基于專利分析的新能源整車智能熱管理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究

【歡迎引用】馬天舒， 葉曉雪， 鄭銳， 等. 基于專利分析的新能源整車智能熱管理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究[J]. 汽車文摘， 2024（XX）： 1-11（待定）.

【Cite this paper】MA T S， YE X X， ZHENG R， et al. Research on Intelligent Thermal Management Technology for New Energy Vehicles Based on Patent Analysis[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（XX）： 1-11（待定）.

【摘要】整車智能熱管理在新能源汽車技術(shù)進(jìn)步中扮演著關(guān)鍵角色，但與燃油車相比，新能源車的熱管理系統(tǒng)更為復(fù)雜，對(duì)電池、電機(jī)和充電系統(tǒng)均提出了更為苛刻的要求。為了探究現(xiàn)階段新能源汽車整車智能熱管理領(lǐng)域的專利布局和研發(fā)重點(diǎn)，本文從宏觀和微觀的角度對(duì)我國(guó)新能源整車智能熱管理技術(shù)的專利進(jìn)行了系統(tǒng)分析，梳理了熱管理模塊、熱管理架構(gòu)等方面的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，并剖析了技術(shù)方案的發(fā)展方向。分析結(jié)果表明，隨著熱泵空調(diào)、液冷技術(shù)以及熱管理集成化等技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，熱管理系統(tǒng)將趨向更高的精度和效率，整車智能熱管理技術(shù)正迎來(lái)新的浪潮。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；整車智能熱管理；專利分析

中圖分類號(hào)：U463.4；G255.53"""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""" DOI：10.19822/j.cnki.1671-6329.20240071

Research on Intelligent Thermal Management Technology for New Energy Vehicles Based on Patent Analysis

Ma Tianshu1， Ye Xiaoxue1， Zheng Rui2， Wang Liangliang1， Wang Jing1

（1.China Automotive Technology and Research Center Co.，Ltd.， Tianjin 300300; 2.Dongfeng Commercial Vehicle Co.，Ltd.， Wuhan 430056）

【Abstract】The intelligent thermal management of the entire vehicle plays a key role in the technological progress of new energy vehicles. However， compared with fuel vehicles， the thermal management system of new energy vehicles is more complex and imposes stricter requirements on batteries， motors， and charging systems. To explore the current patent layout and research and development focus in the field of intelligent thermal management for new energy vehicles， this article systematically analyzes the patents of China's new energy vehicle intelligent thermal management technology from both macro and micro perspectives. It sorts out key technical points in thermal management modules and thermal management architectures， and dissects the development direction of technical solutions. The analysis results indicate that with the continuous evolution of technologies such as heat pump air conditioning， liquid cooling technology， and integrated thermal management， the thermal management system will tend towards higher precision and efficiency. Intelligent thermal management technology for the entire vehicle is ushering in a new wave.

Key words： New Energy Vehicles， VehicleIntelligent Thermal Management， Patent Analysis

0引言

隨著全球環(huán)保意識(shí)的不斷提升和能源問(wèn)題的不斷加劇，新能源汽車已成為全球汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型、走向綠色發(fā)展的核心趨勢(shì)，同時(shí)也是中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措[[參考文獻(xiàn)

[]王從飛， 曹鋒， 李明佳， 等. 碳中和背景下新能源汽車熱管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科學(xué)通報(bào)， 2021， 66（32）： 4112-4128.]]。然而，新能源汽車在運(yùn)行過(guò)程中，電池、電機(jī)、充電系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的熱管理問(wèn)題尤為關(guān)鍵，直接影響到車輛的性能和安全，因此對(duì)整車智能熱管理系統(tǒng)提出了更加精細(xì)、嚴(yán)格的要求。

