深度:橫評多款EV車型空調和電池PTC加熱技術和策略

臨近冬季，中國的北方區域氣溫驟然下探至-5、-10甚至-20攝氏度。出行壓力增大的同時，EV車型的續航裡程和充放電效率的降低的幅度同比增加。不過，諸多整車廠為了應對因為氣溫的降低導致的動力電池充放電效率衰減，配置了包括保溫和預熱等主被動「恆溫」技術。

上圖為南京開沃電動客車適配的第1代動力電池總成內部鋪設的保溫材料特寫。

為動力電池總成鋪設保溫材料歸屬於被動技術（策略），雖然不佔用動力電池寶貴的裝載電量，卻難以有效抵禦低溫和高溫對電池電芯溫度的影響（以至於電量衰減引發的續航裡程縮短）；與此同時，一些銳意進取的車廠，為了讓動力電池電芯處於25-38攝氏度的「恆溫」區間（充放電效率穩定且安全，不會引發熱失控），引入了液態熱管理系統（高溫散熱和低溫預熱）和策略。

實際上，對於續航、充電、放電和安全設計需求的平衡，整車廠根據自身產品定位和技術儲備，有著不同的理解和認知。然而，歸作為EV車型唯一的儲能單位，動力電池裝載的電量如何分配，使得EV車型在極端氣候環境下的續航、充放電及安全表現不盡相同。

本文為新能源情報分析網，針對不同品牌車廠的不同EV車型的空調系統和動力電池熱管理系統的PTC技術狀態和控制策略橫向比對。力爭讓更多潛在購車者和存量車主，分清PTC技術狀態的不同，對EV車型的續航、充放電及整車安全的影響程度。

一、PTC模組的工作原理：

2018年-2019年中國市場量產的主流EV車型，都配置了為駕駛艙和動力電池伺服的PTC技術系統。EV車型（PHEV）適用的PTC技術，指的是適用直流電驅動的陶瓷加熱器。通過PTC模組，為流通的冷卻液加熱，經過電子水泵送至駕駛艙鼓風機提供制熱伺服；經過電子水泵送至動力電池總成提供電芯低溫預熱伺服。

上圖是比亞迪秦EV450型電動汽車為駕駛艙空調提供制暖伺服的PTC模組、電子水泵及管路結構簡圖。

1、駕駛艙空調用PTC模組（6.6千瓦功率）

3、PTC模組出水管路

7、不可變流量電子水泵總成

上圖為別克微藍6改型電動汽車，為動力電池提供低溫預熱伺服的PTC模組、電子水泵及管路結構簡圖。

無論什麼品牌的EV車型，駕駛艙空調製熱系統對溫度的需求，遠高於動力電池電芯的低溫預熱系統溫度需求。基本上伺服駕駛艙空調系統的PTC模組功率都在6-7千瓦，伺服動力電池總成的PTC模組功率普遍在3-5千瓦左右左右，也有動力電池裝載電量較大而採用與駕駛艙空調系統相同功率的PTC模組。

不論採用什麼樣的駕駛艙空調製熱和動力電池低溫預熱D的PTC技術和策略，都需要使用動力電池裝載電量用來驅動。而細分出來的多種不同PTC技術和控制策略，又作用於整車表現出不同的續航裡程、充放電效率和整車安全性設定。

二、本土品牌EV車型駕駛艙空調和動力電池熱管理策略：

1、3組循環管路、2組PTC模組伺服的比亞迪秦EV450：

2018年量產的比亞迪秦EV450型電動汽車，配置了3套循環系統用於電驅動、駕駛艙空調製熱、動力電池高溫散熱及低溫預熱功能的伺服。

上圖為秦EV450伺服駕駛艙空調製熱系統PTC模組。

2016年、2017年和2018年，比亞迪先後推出秦EV、秦EV300和秦EV450電動汽車。秦EV先後配置了1、2、3套循環系統。為了應對續航裡程的提升，換裝密度更高的三元鋰電池，秦EV系列車型適配更完善控制策略更複雜的熱管理系統。至秦EV450搭載3套循環系統，3組不可變流量電子水泵以及附屬的管路，對整車可靠性要求更高了。

