2025年6月18日，在第三屆新能源汽車熱管理論壇上，東風汽車研發總院氣動與熱管理研究室主任徐人鶴指出，隨著新能源汽車產業的快速發展，冬季續航衰減成為用戶痛點，性能需求與成本壓力之間的平衡也亟待解決。
徐人鶴介紹了東風汽車在熱管理技術方面的具體實踐，東風汽車通過全棧自研體系，實現了冷媒直冷直熱、適配超級快充的集成式TMS以及超低溫域CO2熱泵等核心技術的突破。
徐人鶴展望了熱管理技術的未來發展方向。他認為全域高效、實時智能、千人千面是未來趨勢。他提出，高效熱管理技術解決方案、智能控制以及場景化開發是三大關鍵方向。
徐人鶴｜東風汽車研發總院氣動與熱管理研究室主任
以下為演講內容整理：
汽車熱管理技術挑戰
當前，新能源汽車已成為大國產業博弈的新焦點，各國產業政策在新能源汽車產業發展過程中均發揮了重要作用。就國內情況而言，在碳中和愿景下，新能源汽車產業有望被培育為新的戰略支柱產業。在此過程中，自主品牌在新能源汽車領域占據了先發優勢。
新能源汽車產業發展面臨諸多挑戰，其中冬季續航衰減問題較為突出，此外，充電、采暖等方面也存在相應問題。相關統計顯示，在用戶對的抱怨中，冬季續航衰減位列前三。而排名前兩位的二手殘值低、優惠促銷等問題，則屬于非技術因素。
此外，諸多測評機構不斷調整測評規則，逐步提高溫度適應性在測評中的占比。主流媒體及廣大消費者除關注測評機構發布的數據外，也十分重視懂車帝等平臺開展的冬季測評、夏季測評。此類測評通常在極端環境下進行，這對新能源汽車的熱管理系統構成了重大挑戰。
冬季續航問題一直是用戶關注的痛點，在節能環保測試中，與溫度適應性相關的測試分值占比有所提升。下圖左側呈現的是我們自行測試所得數據，展示了車輛在低溫行駛過程中，各系統能耗占比情況。從中可見，空調采暖及熱管理系統的能耗占比頗高，達40%以上。另外，目前北方市場電動汽車的滲透率較低，如何開發出具有競爭力的產品以開拓該市場，是在當前競爭激烈的市場環境中探尋有限發展機遇的關鍵。
圖源：演講嘉賓素材
第二個挑戰在于如何平衡性能需求與成本壓力。當前，新能源汽車配置持續升級，這對我們產生了顯著影響。例如，全景天幕、車載冰箱等配置日益普及，車機芯片性能提升且存在冷卻需求，同時，消費者對更長續航里程以及更高充電倍率的追求，均對熱管理系統提出了更高要求，即如何有效降低相關部件的溫度。此外，智能化趨勢的發展也促使我們思考如何進一步提升熱管理系統的控制能力。與此同時，價格戰愈演愈烈，而系統復雜度提升所帶來的熱管理系統成本增量，是各主機廠難以承受的。如何在保障性能的前提下降低成本，是我們亟待解決的問題。
我們初步統計發現，熱泵系統在2023年、2024年仍屬于較為稀有的配置。然而，從目前市場情況來看，8萬元以上車型基本已將熱泵系統作為標配。在此背景下，如何進一步下放熱泵配置，以提升產品競爭力，同樣是我們需要著重考慮的問題。
第三個挑戰則是關于下一代制冷劑的選擇。目前，R290、CO2以及混合制冷劑均是潛在選項，究竟哪種制冷劑更優，尚需時間檢驗與市場抉擇。當前，東風正同步推進多條技術路線研究。
高效、智能、場景化熱管理技術
自2019年起，東風逐步攻克熱管理系統自研的關鍵技術節點，實現了正向開發。目前，主流主機廠基本都已構建起涵蓋系統設計、匹配、控制標定以及開發等環節的完整體系，具備較高的自主化程度。然而，在集成化發展趨勢下，系統供應商的成本占比進一步提升。在此情形下，主機廠如何進一步壓縮成本成為關鍵問題。或許，自主化進程需邁向深水區，即針對核心模塊、高價值模塊，主機廠應努力實現自主掌控，這也是東風當前努力的方向。
圖源：演講嘉賓素材