熱管理系統(tǒng)在新能源汽車中的核心功能是保障車輛各關(guān)鍵部件維持在理想的溫度范圍內(nèi)運(yùn)作，通過(guò)系統(tǒng)軟件并結(jié)合多個(gè)信息對(duì)整車所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量高效利用的同時(shí)讓整車獲得更佳的續(xù)航能力。其中，智能化主要體現(xiàn)在高度集成化的設(shè)計(jì)、多源信息的綜合運(yùn)用、智能控制策略的應(yīng)用以及系統(tǒng)的功能一體化和結(jié)構(gòu)模塊化等方面，不僅提高了能效和續(xù)航能力，還增強(qiáng)了用戶的駕駛體驗(yàn)和車輛的安全性能。整車智能熱管理系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：（1）通過(guò)對(duì)電池包的溫度管理，確保充放電過(guò)程中的效能與安全性；（2）通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的溫度控制，避免由于高溫而導(dǎo)致的性能衰減或損壞；（3）通過(guò)對(duì)電子控制單元的散熱處理，維護(hù)電子零件的穩(wěn)定性與可靠性。為了達(dá)成以上目標(biāo)，新能源整車智能熱管理系統(tǒng)運(yùn)用了眾多技術(shù)手段，比如使用尖端傳感器實(shí)時(shí)跟蹤關(guān)鍵部件的溫度，利用復(fù)雜算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以預(yù)測(cè)熱行為并適時(shí)調(diào)整。熱管理系統(tǒng)還可以集成可調(diào)節(jié)冷卻液流量、熱交換器管理以及智能控制加熱和制冷裝置等高級(jí)功能，以應(yīng)對(duì)多樣的工作狀態(tài)和環(huán)境變化[[[] 詹振飛， 毛青， 孫博文. 汽車熱管理系統(tǒng)的未來(lái)之路[C]//重慶汽車工程學(xué)會(huì).重慶汽車工程學(xué)會(huì)2023年論文匯編， 2024： 4. ]]。

本文通過(guò)對(duì)新能源汽車的整車智能熱管理系統(tǒng)進(jìn)行專利分析，詳細(xì)探討了其專利布局和研發(fā)的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)核心技術(shù)專利的深入剖析，旨在向國(guó)內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)和企業(yè)提供信息，為其在技術(shù)開(kāi)發(fā)和戰(zhàn)略部署上提供參考。

1 整車智能熱管理技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

本文使用的專利檢索數(shù)據(jù)庫(kù)為中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司自主研發(fā)的全球汽車專利大數(shù)據(jù)平臺(tái)，專利選取范圍以公開(kāi)日為入口，自2004年7月1日起，截至2023年6月30日，對(duì)近20年的中國(guó)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

新能源整車智能熱管理技術(shù)的中國(guó)專利申請(qǐng)-公開(kāi)趨勢(shì)見(jiàn)圖1。截至2023年6月30日，我國(guó)新能源整車智能熱管理技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)量為21 273件。雖然相關(guān)研發(fā)起步較早，但直到2008年，隨著《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》[[[] 汪前元， 張全紅. 汽車大考—

《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入規(guī)則》對(duì)我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展的影響及應(yīng)對(duì)策略[J]. 中國(guó)外資， 2008（1）： 12-14.]]正式開(kāi)始實(shí)施，我國(guó)新能源汽車才進(jìn)入了全新的發(fā)展階段，整車智能熱管理技術(shù)的專利申請(qǐng)量也進(jìn)入了第一次快速發(fā)展階段；2015年，國(guó)家對(duì)純電動(dòng)汽車補(bǔ)貼力度的進(jìn)一步加大，國(guó)內(nèi)外各大整車集團(tuán)，如大眾、豐田、通用、寶馬等紛紛發(fā)布新能源戰(zhàn)略規(guī)劃，新能源整車智能熱管理技術(shù)專利申請(qǐng)量進(jìn)入第二次發(fā)展期，并在2018年達(dá)到頂峰；2020年專利申請(qǐng)量雖略有下降，但新能源整車智能熱管理在液體溫控、仿真建模、座艙熱管理等方面還存在很多需要改進(jìn)的技術(shù)和需要提升的性能指標(biāo)，在當(dāng)前大力發(fā)展汽車集成化、智能化背景下有望迎來(lái)進(jìn)一步發(fā)展。

2 整車智能熱管理技術(shù)創(chuàng)新主體分析

圖2顯示了我國(guó)新能源整車智能熱管理技術(shù)專利申請(qǐng)前10位申請(qǐng)人的分布情況。其中，整車企業(yè)有8家，僅有現(xiàn)代和福特22家國(guó)外企業(yè)，說(shuō)明我國(guó)新能源整車智能熱管理技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，經(jīng)過(guò)多年的努力，在整車智能熱管理相關(guān)技術(shù)方面占據(jù)主導(dǎo)地位。國(guó)內(nèi)企業(yè)中，比亞迪以624件位居第一，吉利、一汽緊隨其后。零部件企業(yè)華霆?jiǎng)恿蛯幍聲r(shí)代排名靠前，專利布局均集中在電池溫度控制領(lǐng)域。