2、3套循環管路、1+0.5組PTC模組伺服的北汽新能源EU5 R550：

2018年量產的北汽新能源EU5 R550電動汽車，在EU5 R500電動汽車適配1套用於電驅動的散熱系統基礎上，增加了2套循環系統用於駕駛艙空調製熱、動力電池高溫散熱及低溫預熱功能的達成。

配置3套循環系統的北汽新能源EU5 R550電動汽車，EMD3.0電驅動系統單獨伺服1套高溫散熱循環管路；駕駛艙空調製制熱系統單獨配置1組用於調節溫度非電驅動PTC模組和1套循環管路；動力電池熱管理系統的串聯1組大功率PTC模組和1組水冷板模組並共享1套循環管路。

有意思的是，用於動力電池低溫預熱伺服的PTC模組，為上海奉天提供、最大輸出功率7千瓦。在「3通」閥體的配合下，分流經過PTC模組加熱至不同溫度的冷卻液，或單獨或同步為駕駛艙空調系統和動力電池低溫預熱系統進行伺服。

實際上，北汽新能源EU5 R550\EX3\EU7共用相同電驅動技術的EV車型，僅由1組7千瓦功率PTC模組為駕駛艙空調製熱系統和動力電池低溫預熱系統提供伺服。位於鼓風機內的這套「半功能」小型PTC模組不具備調劑溫度的設定。

3、2套循環管路、1組PTC伺服的吉利新能源GSe與幾何 A：

2018年量產的GSe與2019年量產的幾何 A電動汽車的電驅動系統和動力電池熱管理系統，都源於帝豪EV450型電動汽車。帝豪EV450、GSe和幾何 A電動汽車，適配1組伺服電驅動系統高溫散熱循環管路、1組用於駕駛艙空調製熱和動力電池液態熱管理系統的循環管路。

上圖為吉利幾何 A開啟駕駛艙空調製熱模式，動力艙內PTC模組運行時熱成像特寫。

這套旨在伺服動力電池液態熱管理系統的循環管路，串聯了1組由偉巴斯特提供、最大輸出功率7千瓦PTC模組與1組水冷板模組。在駕駛艙空調製熱模式，PTC模組通過「三通」閥體切換至通往蒸發箱體管路；在動力電池低溫預熱功能開啟，PTC模組通過「三通」閥體切換至通往動力電池循環管路；在兩種模式同步開啟時，「三通」閥體全部開啟向駕駛擦和動力電池輸出不同溫度的冷卻液。

2016年量產的帝豪EV採用風冷被動散熱動力電池策略，只有1套針對電驅動系統的熱管理系統；2017年量產的帝豪EV300採用2套循環管路（1套用於電驅動、1套用於駕駛艙空調製熱和動力電池熱管理）；2018年量產的帝豪EV450、GSe以及2019年量產的GSe400與幾何 A，繼承了2套循環系統技術。進化了駕駛艙空調製熱系統和動力電池低溫預熱系統，兩組技術狀態和同為7千瓦功率的PTC模組及單獨管路分別伺服的控制策略。

三、合資品牌EV車型駕駛艙空調和動力電池熱管理策略：

1、2套循環管路、2套PTC模組伺服的北京奔馳EQC：

2019年11月量產的北京奔馳EQC電動汽車，基於E級車型「油改電」而來。採用2組異步感應「3合1」電驅動總成+裝載電量80度電的三元鋰動力電池構成。作為合資品牌的北京奔馳EQC適配的電驅動技術，與2014年前後上市的特斯拉S的相差無幾。不過125wh/kg的動力電池總成能量密度，卻有助於降低熱失控帶來的燃燒機率，減少熱管理系統的設計指標和運行壓力。

基於北京奔馳E「油改電」而來的EQC，將2組完全相同功率的PTC模組（紅色箭頭），擱置在前部動力艙並遠離防蒸發箱體和動力電池總成。

上圖為北京奔馳E燃油車動力艙內各分系統細節特寫。

北京奔馳EQC採用2組輸出功率同為5.2千瓦、德國艾貝爾提供的PTC模組，為駕駛艙空調製熱以及動力電池低溫預熱系統提供伺服。結合北京奔馳EQC的車身尺寸和動力電池裝載電量，採用相同中等功率的PTC模組，應對溫度需求相差較大的伺服目標，頗有一種「剛剛夠」的感覺。

