、小型车一直到SUV车型均可进行后期加装。
5、如果油箱内的燃油过少（燃油存量表指针位于“红色区域内），驻车加热系统控制单元就不会打开驻车加热系统。
6、驻车暖风打开前和运行时，如果系统发现电瓶电压过低，驻车加热系统控制单元会关闭驻车加热系统。
7、驻车加热系统不允许在封闭的空间中运行，否则有中毒危险！
8、在加油时不得运行驻车加热系统，有失火危险！
9、由于驻车加热系统运行时会产生高温，所以驻车时必须保证发动机罩下面灼热的废气能通畅无阻地散出，而且不会与易燃物直接接触。
现在一些高端车型都已经把驻车加热系统做为标准配置安装在车上，比如进口奥迪Q7、宝马X5、新7系、路虎揽胜、途锐TDI柴油版、进口奥迪A4以及R36等，在一些中端车型上也在逐渐的推广普及，而在一些高寒地区，很多人都自费加装。德国伟巴斯特是世界上著名的的驻车加热系统生产厂家之一，它们生产的驻车加热系统约占35%的市场份额。
电动汽车电池热管理风冷与液冷锂离子电池包热管理的要求是根据锂离子电池发热机理，合理设计电池包结构，选择合适的热管理方式，合理设计热管理策略，保证电池包内各个单体电池工作在合理温度范围内的同时尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。
动力蓄电池热管理系统（BTMS，Battery Thermal Management System）对纯电动汽车在各种环境下的动力性有至关重要的影响。通过分析锂离子电池产热原理，BTMS传热冷却方式，及风冷散热和液冷散热方案的比较，说明液冷散热效果好于风冷，液冷散热将是未来适合复杂工况的大功率锂离子动力电池热管理的重要研究方向。
动力蓄电池作为纯电动汽车的动力来源，是提高整车性能和降低成本的关键一环，其温度特性直接影响电动车的性能、寿命和耐久性。锂离子电池因比能大、循环寿命长、自放电率低、允许工作温度范围宽、低温效应好等优点是电动车目前首选的动力电池。
锂离子电池包热管理的要求是根据锂离子电池发热机理，合理设计电池包结构，选择合适的热管理方式，合理设计热管理策略，保证电池包内各个单体电池工作在合理温度范围内的同时尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。
由于电池组中单体电池是互相串联的，任何一只电池性能下降都会影响电池组的整体表现。温差为5℃、10℃、15℃时，相同充电条件下电池组的荷电态分别下降10%、15%、20%。
锂离子电池热特性
电池在充放电过程中都会发生一系列化学反应，从而产生热反应。锂离子动力电池的主要产热反应包括：电解液分解、正极分解、负极与电解液的反应、负极与粘合剂的反应和固体电解质界面膜的分解。此外，由于电池内阻的存在，电流通过时，会产生部分热量。
低温时锂离子电池主要以电阻产生的焦耳热为主，这些放热反应是导致电池不安全的因素。电解液的热安全性也直接影响着整个锂电池的电池动力体系的安全性能。
实际运行环境中，动力系统需要锂离子电池具备大容量与大倍率放电等特点，但同时产生的高温增加了运行危险。所以，降低锂离子电池工作温度，提升电池性能至关重要。
BTMS传热冷却方式
BTMS中按照能量提供的来源分为被动式冷却和主动式冷却，其中只利用周围环境冷却的方式为被动式冷却，组装在系统内部的、能够在低温情况下提供热源或者在高温条件下提供冷源，主动元件包括蒸发器、加热芯、电加热器或燃料加热器等的方式为主动式冷却。按照传质的不同可以分为空气强制对流、液体冷却、相变材料(PCM,Phase Change Material)、空调制冷、热管冷却、热电制冷和冷板冷却等。根据不同的放电电流倍率、周围温度等应用要求选择不同的冷却方式。
空气强制对流
空气作为传热介质就是直接让空气穿过模块以达到冷却、加热的目的。很明显空气自然冷却电池是无效的，强制空气冷却是通过运动产生的风将电池的热量经过排风风扇带走，需尽可能增加电池间的散热片、散热槽及距离，成本低，但电池的封装、安装位置及散热面积需要重点设计。可以采用串联式和并联式通道(如图1所示)。
电池的散热特性：在自然冷却下热辐射占整个散热的43%~63%强化传热是降低最高温度的有效措施，但扩大强化传热的范围并不会无限地提高温度一致性。
风冷方式的主要优点有:结构简单,重量相对较小没有发生漏液的可能有害气体产生时能有效通风成本较低。缺点在于其与电池壁面之间换热系数低,冷却、加热速度慢。
在串并联风道中，放置6块发热电池，假设电池密度均匀（2700kg/m3），热生成率相同（50000w/m3）。空气以5m/s的速度流入，进口温度为25℃(298K),出口自由敞开，电池模型使用结构体网格，数量为25万个。
串联式流道整体温差为5.6℃,并联式流道整体温差为3.0℃；串联流道中间电池热累计较多，整体温度较高，一致性较差；并联流道整体温度较低，一致性较好；但因本例入口风道为水平直角，故靠近入口电池温度较高。若将风口向上倾斜一定的角度，散热效果会更好。因此，改变风道设计，对电池散热影响较大。
液体冷却
在一般工况下，采用空气介质冷却即可满足要求，但在复杂工况下，液体冷却才可达到动力蓄电池的散热要求。采用液体与外界空气进行热交换把电池组产生的热量送出，在模块间布置管线或围绕模块布置夹套，或者把模块沉浸在电介质的液体中。若液体与模块间采用传热管、夹套等，传热介质可以采用水、乙二醇、油甚至制冷剂等。若电池模块沉浸在电介质传热液体中，必须采用绝缘措施防止短路。传热介质和电池模块壁之间进行传热的速率主要取决于液体的热导率、粘度、密度和流动速率。在相同的流速下，空气的传热速率远低于直接接触式流体，这是因为液体边界层薄，导热率高。
液冷方式的主要优点有：与电池壁面之间换热系数高，冷却、加热速度快；体积较小。主要缺点有：存在漏液的可能；重量相对较大；维修和保养复杂；需要水套、换热器等部件，结构相对复杂。
实验结果表明相对于液体冷却/加热，空气介质传热效果不是很明显，但是系统不太复杂。对于并联型混合动力车，空气冷却是满足要求的，而纯电动汽车和串联式混合动力车，液体冷却效果更好。
在不同流道设计的情况下，液体冷却温度一致性较好。虽然并联流道整体温度低于串联流道，温度仅相差0.4℃。但从实际与设计角度考虑，串联流道结构规整简单更适合产品设计。
目前大多选择液体冷却，如密封不好会导致液体泄漏，所以密封设计是极其重要的。
结论
在风冷与液冷两种不同模式不同的流道下，对电池温度冷却效果进行比较。通过对上述内容研究表明：（1）风冷在不同的流道下，对电池的温度一致性影响较大，但并联流道散热效果好于串联流道；（2）液冷无论在串、并流道下，对电池温度的一致性影响较小，并且整体散热效果要远好于风冷方式。随着电池模块容量的增大，恶劣环境下运行对电池性能的要求越来越苛刻，高效的电池热管理系统及其重要。空气强制冷却由于冷却能力不强只能在小型功率且良好工况下使用；而液冷整体冷却效果更适用于大型功率或者复杂工况下使用。因此液冷是未来电池热管理的重要研究发展方向。