3 整車智能熱管理技術(shù)重要技術(shù)分支專利分析

3.1 各分支專利申請(qǐng)情況

本文將新能源整車智能熱管理技術(shù)分為整車熱管理架構(gòu)、座艙熱管理模塊、動(dòng)力系統(tǒng)熱管理模塊以及非純電動(dòng)汽車溫控方案4個(gè)技術(shù)分支。其中，整車熱管理架構(gòu)是指車輛在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)熱量的控制和管理系統(tǒng)，目前多采用液體溫控方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池、電機(jī)等核心部件的更好的冷卻效果。座艙熱管理模塊是指對(duì)座艙內(nèi)溫度的控制，目前普遍使用的為正溫度系數(shù)（Positive Temperature Coefficient， PTC）空調(diào)和熱泵空調(diào)系統(tǒng)，在提高續(xù)駛里程的同時(shí)，還能提升座艙的舒適性。動(dòng)力系統(tǒng)熱管理模塊具體包括電池溫度控制、電機(jī)溫度控制和充電系統(tǒng)溫度控制，非純電動(dòng)汽車溫控方案則以混動(dòng)汽車和增程式汽車的溫控方案為主[[[] 陳永紅， 何林鍵. 新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)淺析[J].時(shí)代汽車， 2023（19）： 76-78.]]。

從表1可以看出，動(dòng)力系統(tǒng)熱管理模塊的專利申請(qǐng)量最大，占比高達(dá)73.83%，說(shuō)明申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的研發(fā)投入最大，這可能是因?yàn)椤叭姟毕到y(tǒng)是新能源汽車最核心的部件，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的熱管理直接影響著整車智能熱管理的能效。其次為整車熱管理架構(gòu)，占比12.67%，說(shuō)明企業(yè)也在積極開(kāi)展針對(duì)此領(lǐng)域的研究，推動(dòng)整車熱管理架構(gòu)的集成化和智能化研究，將是今后電動(dòng)汽車的研發(fā)熱點(diǎn)。座艙熱管理模塊和非純電動(dòng)汽車溫控方案的占比較少，均不足10%；其原因可能與熱泵空調(diào)的高成本以及開(kāi)發(fā)難度大有關(guān)，阻礙了其在電動(dòng)汽車上的發(fā)展，而混動(dòng)汽車和增程式汽車與純電動(dòng)汽車的熱管理架構(gòu)類似，申請(qǐng)人并未在該領(lǐng)域過(guò)多的進(jìn)行單獨(dú)的專利布局。

3.2 動(dòng)力系統(tǒng)熱管理模塊專利分析

新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)核心為“三電”系統(tǒng)，因此對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的熱管理也圍繞著“三電”系統(tǒng)的溫度控制展開(kāi)。其中動(dòng)力電池的最佳工作溫度應(yīng)維持在25～40℃之間，因此它既需要適當(dāng)?shù)谋卮胧中枧鋫溆行У纳岱桨竵?lái)保持其溫度穩(wěn)定。同樣地，電機(jī)的運(yùn)行效率和壽命也受到溫度影響，高溫環(huán)境可能會(huì)縮短其使用期限[[[] 馬浩然， 李佳輝， 畢崟. 新能源汽車熱管理研究綜述[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)， 2023， 48 （8）： 1-9. ]]。

3.2.1 電池溫度控制

如圖3所示，電池溫度控制領(lǐng)域的中國(guó)專利申請(qǐng)整體處于穩(wěn)定上升區(qū)間，隨著2016年以及2019年新能源汽車的22次在政策與市場(chǎng)端的雙重刺激，該領(lǐng)域的專利布局也呈現(xiàn)出相應(yīng)的陡增態(tài)勢(shì)。電池溫度控制領(lǐng)域的專利申請(qǐng)中，純機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)明構(gòu)思逐漸增多，涉及實(shí)現(xiàn)方法、軟件、策略的技術(shù)方案占比略少；但隨著電動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，涉及控制方法類的發(fā)明專利申請(qǐng)量有望進(jìn)一步提高。

