汽车系由成千上万个不同功能、不同材料的零部件组成的智能系统，且不同零部件的工作运行温度和材料耐受温度均存在一定差异。汽车热管理系统的主要作用就是通过加热、保温、散热等方式，使得不同零部件在合适的温度下工作，以保障汽车的功能安全和使用寿命。

由于新能源汽车与传统燃油汽车存在构造上的差异，新能源汽车热管理系统的覆盖范围、实现方式相较传统燃油汽车发生了较大改变，其对于零部件节能性、安全性等方面的要求相对更高。例如，新能源汽车的空调系统在驱动力和制热源方面与传统燃油汽车存在较大差别，其空调压缩机不再由发动机驱动，空调系统不能依靠发动机预热工作，需要采用PTC（正温度系数热敏电阻）加热或者热泵空调等新技术方式。因此，新能源汽车热管理系统相较传统燃油汽车热管理系统更为复杂，对整车的重要性愈加提升。

新能源汽车热管理系统主要包括空调热管理系统、电机和电控冷却系统以及电池热管理系统三大部分，其不仅需要为乘员舱提供舒适的温度，还需要为整车的动力电池仓及电子控制系统提供热管理，以避免发生极端气温下的性能或安全问题，其涉及整车的舒适性、安全性和续航能力，属于新能源汽车的关键子系统技术。

同时，由于新能源汽车动力电池对工作环境温度有严格要求，热管理系统对动力电池的性能、安全性、寿命及使用成本等方面有着至关重要的影响，新能源汽车热管理系统的性能优劣将直接影响汽车的整体性能。

新能源汽车保持发展态势，带动核心部件市场需求

近年来，国家对于环保治理的要求日益严格，中国汽车产业正处于转变发展方式、优化产业结构、转换增长动力的关键时期，新能源汽车有望保持长期持续发展态势。根据中国汽车工业协会统计，2021年，我国新能源汽车产销量分别为354.5万辆及352.1万辆，较上年同期分别增长159.52%及157.57%。其中，纯电动汽车产销量分别达294.2万辆和291.6万辆，较上年同期分别增长166.24%和161.52%；插电式混合动力汽车产销量分别达60.1万辆和60.3万辆，较上年同期分别增长131.15%和140.24%。

新能源汽车热管理系统作为新能源汽车的核心关键部件，将随着我国新能源汽车市场规模的不断扩大而持续保持发展趋势。同时，在新材料开发使用、制造工艺水平不断提升、电子创新技术持续发展的背景下，新能源汽车热管理系统将向着轻量化、自动化、高效节能的方向发展，新能源汽车电动压缩机变频驱动器、新能源汽车PTC电加热控制器作为新能源汽车热管理系统的核心配件，将具备广阔的市场前景。

电池热管理是新能源汽车热管理的核心

电池热管理是影响电池安全的关键。电池问题是新能源汽车起火的最大原因。新能源车的电池受到了外部刺激带来的压力后，变形增压或升温，并随之会发生热失控，进而引发自燃和爆炸。根据新能源汽车国家大数据联盟的数据，2019 年5 月到8月18日共发现新能源汽车安全事故 79 起；已查明着火原因的车辆中，58%车辆起火源于电池问题，19%车辆起火源于碰撞问题，还有部分车辆的起火原因源于浸水、零部件故障、使用问题等原因。

电池热管理有助于维持电池性能。新能源车电池的最适宜工作温度在10-30℃之间。低温时电池容量较低,充放电性能差;高温时电池循环寿命会缩短,过高温度工作甚至会出现爆炸等安全问题。此外，电池快充时需要对电芯提前加热，但温度太高会加剧电芯的老化，因此需要热管理系统保证电芯处于合理温度范围内。

较为常见的四种电池热管理方式为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却、直冷。风冷技术在早期车型多有应用，由于液冷冷却均匀，液冷技术逐渐成为主流。液冷技术因其成本较高，多配备于高端车型，未来有望向低端车型下沉。风冷是以空气作为传热介质，直接让空气将电池热量经过排风风扇带走的冷却方式。风冷需尽可能增加电池间的散热片、散热槽距离，可以采用串联式或并联式通道。由于并联式可以实现均匀散热，目前大部分风冷系统采取并联方式。液体冷却技术通过液体对流换热，将电池产生的热量带走，降低电池温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著，同时，热管理系统的体积也相对较小。在有热失控前兆的情况下，液冷方案可以依靠大流量的载冷介质来强制电池包散热和实现电池模块之间的热量重新分配，可以快速抑制热失控持续恶化，降低失控风险。液冷系统形式较为灵活: 可将电池单体或模块沉浸在液体中，也可在电池模块间设置冷却通道，或在电池底部采用冷却板。液冷方式对系统气密性有很高的要求。

相变材料冷却是指温度不变的情况下改变物质状态并且提供潜热物质，转变物理性质的过程，这个过程会吸收或释放大量潜热，使电池降温。然而在相变材料完全相变之后，电池的热量无法被有效带走。 直冷(制冷剂直接冷却)方式利用制冷剂(R134a 等)蒸发潜热的原理，在整车或电池系统中建立空调系统，将空调系统的蒸发器安装在电池系统中，制冷剂在蒸发器中蒸发并快速高效地将电池系统的热量带走，从完成对电池系统冷却的作业。

