比亚迪热管理系统来了

首先，这是一篇宠粉贴，因为有粉丝提到，“更想看看比亚迪的热管理技术”，小编奋笔疾书，这就来了！

【电池热管理系统】
了解新能源车的用户都知道，电池是一个对热很敏感的汽车零部件，一旦电池温度过热，会影响电池的使用寿命，但电池温度过低，电池中的金属元素会出现沉积，不易与物质发生化学反应，又会影响电池的充电效率。由此一来，电池热管理需要兼顾冷却和制热功能。
而比亚迪主打的电池智能温控管理系统就厉害了，可以智能调节温度，在实时监控电池热管理系统、空调系统及、其他热管理系统的状态参数的同时，基于电池数理模型，还能够预测当前工况下一定时间内的电池包模组中电芯的表面温度和内部温度趋势。这样一来，在极端恶劣工况下，智能温控系统可以提前给VCU(整车控制器)预警，以改变整车能量流策略和冷却策略来提高电池的安全性和使用寿命。与此同时，又可以在电池冷却需求不高时，预判电池温度的变化速率来及时控制水泵转速和时间，以达到降低整车能耗、增加纯电行驶里程的目的。
如上图所示原理，比亚迪通过强大的智能温控系统，成功保障了电池能够在大部分环境条件下都能工作在适宜温度区间，解除了高温行车的安全问题，以及冬天行车充不上电的忧虑。比亚迪的电池热管理系统（BTMS, Battery Thermal Management System)能高效节能高效、节能、安全地保障整车动力电池系统在低温-30℃至60℃区间正常工作，实现全气候条件下的温度控制。在高温或恶劣工况下，比亚迪通过实行多级冷却电池热管理策略，在不同的电池温度下，可以合理分配整车冷却能量。没有冷却的电池包，在炎热天气下，电池温度会上升到50℃以上，而比亚迪可以通过冷却将电池包温度控制在35℃以内，由此电池寿命相比于50℃时可延长30%，电池功率可提升50%。
而在低温寒冷的条件下，比亚迪的电池管理系统（BTMS)可基于电池的物理特性规律配合智能充电加热系统，高效利用加热能量提高低温下充电电量，同时降低低温环境下的充电时间。另外，其电池热管理系统结合了电池系统结构设计，大幅提高了动力电池系统低温下的保温性能，有效保证新能源汽车在低温环境下的纯电续驶里程。
【发动机热管理系统】
由于新能源汽车不仅仅有纯电动汽车，还有插混汽车，所以发动机作为传统汽车的心脏， 对于新能源的插混车型来说，其热管理技术也是十分重要的。在寒冷天气下，尤其在发动机起机的时候，汽油燃烧不能在最佳工作温度发生，而催化器也未工作在最佳温度，此时发动机排放性能最差，需要通过热管理技术为发动机升温。
那么比亚迪是如何解决这一问题的呢？
依据比亚迪DM3.0的热管理技术，其发动机制热首先要通过控制水泵转速，使发动机及催化器尽快达到最佳工作温度，提高热效率及排放性能。而后，随着发动机工作时间增长，发动机温度升高，当发动机水温过高时，节温器阀门开度增大，更多的冷却液流向高温散热器，与空气进行换热降温，使发动机持续工作在最佳工作温度，从而保持较高的工作效率。