申請(qǐng)人TOP10中，比亞迪處于絕對(duì)龍頭企業(yè)地位。供應(yīng)商企業(yè)中，華霆?jiǎng)恿夹g(shù)優(yōu)勢(shì)凸顯。傳統(tǒng)供應(yīng)商企業(yè)寧德時(shí)代、蜂巢、國(guó)軒高科、億緯動(dòng)力在該領(lǐng)域的專利布局較為突出。國(guó)內(nèi)整車企業(yè)北汽新能源、吉利、一汽在本領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)專利地位；國(guó)外僅有福特一家企業(yè)上榜，位居第10。

在電池溫度控制領(lǐng)域，冷卻技術(shù)主要?jiǎng)澐譃轱L(fēng)冷、液冷和直冷3種類型。風(fēng)冷技術(shù)通過(guò)自然風(fēng)或車輛空調(diào)系統(tǒng)中的冷風(fēng)在電池表面流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱目的；液冷技術(shù)則依靠一套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，利用冷卻液來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)力電池的溫度，這種方法目前被廣泛采用；而直冷系統(tǒng)則簡(jiǎn)化了過(guò)程，無(wú)需使用冷卻管道，而是直接應(yīng)用制冷劑對(duì)電池進(jìn)行冷卻處理[[[] 叢昊天， 秦妍， 陳聰， 等. 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制冷與空調(diào)， 2024， 24（6）： 34-42.]]。例如，賽力斯專利CN116353287A[[[] 孔鵬， 鄭登磊， 文浩懿， 等. 電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)： CN116353287A[P]. 2023-04-13.]]在熱泵制熱時(shí)，利用第一預(yù)設(shè)安全閾值且冷卻液初始溫度較低判斷室外換熱器表面是否結(jié)霜，開(kāi)啟電機(jī)加熱冷卻液措施快速加熱冷卻液溫度，以防止熱泵制熱時(shí)出現(xiàn)室外換熱器表面結(jié)霜，并通過(guò)不同結(jié)霜溫度值對(duì)應(yīng)的電機(jī)加熱功率快速加熱冷卻液溫度，當(dāng)達(dá)到第二預(yù)設(shè)安全閾值或冷卻液加熱后溫度較高時(shí)，退出電機(jī)加熱，由此可提前預(yù)防室外換熱器表面結(jié)霜，適用于怠速以及行駛過(guò)程中，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。北汽新能源專利CN219286504U[[[] 薛志強(qiáng)， 黃榮， 袁文靜. 電池包和車輛： CN219286504U[P]. 2022-08-23.]]的電池包能夠利用液冷板直接對(duì)電池配電盒內(nèi)的電器組件進(jìn)行降溫，使電池配電盒的溫度能夠控制在均衡的范圍內(nèi)，從而使電池包的整體安全性更高，電池包的性能更好。

3.2.2 電機(jī)溫度控制

從圖5所示的專利申請(qǐng)趨勢(shì)來(lái)看，新能源汽車的電機(jī)溫度控制技術(shù)仍處于發(fā)展期。該技術(shù)自2004年開(kāi)始在中國(guó)有少量專利申請(qǐng)，申請(qǐng)量于2016年進(jìn)入快速上升趨勢(shì)，每年申請(qǐng)量保持200件左右。2022年的專利還在申請(qǐng)中，預(yù)計(jì)今后專利申請(qǐng)量會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。

在電機(jī)溫度控制領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量前10的企業(yè)中，珠海格力電器股份有限公司位列第一，整車企業(yè)有8家，全部為國(guó)內(nèi)自主整車企業(yè)，說(shuō)明電機(jī)溫度控制已成為國(guó)內(nèi)整車企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，投入了較多的研發(fā)成本。從整體專利申請(qǐng)情況來(lái)看，企業(yè)在該領(lǐng)域的專利布局不多，專利申請(qǐng)量還有進(jìn)一步上升的空間。