2、3套循環管路、2套PTC模組伺服的上汽通用別克微藍6改型：

2018年上市的續航301公裡別克微藍6基型，適配2組循環系統（1組伺服電驅動系統、1組伺服駕駛艙空調製熱系統）。2019年11月上市的續航410公裡的別克微藍6改型，在微藍6的基礎上增加了1套針對動力電池的高溫散熱和低溫預熱的液態循環系統。

儘管別克微藍6改型採用源於上汽新能源榮威ERX5的分散式電驅動技術，但是在動力電池熱管理技術和策略大幅領先。

別克微藍6改型EV的駕駛艙空調製熱系統，由一組最大輸出功率3.5千瓦的PTC模組伺服（標定最高溫度超過100攝氏度）。別克微藍6改型的動力電池液態熱管理系統的低溫預熱系統，由1組最大輸出功率5千瓦、由德國艾貝爾提供的PTC模組伺服（標定最高溫度35攝氏度）並與水冷板模組串聯在一個單獨設定的循環管路。

3、2套循環管路、2套PTC模組伺服的北京現代昂希諾EV：

2019年11月上市的北京現代昂希諾EV，續航裡程標定在500公裡級、搭載能量密度146.6Wh/kg、裝載電量64.2度電、適配完整液態熱管理系統的動力電池總成。需要特別注意的是，北京現代製造的昂希諾EV，並不是簡單的同步歐美市場上市的現代KONA原型車「照搬」。而是，換裝了寧德時代提供的方形NCM電芯，並將原有的電驅動和動力電池液態熱管理系統共用的循環系統一分為二。

上圖為北京現代昂希諾EV動力電池低溫預熱伺服PTC模組技術狀態特寫。

昂希諾EV適配的PTC模塊通過長度不超過150mm管路，前置於動力電池總成前部，用最少管路長度、最短時間將加熱的冷卻液「泵」入動力電池總成內部，達到在低溫工況運行的電芯進行預熱伺服的目的。

上圖為北京現代昂希諾EV駕駛艙鼓風機內設定的電驅動PTC芯體總成結構簡圖。這組用於駕駛艙空調製熱的電驅動暖風箱體類PTC模組總成（綠色框體），由芯體（紅色區域）和電驅動殼體（藍色箭頭）構成。

伺服駕駛艙空調製熱系統的電驅動暖風箱體類PTC模組，被布置在儀表臺後部的暖風機總成內。伺服動力電池熱管理系統的PTC模組，被布置在動力電池總成前端。這種有利於節省熱（電）量的設定，與基於正向研發的車型平臺不可分割。

四、閱讀延伸：

1、2套循環管路、1套全新電驅動PTC模組+可變流量水泵+電池用PTC模組伺服的唐EV：

2019年比亞迪推出了基於「e平臺」電驅動技術解決方案的秦Pro EV、元EV、e1、宋Pro EV和唐EV等新車系。適配了「3合1」電驅動總成以及「622」配比的NCM鋰電池同時，對PTC系統性能的提升「靜悄悄」的進行了。

售價從7萬元-30萬元適配「e平臺」的EV車型，在2018年量產的秦EV450和宋EV500車型使用兩組不同功率PTC模組的基礎上，更換了電耗更小的駕駛艙空調製熱PTC，簡化了相關伺服管路數量和製造成本。

上圖為唐EV駕駛艙前部空調製熱電驅動非冷卻液PTC模組特寫。

通過查詢比亞迪配件系統，唐EV甚至唐DM等2019年比亞迪量產新能源車型，全部採用這種有別於其他品牌車型適配的電（非店）驅動（加熱）暖風箱體類PTC模組（技術）。這種採非電加熱冷卻液技術，省去了冷卻液、管路、電子水泵、相關線纜以及控制模組。這種不算先進的PTC技術，最大優勢就是節能了源自動力電池非驅動用電量（最大輸出功率1.5千瓦-3千瓦不等）。

在比亞迪系高端EV和DM車型上，通過可變流量電子水泵的配合，為裝載不同電量的動力電池配置不同功率的PTC模組，用於精準控制低溫預熱（高溫散熱）的溫度範圍。

2、2套循環管路、柴油發動機制熱的威馬EX5：

2018年量產的威馬EX5電動汽車，根據客戶需求可以靈活的配置不同熱管理系統（策略）。在南方市場，標配用於動力電池高溫散熱用水冷板模組，並可以去掉用於動力電池低溫預熱PTC模組。在北方市場，標配用於動力電池低溫預熱PTC模組，還可以額外購買一組柴油機用於動力電池極低溫預熱。