針對低溫續航衰減問題，各主機廠基本都已建立一套正向的分解體系，對能耗、電池低溫性能以及保溫等方面均提出了明確要求。目前，在-7℃的低溫環境下，各主機廠普遍能將續航衰減率控制在30%左右。若要進一步降低衰減率，則需對電驅系統、傳動系統以及輪胎等部件提出更高要求，我們目前也正在開展相關實踐工作。
此外，高精度仿真技術亦是關鍵。傳統液冷仿真技術已較為成熟，但在制冷領域，尤其是直冷電池包的仿真方面，許多主機廠尚未涉足。對于我們而言，直冷電池包仿真是一項重大挑戰，我們已投入大量精力進行探索與研究。
此外，系統的EV仿真與控制系統的耦合，以及開展模型在環標定，是當前的重要課題。如何通過模型在環標定減少標定輪次，以提高開發效率、降低成本，值得深入探究。
在車輛正式裝車前，我們擁有四電機轉轂試驗臺架。該臺架的優勢在于能夠更便捷地控制溫度環境，這對于縮短標定周期大有裨益。
我們已形成多個技術群，其中之一為冷媒直冷直熱技術群。我們目前在應用該技術，且已有兩款搭載此技術的車型上市。在這條技術路線上，我們識別出約五個關鍵技術。首先是直冷直熱系統開發，涵蓋整體拓撲結構設計。比亞迪的系統采用多個單向閥構成回路，而我們采用了不同的技術路線，運用更少的截止閥實現了相同甚至更多的功能。
二是關于直冷電池包設計。提及直冷電池包，不少人認為均溫性是難點所在。然而，從我們的實踐來看，均溫性并非最大難題。之所以部分直冷電池包均溫性表現不佳，主要在于相關方未掌握有效的仿真方法，導致過度依賴實驗進行優化，成本高昂。尤其在直熱工況下，如何精準控制升溫是一個關鍵課題。目前，東風已攻克該難題，最新上市的納米06產品在-30℃加熱時，均溫性可控制在5℃以下，這一成果來之不易。
實際上，電池包設計真正的難點在于回油以及降低流阻。由于電池包體積較大，內部流道復雜，流阻增加會帶來一系列問題。一方面，流阻增大會導致制熱能力下降，低壓側流阻對系統制熱能力的影響尤為顯著；另一方面，在低溫環境下，流阻過大可能致使熱泵無法啟動，冷媒全部積聚在冷板中，嚴重影響系統性能，這是亟待解決的重要問題。
此外，冷板內部流道增多會對NVH性能產生影響。由于內部壓力平衡過程緩慢，在模式切換過程中易產生較強的爆破音等異常噪聲，這屬于硬件設計方面的缺陷。
關于電機降耗制熱技術，電池自發熱的保溫是一大難題。此外，在低速工況下，若采用大電流激勵電池使其自發熱，會引發一定程度的NOH問題，而波形設計在此過程中也蘊含諸多技術要點。
控制系統涉及兩大方面。從系統層面而言，如何精準控制溫差，以及合理分配電池側與乘員艙側的流量，是亟待解決的問題。此外，還存在諸多細節技術要點，例如，對于直接熱泵系統，需解決NVH問題、壓力脈動問題以及冷媒流動音問題。同時，在低溫冷啟動場景下，如-30℃環境中，冷媒易全部積聚在電池冷板內，如何使其快速流出并降低相關成本，也是一系列關鍵的控制問題。
濕度控制方面，通過濕度傳感器，我們致力于在確保不起霧的前提下，盡量減少外循環比例以降低系統負荷。為此，我們開展了大量標定工作，目前已在漠河等極寒地區取得一定成果。
冷卻技術路線方面，我們同步推進液冷方案。鑒于東風旗下擁有猛士等硬派越野車型，且承接了商用車、重型重載卡車的開發項目，液冷路線對于此類車型更為適用。液冷技術相對成熟，市面上多通閥及相關控制匹配產品較為豐富。對于我們而言，最大的挑戰在于工況設計以及系統匹配。
普通乘用車進行熱管理、熱平衡測試時，通常僅考慮高速爬坡、低速爬坡等工況；而硬派越野車則需涵蓋沖剎、拖掛等特殊場景，甚至部分車輛在特定情況下還需原地空轉發電。這對系統匹配提出了極高要求。有專家指出超級快充可能存在風險，但我們研究發現，超級快充5C、6C通常僅持續數分鐘，而硬派越野車在沖剎等工況下，5C、6C放電可能持續十幾分鐘，其難度更大。