電機(jī)溫度控制目前主要采取的冷卻策略為主動(dòng)風(fēng)冷和液冷2大類。風(fēng)冷方式成本較低并且易于實(shí)施，但其散熱效能存在一定限制；相比之下，液冷是目前更為流行的選擇，它通過(guò)在電機(jī)控制器的底部設(shè)計(jì)水道，并讓冷卻液在其中循環(huán)流動(dòng)，有效地吸收和轉(zhuǎn)移熱量，以此降低電機(jī)控制器的工作溫度[[[] 郝劉丹，尹欣欣，范浩.電動(dòng)汽車電機(jī)控制器IGBT溫度控制裝置和策略[J].汽車電器，2022（10）：12-15.]]。例如，天津大學(xué)專利CN114389405A[[[] 王曉遠(yuǎn)，梁慧靜，李娜.帶有定轉(zhuǎn)子一體化通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)： CN114389405A[P].2021-12-17.]]的定子通風(fēng)道由機(jī)殼和定子鐵心的焊口組成，焊口在定子鐵心圓周上均勻分布，不僅起到了固定定子沖片的作用，還在不影響電機(jī)電磁效果的同時(shí)，起到了通風(fēng)冷卻的效果，避免了設(shè)計(jì)單獨(dú)的通風(fēng)道而導(dǎo)致電機(jī)體積過(guò)大，并且冷卻效果較好。金龍汽車專利CN217469648U[[[] 林慶劉，黃國(guó)坪，吳秋生， 等.一種水冷電機(jī)的冷卻水道：CN217469648U[P].2022-06-24.]]采用第一水道和第二水道的組合設(shè)計(jì)方式，使得冷卻液在冷卻水道中實(shí)現(xiàn)分流-合流-分流的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，符合電機(jī)的熱量分布特點(diǎn)，有效地提高了冷卻液的流速和換熱面積，使得冷卻液的換熱效率和換熱效果得到顯著提升，更有利于電機(jī)的散熱冷卻。

3.2.3 充電系統(tǒng)溫度控制

圖7顯示了充電系統(tǒng)溫度控制領(lǐng)域的專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)。該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量自2015年開(kāi)始高速增長(zhǎng)，在2018年申請(qǐng)量達(dá)到頂峰之后，近幾年呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，未來(lái)專利申請(qǐng)量走勢(shì)有待進(jìn)一步關(guān)注。同時(shí)，發(fā)明專利占比近幾年有所提高，隨著新能源汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)投入將持續(xù)提高，專利布局也將得到進(jìn)一步優(yōu)化。

從申請(qǐng)人來(lái)看，專利申請(qǐng)人前10名中，洛陽(yáng)正奇機(jī)械有限公司位列第一，但是專利申請(qǐng)量并不大。除此之外，比亞迪、一汽和通用3家整車企業(yè)上榜，其余均為供應(yīng)商企業(yè)；同時(shí)，國(guó)外企業(yè)占比較高，說(shuō)明中國(guó)企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)還有上升的空間。

充電過(guò)程中，連接充電樁和汽車的接口系統(tǒng)都會(huì)暴露于高溫環(huán)境下。因此，為了確保能夠安全地監(jiān)控汽車的溫度并防止過(guò)熱，對(duì)充電槍、充電樁的接線端口以及充電樁內(nèi)部的絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor， IGBT）模塊進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)非常關(guān)鍵[[[]肖偉， 姚騰飛， 呂曉榮， 等. 電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)建模與安全性分析研究[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表， 2024（1）： 104-107.]]。從專利來(lái)看，充電系統(tǒng)溫控技術(shù)在充電座、充電用線纜、充電槍、充電樁等方面均進(jìn)行了專利布局，分別從結(jié)構(gòu)和控制方法2個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)。例如，北京理工大學(xué)專利CN219286092U[[[]丹聃， 孫繼賢， 魏名山. 一種電動(dòng)汽車快速充電用液冷線纜： CN219286092U[P]. 2022-11-08.]]通過(guò)設(shè)置絕緣分隔層，將無(wú)需冷卻的導(dǎo)線隔開(kāi)，并讓制冷液從液腔直接流過(guò)，同時(shí)對(duì)DC+與DC-電源線路進(jìn)行直接冷卻，避免換熱不均的問(wèn)題，同時(shí)設(shè)置在電源線路中間的回流管也能對(duì)電源線路進(jìn)行二次冷卻，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)充電線纜的冷卻效果。長(zhǎng)安汽車專利CN103427137A[[[]馮超， 陳平， 陸中奎， 等. 純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的低溫充電加熱系統(tǒng)及加熱方法： CN103427137A[P]. 2013-08-20.]]在充電時(shí)，如果動(dòng)力電池的溫度T≤5 ℃，且溫度極低的時(shí)候只進(jìn)行加熱，溫度較低時(shí)，進(jìn)行邊加熱邊小電流充電；如果動(dòng)力電池溫度T＞5 ℃，則退出低溫加熱，進(jìn)入正常充電模式；其能縮短低溫充電加熱時(shí)間，保證動(dòng)力電池的正常充電，同時(shí)不影響動(dòng)力電池的使用壽命。