液冷方式在维持电池均温性方面表现优秀。保障电池包内各个电池及电池模块间的温度均匀性对电池性能至关重要。由于电池组中单体电池是互相串联的，任何一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电荷态分别下降 10%、15%、20%。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。数据显示，与普通风冷产品相比，液冷储能产品的电池寿命提升了 20%。然而液冷对密封要求高，如密封不好会导致液体泄漏。需求侧拉动了电池热管理向液冷技术倾斜。目前主流的高镍三元电池热稳定性更差，因此需要更高效精准的温控方案。并且随着对续航能力要求的提升，电动汽车所搭载的电池的能量密度提升。这些因素使得电池热管理由风冷技术向换热效率更高、均温性更好的液冷技术发展。 液冷系统带来整套价值量提升。液冷系统较风冷系统结构复杂，因此成本较高，为0.8-1 亿元/GWh，关键零部件包括电子膨胀阀、冷却板、电池冷却器、电子水泵、加热器等。假设新能源车电池液冷系统单价 2000 元，预计2022 年中国新能源车电池液冷市场规模达 138 亿元，全球市场达 216 亿元。

新能源车热管理在传感器技术应用

与燃油车不同，新能源车主要用到温度压力传感器。

自主研制NTC芯片的温度传感器及新能源车/储能CCS盖板的特普生曾老师说：“结合我公司业务来说，我们能提供的新能源车温度管理，一是电池本身的温度管理，含电池本体温度传感器、电池冷却介质温度传感器与BMS控制板温度传感器。二是新能源车的温度管理，含电机马达温度传感器、动力电池温度传感器、刹车系统温度传感器与空调系统温度传感器等等。”

1、电池、空调、电机电控用温度传感器

“这套新能源汽车热管理架构图指引了温度传感器在新能源车电池、电机、电控上的主要应用。譬如可以用到特普生动力电池、空调系统、电机电控等等温度传感器、线束及CCS。”

当新能源车电池内部产生的热量超过散发到周围环境的热量时，热失控就开始了。是什么导致电池过热导致热失控？——环境温度失控！电池温度失控！浮充电压 失控！过度充电失控！

新能源车的热失控预防需要三管齐下的方法：第一、从一开始就防止失控，通过材料改性提高抗TR性能，从源头防止失控。第二，识别电池内是否或何时发生热失控。第三，阻止失控扩散到电池组的其他部分。

无论如何，通过两种方法阻止电池热事件发生——主动和被动热管理系统。

热管理依赖于将电池组保持在最佳温度的冷却系统。当电池在充电和放电的过程中开始升温时，主动热管理系统会使用空气货带有传统汽车冷却剂货制冷剂的冷却板从电池中提取热量，以降低温度。被动热管理系统侧重于防止热失控的后期阶段。被动系统（隔热罩或隔热材料）不是让受热的电池保持凉爽，而是阻止过多的热量从单个的电池传递到电池组其余部分并继续进行连锁反应。

动力电池只要是在一定的温度区间内工作，是有助于新能源车实现最佳能源效率，所以要做到实时甚至“预感”电池温度，在多处测量电池温度（电池本体、冷却液、BMS板）防止出现局部过热的现象，如何获取温度情况？温度传感器在此中的首发作用不言而喻。

此外，电机电控冷却循环管路、新能源车PTC加热、空调压缩机制冷，保持新能源车这些最佳性能运行，就需要对其系统进行持续监控。无论 新能源车 的电池组热管理系统如何，传感器在阻止热失控扩散方面都发挥着关键作用。

2、四大最重要泄漏用到温度传感器

“大家常说的车内外环境温度监测、后视镜初雾及室外温度监测、车内座垫及方向盘温度监测、汽车逆变器温度监测、汽车空气流量传感器及其他车载（冰箱、空调、功放）温度监测，也用到温度传感器。一些应用的说法与上面其实是重复的，一些应用下面我来说说。”

在监测新能源车的电池健康状况时，泄漏检测是绝对必要的车辆是在充电还是在路上。任何形式的泄漏都可能直接影响电池或将其温度保持在合适范围内以获得最佳性能的系统。

新能源车电池组中需要监测的最重要泄漏有四个地方：

1.液体冷却剂：

冷却剂不是像内燃机那样通过发动机缸体循环，而是在电动汽车的电池组、逆变器、驾驶室，甚至可能是电机周围的闭环中循环，以将温度保持在 15-45°C 的合适范围内。热管理系统允许电池、逆变器和电机正常运行而不会过热和触发功率限制模式或关机。

这里检测所需的传感器：冷却液液位传感器、冷却液泄漏传感器和冷却液温度传感器。

2.制冷剂：

虽然所有带有空调系统的电动汽车都使用制冷剂来保持乘客空间凉爽，但一些制造商使用相同的系统来控制电池组温度。使用热泵系统，基于制冷剂的电池冷却有两种形式：可以直接，其中来自车辆空调系统的制冷剂流过电池组内的一系列冷却板。也可以间接，其中车辆的冷却液流过由制冷剂冷却的板。

这里检测所需的传感器：压力传感器、温度传感器、二氧化碳（R744）传感器。

3.绝缘油：

介电油冷却是一种应用前景广阔的新型电池组热管理系统，具有出色的电池组温度控制。在电池组内部，电池浸没在绝缘油中，绝缘油在整个装置中形成闭环循环。这种油——一种工程导热流体——不仅能使电池保持凉爽，还能抑制热事件。

这里检测所需的传感器：油位/质量/介电传感器，油温传感器。

4.电解质：

在监测新能源车的电池健康状况时，测量是否存在电解液泄漏有助于确定电池组内的电池是否因老化或其他压力条件而出现故障。这些泄漏通常只会发生在电池外壳内，无法在车辆外部观察到，因此必须使用电池组内的传感器来检测此事件。

检测所需传感器：电解液泄漏检测传感器。

文章来源： 未来智库，普华有策咨询，鑫鑫传感器