【HVAC】卡乐电子|电动汽车：HVAC行业的“天然”机遇

原标题：【HVAC】卡乐电子 | 电动汽车：HVAC行业的“天然”机遇

在未来几年，我们日常生活中的许多领域无疑会被彻底革新，其中之一就是汽车行业。在这一领域中，随着人们对于减少环境影响意识的增加，以及人员（物件）安全需求的增加，已经在朝向 自动驾驶和 电气化的方向发展。

通过观察汽车电池组成本的下降程度，以及人们加大投资生产更经济更高效的电池替代技术的行为，可以看出这些发展进行的速度有多快。事实上，当前电池的成本几乎占了电动汽车(EV) 的1/3，而最晚到2030年，这个数值预计会降低到10%以下。

资料来源：BloombergNEF，特斯拉

然而，未来的车辆不会仅仅只依靠电池。尽管在新闻头条标题上，HVAC仅仅是一个“辅助”系统，但实际上，自动驾驶和电气化都需要HVAC的重要贡献。

自动驾驶，电气化，乘客舒适度和电动汽车充电站

现代的HVAC热管理系统可能会 同时管理乘客舒适性和 车辆电池和其他设备 的冷却，例如与 自动驾驶功能相关的设备，因此 HVAC在电动汽车(EV) 中起着越来越重要的作用。

为了保证自动驾驶车辆的安全性，我们不仅需要拥有5G通信网络，还需要带有人工智能（AI）和高计算能力（比目前的便携式电脑高100倍）的强大计算机。这些电脑的应用意味着需要冷却 较大的热量负荷，否则 会引起电子元件故障。我们需要知道，计算机需要获取并处理大量的信息来确保车辆能够知晓当前位置并决定安全的行车路线：摄像机、超声波传感器，雷达和 LiDAR（光雷达）设备。

图片来源：密歇根理工学院（https://mtri.org/automotivebenchmark.html）

当我们使用 全电动商用车和 电动公交车的时候，还需要对车辆电池和乘客的空调系统进行精准的热控制。后者必须尽可能低的消耗能量，因为这些会对电池性能产生巨大的影响，从而影响车辆的行驶距离。一辆设计里程 150公里范围的商用电动车，如果没有适当的电池热能管理，里程可能会减半。作为电气化的直接结果就是，我们 需要为电动汽车（EV）开发超快速充电站（XFC）站的全新液体冷却系统。

商用电动汽车和电动公交市场

这个市场有多大？我们多久可以看到电动公交车和全电动商用汽车？

针对 商用车辆，电动车辆的成功运用还需要几年时间，尤其对中长距离的行驶需求而言：电池组的重量（ 250～300kW ·h 的功率）之类的参数，以及在城际短途应用中充电网络的不完善，都意味着电动车目前还不是一个很好的选择，并且确实在与替代解决方案（例如H2燃料电池）竞争。

然而，相同的数字却很容易满足城市交通的要求。事实上，在一天结束的时候，在充电站点方便的为货车冲电的可能性就代表着电动车已经成为现实，一些汽车生产商，例如沃尔沃和梅赛德斯-奔驰，已经准备生产并出售里程为300km的城市卡车了。

同样的方式， 电动公交车的数量目前也在大量增长。不论地理区域如何，公共资金和 TCO（总体拥有成本）预计在一两年内的投入会和传统柴油车相同，这无疑也是重要的驱动力。

在中国，电动公交车在一段时间内已经成为现实，电动公交大概占了2017年推出新车的90%（纯电动+混合动力）。事实上，2017年中国销售的97000辆城市公交车中，有87000辆都配备了电动动力系统，这显然超过了同年在欧洲销售的13000辆公交车，其中大部分都是配备柴油发动机。

资料来源：Bloomberge New Energy Finance，OFweek。注：据报道，2015年中国的电动公交车总销量约为107,000辆，但预计总数中有43％（38,000辆）从未正式上路。我们已将它们从图表中移除。

欧洲现在已经改变了方法，并且预计 从当前路上投运的几千辆电动车增长 到2030年销售公交车总量的3/4，复合年增长率为18%。在最近在汉诺威举办的世界领先的法兰克福商用车辆展上， 梅赛德斯奔驰宣布推出商用电动全电动城市公交车E-citaro的商业发布并开始大规模生产，该公交车配备了先进的热管理系统，使用二氧化碳作为天然制冷剂。

现代热管理系统面临的挑战

新HVAC系统和电动车天然制冷剂的结合，尤其是二氧化碳，出于多种考虑都是非常有益处的。

在A1级别（ASHRAE安全等级）中包含二氧化碳意味着，二氧化碳被认证为制冷剂，不仅价格低廉且易于获得，同时在中等浓度下也不易燃且无毒，对于乘客安全来说是理想选择。此外，二氧化碳非常适合需要在加热和冷却模式下都可以工作的循环，这是此类应用的典型特征。

因此，HVAC系统的设计需要考虑以下因素：

• 低噪声，由于没有嘈杂的内燃机，HVAC系统可能是车辆上噪声最大的装置。

• 高能效，较低的系统能耗意味着需要较低的电池电量。

• 高准确度，最佳电池温度控制对性能及车辆行驶距离都有重大影响。

• 低环境影响，这些在HVAC系统中使用天然制冷剂的可能性是一个潜在的机会，也是人们对环境问题和特定条例日益敏感的结果。

• 可靠性强，这是汽车行业的真正准则。

因此，当前的挑战是创造出带有可调节冷热负荷的紧凑HVAC系统，确保低噪声和精确控制，并尽可能的使用二氧化碳（汽车行业中最常见的天然制冷剂）和AI进行预防性维护。毫无疑问，这对整个汽车产业链来说是个重大挑战，随着车辆系统向电动车的过渡，我们将会看到传统的几大车辆部件的消失，同时为掌握机遇的人创造重要的机会，最重要的是，这不限于热管理。

来源：卡乐电子 游戏网