3.3 整車熱管理架構(gòu)技術(shù)專利分析

目前，整車熱管理的方式主要包括4類：自然冷卻、風(fēng)冷、液冷、直冷。其中，風(fēng)冷一致性差，冷卻效果難以控制，冷媒直冷技術(shù)難度較高。隨著集成式整車智能熱管理系統(tǒng)成為主導(dǎo)趨勢(shì)，液冷技術(shù)由于其較高的比熱容和更佳的冷卻效能，持續(xù)保持其在車輛熱管理領(lǐng)域的核心技術(shù)地位[[[] 張躍明. 純電動(dòng)汽車整車熱管理系統(tǒng)研究[J]. 汽車測(cè)試報(bào)告， 2023（3）： 143-145.]]。

圖9為整車熱管理架構(gòu)技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)。從圖9可以看出，該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量前期發(fā)展緩慢，直至2015年才實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步快速增長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)3年的快速增長(zhǎng)，于2018年達(dá)到第一個(gè)申請(qǐng)量高峰；隨后雖然有所回落，但整體依然呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將迎來(lái)快速發(fā)展。

圖10為整車熱管理架構(gòu)的專利技術(shù)路線圖。對(duì)于整車熱管理架構(gòu)技術(shù)整體發(fā)展而言，該領(lǐng)域始終以提高熱管理效率、降低能耗作為主要目標(biāo)。2017年及以前的專利布局以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為主，專利申請(qǐng)主要集中在對(duì)于整車熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化和液體溫控部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，涉及熱管理系統(tǒng)控制方法的專利數(shù)量較少。近些年，隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，專利布局逐漸從單純的結(jié)構(gòu)優(yōu)化向熱管理系統(tǒng)整體改進(jìn)的方向發(fā)展，在結(jié)構(gòu)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，引入了對(duì)于熱管理系統(tǒng)控制策略的調(diào)整，以期實(shí)現(xiàn)最佳的熱管理性能。

對(duì)于整車智能熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化，為解決整車智能熱管理系統(tǒng)的現(xiàn)有問(wèn)題，一體化整車智能熱管理新框架及策略的構(gòu)想應(yīng)運(yùn)而生，該框架旨在開(kāi)發(fā)一套既能確保乘客艙內(nèi)熱舒適度，又能同時(shí)管理好驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池和充電系統(tǒng)溫度的熱管理系統(tǒng)，這對(duì)于新能源汽車的高效與安全運(yùn)作至關(guān)重要[[[] 張振華， 李志衛(wèi)， 葉欣晨， 等. 整車熱管理技術(shù)研究[J]. 重型汽車， 2023（4）： 3-5.]]。例如，中通客車專利CN116613344A[[[] 王欽普， 薛守飛， 劉雷， 等. 一種燃料電池汽車集成化熱管理系統(tǒng)及控制方法： CN116613344A[P].2023-07-03.]]提出利用水在真空下低沸點(diǎn)和溴化鋰溶液在不同溫度下吸收和釋放水蒸氣來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷，循環(huán)過(guò)程利用燃料電池及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等發(fā)熱部件提供的低溫?zé)嵩醇纯筛咝?shí)現(xiàn)，通過(guò)利用整車廢熱制冷和高效低溫加熱，實(shí)現(xiàn)了整車集成化、節(jié)能化的熱管理。吉利汽車專利CN213472754U[[[]孟建華， 唐瑞， 王洋， 等. 一種熱管理系統(tǒng)及車輛：CN213472754U[P].2020-11-16.]]將冷凝器與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置并排設(shè)置在殼體的下部，電池散熱器與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻裝置并排設(shè)置在殼體的上部，使得整個(gè)冷卻模塊總成的占用面積小，且不會(huì)出現(xiàn)擠壓重疊導(dǎo)致冷卻模塊總成的冷卻效果差，提升整個(gè)冷卻模塊總成的冷卻效果。