在超低溫域CO?熱泵技術群方面，我們已構建起涵蓋系統架構設計控制、仿真以及實驗等環節的完整研發體系。預計今年，我們將有一批示范運營的二氧化碳熱泵產品推向市場，旨在解決東北、內蒙古等低溫地區的使用難題，開拓相關市場。
同時，我們聚焦于智慧熱管理控制技術群，即車云一體化控制技術。首先，基于大數據研究用戶的使用工況，對相關影響因素進行工況聚類分析；其次，開展長時與短時預測。長時預測方面，結合用戶用車習慣及導航信息，優化并推送控制策略；短時預測技術難度更大，業內有數字孿生、MPC控制等不同稱謂。我們的具體思路是在車端構建模型，實現實時在環仿真。然而，將該模型部署于車端面臨較大挑戰，即便采用最新的8295車機芯片或智駕芯片，其算力也難以滿足需求。為此，我們計劃采用物理模型與數學模型相結合的方式，對模型進行降階處理，以確保其能夠在車端穩定運行。
我們認為，整車熱管理系統的最終形態應具備無懼嚴寒、冷熱無憂的特性，實現智能一體化的能量流管理。在東風內部，我們不再將熱管理與能量管理割裂看待，而是將其視為一個有機整體。
從系統架構來看，主要分為硬件與底層軟件兩個層面。硬件層面涵蓋空調、電池、電機以及混合動力總成系統等關鍵部件；底層軟件則包括動力域控制器、輔助駕駛域控制器、車身域控制器以及云平臺。我們將熱管理控制軟件與車上及云端的算力資源深度融合，以實現智能控制。
圖源：演講嘉賓素材
此外，場景化熱管理是我們開發的重要方向，開發原則是以用戶需求為核心導向。我們深入剖析用戶需求，細致分析用戶使用場景，著力解決用戶痛點，致力于構建高效的熱管理系統。以用戶為核心并非僅局限于研發環節，而是需要研發、售后以及大數據平臺等多部門協同合作，形成完整的體系。通過分析用戶場景、了解市場反饋，建立有效的反饋機制，最終提升用戶滿意度。這一過程已超越單純的技術層面，涉及企業運營的多個維度。
我們識別出了一些用戶痛點場景，針對冬季充電慢的問題，傳統采用PDC加熱、熱泵加熱或冷媒直熱加熱等方式，效率相對較低。我們的解決方案主要包括以下三點。一是配備插槍保溫功能，此功能在行業內已較為常見；二是實施電池預熱策略，用戶既可通過手機APP操作，系統也可根據用戶使用習慣自動提前提升電池溫度；三是采用脈沖加熱技術。
目前，我們的脈沖加熱技術可實現每分鐘升溫1℃的效果，而傳統PCC加熱方式升溫速率約為每分鐘0.5℃。許多車型的脈沖加熱功能僅在-10℃以下才能開啟，但在實際使用中，很少有用戶會將電池置于-10℃以下的極端低溫環境。因此，我們的技術從-10℃以上即可啟用，更貼合用戶實際使用習慣。
在實現該技術的過程中，我們充分考慮了電機的熱安全與電池壽命問題。部分主機廠因擔憂電池壽命，在-10℃以上禁用脈沖加熱功能，而我們已成功攻克這一難題。此外，針對高壓線束在高頻大電流脈沖下的過熱風險，我們也進行了針對性優化，確保系統安全可靠。
關于冬季續航問題，從行業整體情況來看，各企業在冬季續航節能措施上大同小異。目前，通過整合熱源、空氣源、水源，以及實現電機降耗、利用制熱電池余熱等方式，均可達成一定的節能效果。此外，不少企業還開發了一鍵節能功能，該功能可根據乘員艙內人數、濕度等因素，智能控制空調內外循環，進一步降低能耗。
總結與展望
我們認為未來的熱管理系統應當是全域高效、實時智能、千人千面的。首先是高效的熱管理技術解決方案，包括多熱源的低溫熱泵迭代技術、冷卻與高導熱材料的精確匹配、系統能效的全局開發；二是智能控制，未來我們將著重基于V2X體系開展智能控制研究，結合高精地圖實時預判路況信息，動態調整熱管理策略，以實現更精準、高效的熱管理；三是場景化開發，針對用戶痛點與潛在需求，開發個性化場景模式，提升車輛在極端氣候條件下的用戶體驗，滿足不同用戶的多元化文化需求。