同时，比亚迪双模车型的发动机分别配备了1.5T涡轮增压和2.0T涡轮增压技术，其核心就是回收发动机排气能量，利用排气能量对即将进入发动机气缸的空气预先进行压缩，压缩后再加以冷却，以吸入更多的空气，提高进入发动机气缸的空气密度，并在供油系统的适当配合下，使更多的燃料得以更充分地燃烧，来达到提高发动机动力性、提高功率、改善燃料经济性、降低废气排放和噪音的目的。
比亚迪配备了全新的中冷冷却系统来对压缩后的气体进行冷却，该系统由中冷器、电子水泵、和冷却回路构成，可以对增压后的气体进行冷却，减少热膨胀，进而提高发动机进气量。其精确控制进气温度，改善了发动机热效率和排放性能。中冷系统通过冷却回路匹配低温散热器及电子水泵，传感器通过采集进气温度，经过计算将信号反馈至ECU(电子控制单元)，ECU经过计算后控制电子水泵流量及电子风扇转速，中冷冷却回路将增压后的气体保持在最佳温度区间。与此同时，比亚迪新型的液冷方案为逆流式液冷中冷方案，相较于传统的风冷式中冷器具有更好的瞬态响应速度，提高了发动机动态响应能力，解决了加速时动力迟滞问题，冷却效率高达95%。
【空调热管理系统】
热管理的另一个重要功能——调节座舱温度。
正值盛夏，高温天气停车，经过烈日烘烤后，车内温度往往比室外温度都高，车内简直就快燃爆了。此时如果空调系统给力，可以快速降温，那就是生活中的小确幸，不要太舒爽。如此，为了让大家了解比亚迪的空调系统到底是否够强够冷，首先我们要来认识一下制冷系统的心脏——压缩机。压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，可以为制冷循环提供动力。而比亚迪采用的电动涡旋压缩机相对于燃油车常见的斜盘式压缩机来说，具有效率高、振动小、噪声低、可靠性及寿命高等优势。
比亚迪的这款电动涡旋压缩机主要由两个相互啮合的涡旋盘（动涡旋盘和静涡旋盘）及电机电控组成，通过电机驱动动盘绕着静盘做回转运动，气态制冷剂从吸气口进入吸气腔，相继被摄入到外围与吸气腔相通的月牙形气腔里。随着月牙形气腔的闭合，密闭容积逐渐被转移到静盘的中心且不断缩小，气体被不断压缩而压力升高，最终从中间的排气口排出，从而实现对制冷剂的压缩功能，所以具备更高性能。第三代电动涡旋压缩机，通过优化涡旋盘机械结构、电机性能及电控模块，其能效比相比第二代压缩机将提高10%，整体性能提升8%，可以帮助空调系统迅速制冷，让您夏日清凉出行。

比亚迪的新能源空调系统又是如何与发动机系统实现共同采暖的呢？
说到这里我们就不得不提到另一个重要的零部件——PTC加热器。PTC加热器是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热器件。在空调采暖模式下，当发动机启动时，发动机高温冷却液在水泵的作用下进入空调箱体总成中的暖风芯体，与车内冷空气进行热交换，加热了空气，实现车内采暖。而在纯电模式时，用户采暖的热源则来自高压PTC加热器，PTC加热器替换空调箱体总成里的暖风芯体，当PTC加热器工作时，表面温度升高，车内冷风流经PTC表面经过热交换升温为热风，最后流入车内为乘客采暖，为消费者带来阵阵暖意。

比亚迪申请发热装置、电池包和车辆专利，专利技术能达到同时利于温度控制和降低成本的效果

金融界2024年1月9日消息，据国家知识产权局公告，比亚迪股份有限公司申请一项名为“发热装置、电池包和车辆“，公开号CN117374473A，申请日期为2022年6月。

专利摘要显示，本申请公开了一种发热装置、电池包和车辆，发热装置包括：发热芯体，所述发热芯体包括电连接的第一发热体和第二发热体，在所述发热芯体通电时，所述发热芯体能够发出热量以对电池模组加热，所述第一发热体的温度系数小于所述第二发热体的温度系数；在所述电池模组的温度小于预设温度时，单位时间内所述发热芯体发出的新增热量大于所述电池模组的散热量且两者之间的差值大于预设差值；在所述电池模组的温度在所述预设温度以上时，单位时间内所述发热芯体发出的新增热量与所述电池模组的散热量之间的差值在所述预设差值以下。本申请的发热装置具有同时利于温度控制和降低成本的优点。

本文源自金融界

CTP技术究竟是什么，能让你的车更安全、更便宜吗？

动力电池成本占整车成本的40%，甚至还要更多，降低动力电池成本一直是电池供应商和主机厂的重要任务之一。现有的电池Pack结构，通常由“电芯-模组-整包”的三级结构组成。若干个电芯组合在一起，被称为“模组”；若干个模组组合在一起，再加上BMS、配电模块等零部件，就成为“电池Pack”。为动力电池降本，主要手段之一就是减少“模组”的成本，但如今这种手段已经到了瓶颈期。