對(duì)于熱管理系統(tǒng)的控制方法，純電動(dòng)汽車的綜合智能熱管理系統(tǒng)需要配備能夠調(diào)節(jié)乘客艙和電池組溫度的加熱和制冷功能，同時(shí)需要利用電機(jī)產(chǎn)生的廢熱并具備去除車廂濕氣的能力[[[]呂然. 新能源汽車熱管理系統(tǒng)能量梯級(jí)管理策略研究[D]. c長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)， 2023.]]。此外，整車熱管理控制系統(tǒng)還需確保各種功能模式之間的順暢切換以及各零部件的正常運(yùn)行。例如，清華大學(xué)專利CN116203839A[[[] 王志， 張昊， 雷諾， 等. 智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車集成式能效優(yōu)化控制方法與系統(tǒng)：CN116203839A[P]. 2022-12-19. ]]通過(guò)數(shù)據(jù)尺度規(guī)范化與向量級(jí)聯(lián)與能量與熱管理集成控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)更新建立能量與熱管理集成控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，生成熱管理系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)的控制信號(hào)，將控制信號(hào)分別傳送至熱管理系統(tǒng)部件和能量管理系統(tǒng)部件進(jìn)行動(dòng)作執(zhí)行，解決了現(xiàn)有車輛的制熱管理和能力管理難以協(xié)同優(yōu)化導(dǎo)致能量損失大的問(wèn)題。長(zhǎng)城汽車專利CN112158047A[[[] 魏文菲， 李超， 孫明， 等. 整車熱管理系統(tǒng)的控制方法、車輛和存儲(chǔ)介質(zhì)： CN112158047A[P]. 2020-09-25. ]]實(shí)現(xiàn)了對(duì)整車熱管理系統(tǒng)中的多條換熱回路的協(xié)調(diào)控制，以防止整車熱管理系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的控制方式與切換方式，進(jìn)而提升整車熱管理系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

對(duì)于液體溫控部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，專利技術(shù)主要對(duì)熱交換器、流體控制組件、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、水路部件等關(guān)鍵液體溫控部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以盡可能小的能量間接地滿足客戶對(duì)整車系統(tǒng)各方面的直接需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整車智能熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化，以達(dá)到集成化、節(jié)能化的技術(shù)效果。例如，國(guó)軒高科專利CN116130831A[[[] 李軍， 陳林嵩. 集成液冷循環(huán)的模組側(cè)板結(jié)構(gòu)： CN116130831A[P]. 2023-02-17.]]在傳統(tǒng)的模組側(cè)板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將模組側(cè)板設(shè)計(jì)成帶有液冷流道的液冷側(cè)板，并且2塊液冷側(cè)板內(nèi)的液冷流道通過(guò)管道相連通從而形成循環(huán)液冷流道系統(tǒng)，能更加高效地控制電芯的溫度，增加電芯的使用壽命和運(yùn)作的穩(wěn)定性。豐田專利CN108091618A[[[] 出口昌孝. 雙面冷卻器： CN108091618A[P/OL]. 2017-11-17.]]在分割流路配置有將其內(nèi)部空間區(qū)劃為第一空間和第二空間的第二中板，在第二中板設(shè)置有從第二空間向第一冷卻板噴出制冷劑的第二噴嘴，第一中板和第二中板在流路寬度方向上排列，能夠?qū)崿F(xiàn)制冷劑溫度的均勻化。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，新能源整車智能熱管理技術(shù)將進(jìn)入又一個(gè)加速提升的新階段。在專利申請(qǐng)層面，整車智能熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化是目前專利布局最多的技術(shù)領(lǐng)域；在提高能量利用率和節(jié)約能量的基礎(chǔ)上，推動(dòng)熱管理系統(tǒng)的集成化和智能化研究，將是今后電動(dòng)汽車的研究熱點(diǎn)。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)專注于熱管理解決方案的新興企業(yè)正展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。在新能源整車熱管理市場(chǎng)中，主要參與者可以劃分為2大陣營(yíng)：一方是電裝、法雷奧這樣的國(guó)際大公司，它們將傳統(tǒng)汽車熱管理業(yè)務(wù)擴(kuò)展到新能源汽車領(lǐng)域；另一方則是隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展而進(jìn)行業(yè)務(wù)升級(jí)的零部件供應(yīng)商，它們正抓住行業(yè)轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，比如三花智控和銀輪股份等[[[] 王小林， 陳沛. 新能源技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 時(shí)代汽車， 2024（4）： 135-137.

]]。新能源整車熱管理行業(yè)的生產(chǎn)商正積極通過(guò)技術(shù)革新和伙伴關(guān)系的建立，努力增強(qiáng)新能源汽車的性能，同時(shí)對(duì)全球新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)增長(zhǎng)做出了顯著的貢獻(xiàn)。

整體來(lái)看，整車智能熱管理技術(shù)正迎來(lái)新的浪潮，其中產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度迅猛，熱泵空調(diào)和液冷技術(shù)將成為主流技術(shù)。此外，熱管理集成化、電池的直接冷卻與加熱、以及智能溫度控制等技術(shù)點(diǎn)，成為了專利申請(qǐng)和戰(zhàn)略部署的焦點(diǎn)。隨著這些技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，未來(lái)的智能熱管理系統(tǒng)將趨向更高的精度和效率，從而進(jìn)一步加速新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[]王從飛， 曹鋒， 李明佳， 等. 碳中和背景下新能源汽車熱管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科學(xué)通報(bào)， 2021， 66（32）： 4112-4128.

[] 詹振飛， 毛青， 孫博文. 汽車熱管理系統(tǒng)的未來(lái)之路[C]//重慶汽車工程學(xué)會(huì).重慶汽車工程學(xué)會(huì)2023年論文匯編， 2024： 4.

[] 汪前元， 張全紅. 汽車大考—

《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入規(guī)則》對(duì)我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展的影響及應(yīng)對(duì)策略[J]. 中國(guó)外資， 2008（1）： 12-14.

[] 陳永紅， 何林鍵. 新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)淺析[J].時(shí)代汽車， 2023（19）： 76-78.

[] 馬浩然， 李佳輝， 畢崟. 新能源汽車熱管理研究綜述[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)， 2023， 48 （8）： 1-9.

[] 叢昊天， 秦妍， 陳聰， 等. 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制冷與空調(diào)， 2024， 24（6）： 34-42.

[] 孔鵬， 鄭登磊， 文浩懿， 等. 電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)： CN116353287A[P]. 2023-04-13.

[] 薛志強(qiáng)， 黃榮， 袁文靜. 電池包和車輛： CN219286504U[P]. 2022-08-23.

[] 郝劉丹，尹欣欣，范浩.電動(dòng)汽車電機(jī)控制器IGBT溫度控制裝置和策略[J].汽車電器，2022（10）：12-15.

[] 王曉遠(yuǎn)，梁慧靜，李娜.帶有定轉(zhuǎn)子一體化通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)： CN114389405A[P].2021-12-17.

[] 林慶劉，黃國(guó)坪，吳秋生， 等.一種水冷電機(jī)的冷卻水道：CN217469648U[P].2022-06-24.

[]肖偉， 姚騰飛， 呂曉榮， 等. 電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)建模與安全性分析研究[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表， 2024（1）： 104-107.

[]丹聃， 孫繼賢， 魏名山. 一種電動(dòng)汽車快速充電用液冷線纜： CN219286092U[P]. 2022-11-08.

[]馮超， 陳平， 陸中奎， 等. 純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的低溫充電加熱系統(tǒng)及加熱方法： CN103427137A[P]. 2013-08-20.

[] 張躍明. 純電動(dòng)汽車整車熱管理系統(tǒng)研究[J]. 汽車測(cè)試報(bào)告， 2023（3）： 143-145.

[] 張振華， 李志衛(wèi)， 葉欣晨， 等. 整車熱管理技術(shù)研究[J]. 重型汽車， 2023（4）： 3-5.

[] 王欽普， 薛守飛， 劉雷， 等. 一種燃料電池汽車集成化熱管理系統(tǒng)及控制方法： CN116613344A[P].2023-07-03.

[]孟建華， 唐瑞， 王洋， 等. 一種熱管理系統(tǒng)及車輛：CN213472754U[P].2020-11-16.

[]呂然. 新能源汽車熱管理系統(tǒng)能量梯級(jí)管理策略研究[D]. c長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)， 2023.

[] 王志， 張昊， 雷諾， 等. 智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車集成式能效優(yōu)化控制方法與系統(tǒng)：CN116203839A[P]. 2022-12-19.

[] 魏文菲， 李超， 孫明， 等. 整車熱管理系統(tǒng)的控制方法、車輛和存儲(chǔ)介質(zhì)： CN112158047A[P]. 2020-09-25.

[] 李軍， 陳林嵩. 集成液冷循環(huán)的模組側(cè)板結(jié)構(gòu)： CN116130831A[P]. 2023-02-17.

[] 出口昌孝. 雙面冷卻器： CN108091618A[P/OL]. 2017-11-17.

[] 王小林， 陳沛. 新能源技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 時(shí)代汽車， 2024（4）： 135-137.