如何既能降低电池成本，又能提高能量密度，增加续航里程？

CTP技术或许是当下最好的选择！

CTP技术全称Cell To Pack，也叫无模组技术，现有两种不同的技术路线。一是彻底取消模组的方案，以比亚迪刀片电池为代表；二是小模组整合为大模组的方案，以宁德时代CTP技术为代表。此外，比亚迪刀片电池专攻磷酸铁锂电池，宁德时代则以高镍三元锂电池为主。

■ 比亚迪CTP技术有什么特点？

比亚迪刀片电池，就是在此前方壳电池的基础上，将电芯做“长”，做“薄”，形状类似刀片。根据公开信息显示，比亚迪一共有5种不同的电芯规格，具体数据如下表所示。这种电芯其实高度同现在方壳电池相比没有变化，厚度相比软包电芯略厚，主要变化是长度，从435mm一直到2500mm都有。这里面，比亚迪具体是如何做的，根据目前的资料还不清楚。

这种电芯想要组成电池PACK，就要依赖CTP技术。这种技术一方面提升了电池PACK的包内空间利用率，增加了带电量；另一方面又减轻了PACK重量，提高了整包的能量密度。

比亚迪刀片电池专利图

现有三级结构电池PACK示意图

根据比亚迪申请专利能看到，在电池包总体积一致的情况下，现有的电池PACK结构，多出了各模组的侧板、端板、紧固件、横梁、纵梁等组件，包内空间利用率大概在40%左右；而采用了CTP技术的比亚迪电池包，除去电池管理系统、配电箱等组件，包内空间利用率大概在62%左右。受到不同的电芯布局方式影响，包内空间利用率分别为55%、60%、62%、65%，如有需求甚至可以达到80%。即使是同一辆车，采用CTP技术的电池PACK后，带电量约增加20%-30%，续航里程也能提升20%-30%。

■ 宁德时代CTP技术有何不同？

宁德时代在去年法兰克福车展上，公布了自家CTP技术的部分信息，这种电池PACK由至少两个以上的大模组构成（如下图），每一个模组之间通过固定件连接在电池托盘上，最终电池PACK通过安装梁固定在不同车型上。

宁德时代CTP技术电池Pack示意图

宁德时代CTP技术电池模组爆炸图

根据宁德时代专利能够看到，一个大模组里面被若干个塑料材质的散热板分割成一个个小的空间，方壳电芯就像电脑硬盘一样，可以插进这些小空间。每个电芯的侧面还贴有导热硅胶垫片，且电芯宽度方向的散热板留有散热通道，可以直接于外部的冷却管路连接。根据相关数据显示，这样做能够减少约40%的零部件，这些零部件来自模组之间的连接线束、侧板、底板等。此外，在电池体积不变的情况下，采用CTP技术的电池Pack包内体积利用率也提升了15%-20%。

■ CTP技术有什么优点？

1、轻量化。CTP技术能够最大程度的减少电池Pack内部，各个模组之间的侧板、底板、连接线束、固定件、非必要的横梁，纵梁等零部件，对于电池的轻量化非常有帮助。

宁德时代CTP技术电池模组连接方式

2、电池能量密度提升。这里面有两个维度，第一个是重量比能量密度，这种说法也是我们常见的；以宁德时代的CTP技术为例，重量比能量密度能达到200Wh/kg。第二个维度是体积比能量密度，以比亚迪的CTP技术为例，体积比能量密度相比过去能够提升50%，不同规格的电芯体积比能量密度分别为439Wh/L、448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。

作为对比，采用CTP技术的比亚迪磷酸铁锂电池Pack的重量比能量密度已经达到了180Wh/kg，堪比当下采用NCM811电芯的电池Pack了。

比亚迪刀片电池的另一种布局形式

3、成本低。事实上，CTP技术落地的一个重要推动力就是降低动力电池成本的需求。以比亚迪为例，新产品的成本可以降低20%-30%。这里面包含电池Pack本身的成本的因素，也包含简化了生产组装工艺，导致不良率下降的因素。宁德时代虽然没有透露成本优势，但因为生产效率提升50%带来的积极影响，显然不可忽视。

■ 现阶段，对CTP技术的一些疑问？

1、电池碰撞安全。传统三级结构的电池Pack，因为有模组的存在，所以碰撞安全多了一层保护。采用CTP技术的电池Pack，除去Pack的边梁，电芯将直接承受碰撞的冲击。

从现有的资料来看，以宁德时代为例，Pack的框架是铝型材直接挤压成型，以增加强度；每个大模组内部的塑料壳体通过注塑成型，注塑时将散热板嵌入箱体模具内，实现一体成型。

宁德时代CTP技术电池模组内的散热板示意图

2、电池热管理。由于新技术改变了电池Pack的结构，势必会对电池的热管理系统，甚至BMS系统提出全新的设计要求和策略，这是软件层面的考量。

从硬件层面来看，比亚迪为这种电池Pack设计了新的排气孔和排气通道。排气孔对着电芯两端的防爆阀，当火焰、烟雾或气体从防爆阀中排出，会通过排气孔进入排气通道，排出电池包外。现有的电池Pack则没有类似的排气通道设计，火焰、烟雾或气体很容易聚集在模组内，对电芯造成二次伤害。

比亚迪刀片电池的排气通道设计（103为防爆阀，221为排气孔，222为排气通道）

类似的设计，我在宁德时代的专利申请上也看到了，且针对三元锂电池更易发热的情况，采用宁德时代CTP技术的每一个电芯，内置在上下壳体中。壳体中间填充有导热胶，电芯侧壁和壳体之间还有压力或温度传感器。前者用来检测电芯的外形变化，后者用来检测温度变化，以排除故障电芯，提前预电芯测热失控现象。

3、售后维修便捷性和成本。这是知乎大V朱玉龙提出的一个疑问——因为电芯或采取某种方式（或许是粘）直接固定在电池Pack的托盘上，因此4S店在日后的维修中，一是对技术提出了更高的要求，二是某个电芯故障，或许需要更换整个电池组。

比亚迪刀片电池的又一种布局方式

4、电池的一致性。目前有分析推测，采用CTP技术的电芯，其内部或许是几个更小的电芯以并串联的方式一个一个连接起来。无论该推测是否正确，这种新的技术对于电池的一致性确实提出了更高的要求。这里面也包含两方面的内容，一是电芯生产过程中的一致性，二是电池使用过程中的一致性。而电池的一致性，一直以来都是国内电池生产商难以很好解决的问题。

■ 还有谁家有CTP技术？

除了上文所述的宁德时代和比亚迪之外，长城汽车的蜂巢能源、国轩高科等电池企业也都在研发自己的CTP技术。

据蜂巢能源透露，他们的CTP技术既有无模组方案，也有大模组方案。相比蜂巢能源传统的590模组，CTP-G1减少24%零部件数量，每Wh电池成本降低0.1元；CTP-G2提升5%-10%重量成组效率，提升5%空间利用率，减少22%零部件数量，每Wh电池成本降低0.21元/Wh。只是目前还没有更多的技术信息透露出来。

蜂巢新能源的CTP电池展示

另一方面，今年3月比亚迪将正式发布“超级磷酸铁锂电池”，届时关于比亚迪的CTP技术或许会有更多消息。北汽新能源则确定要在EU5上，率先搭载采用了宁德时代CTP技术的电池，我们也可以期待。按照主机厂动力电池的测试流程，预计今年Q1末，我们就会看到更多采用了CTP技术的电池公布技术亮点。

■ 邦点评

CTP技术能够显著提升电池能量密度，提高纯电动车的续航里程，这对消费者而言是一件好事。然而，回归文章标题的疑问——CTP技术能让我们的车更安全、更便宜吗？目前为止，仍需打个问号。安全方面，最基础也是最重要的电池一致性，国内电池企业同日韩电池企业还有较大差距；成本方面，由于电池供应商会掌握更大的话语权，新技术带来的电池成本的降低，是否能体现在车辆的指导价上还未曾可知。

当然，我们有理由相信，当CTP技术成为一种趋势后，我们现在的担忧将不再是问题。