就在前不久造車新勢力的威馬，還推出EX5的改款車型。在諸多改進項目中，尤其增加了燃油箱容易，旨在為柴油發動機提供更長使用周期。然而，無論早些時候上市的威馬EX5老款車型，還是新上市的威馬EX5改款車型，只要配置用於動力電池低溫預熱的柴油發動機系統，都沒有安裝在尿素配合下的尾氣淨化裝置。

上圖為威馬EX5搭載的用於駕駛艙空調製暖的PTC模組。

此前威馬官方發布了EX5動力電池熱管理策略，基於水冷板模組的高溫散熱功能開啟後溫度保留在38攝氏度；基於PTC模組的低溫預熱功能開啟點在5攝氏度；基於柴油發動機的低溫預熱功能開啟點在0攝氏度。

結合上汽榮威系MARRVL X和ERX5電動汽車依舊配置風冷被動散熱動力電池總成，ei5 400隻配置動力電池高溫散熱功能，看來上汽榮威是徹底放棄北方市場。

4、1套循環管路、沒有PTC模組的長城歐拉R1、雷諾e諾和啟辰e30：

基本上這種A0級售價7萬元區間的入門級電動汽車，僅有1套伺服電驅動系統的循環系統。駕駛艙空調製暖系統採用電加熱PTC模組、動力電池沒有配置液態高溫散熱和低溫預熱功能。如果長期在高溫工況下高負載使用，動力電池熱失控引發的燃燒機率較高；低溫工況下使用，充放電效率降低，且有效續航裡程大幅縮短。

長城歐拉R1使用的風冷被動散熱動力電池總成密度160wh/kg，相對雷諾e和啟辰e30使用的被動式風冷散熱動力電池總成密度分別為142Wh/kg和148.5Wh/kg高得多。無形中，在高溫工況下，長城歐拉R1的整車安全性弱於雷諾e和啟辰e30。

筆者有話說：

售價50萬元起得北京奔馳EQC的電驅動技術最為落後、整車及動力電池熱管理系統布置被源自燃油車的車型平臺牽制效率較低，相同功率的PTC模組能耗較大。

吉利帝豪EV450、GSe400、幾何 A三款車型適配完全相同的熱管理系統，可靠性很高几乎沒有因質量而更換（通過吉利新能源瑞意達4S店售後部門反饋，這三款車型的PTC系統沒有出現因為質量原因索賠更換案例）。

造車新勢力的威馬EX5，雖然配置用於動力電池低溫預熱工鞥的PTC模組，可是需要客戶額外購買的柴油機預熱系統確實有助於提升低溫工況動力電池表現能力，卻沒有安裝任何尾氣淨化裝置。基於造車新勢力嚴重依賴融資續命的客觀存在，以及動力電池高溫散熱功能開啟後依舊保持在38攝氏度的技術設定，威馬EX5及後續的EX6等車型不建議購買。

北汽新能源EU5 R550和EX3適配的駕駛艙空調製熱系統的非電驅動PTC模組能耗低，伺服動力電池低溫預熱系統的7千瓦PTC模組使用效率高。

作為合資品牌的北京現代同步引入的昂希諾EV，單獨設定的動力電池熱管理系統使得安全性設定上超過了海外市場同步上市的原型車。集成在駕駛艙空調系統內的電加熱冷卻液的小功率PTC模組，靠近動力電池前端的PTC模組的設定，在制熱效率和低能耗層面碾壓北京奔馳EQC將2組相同功率PTC模組設定在動力艙受制於「油改電」的技術狀態。

2018年上市的基於上一代「4合1」電驅動技術+設定在動力艙內2組PTC模組的比亞迪EV450，幾乎與北京奔馳EQC技術狀態相當。

2019年上市的基於最新「e平臺」電驅動技術解決方案的唐EV（秦Pro EV、e1和宋Pro EV）等車型，將伺服駕駛艙空調製熱的PTC模組，從動力艙轉入空調系統內並採用更結構簡單耗電量低的電驅動非冷卻液PTC技術。

長城歐拉R1、雷諾e諾和啟辰e30這種沒有裝備完整的液態熱管理系統的入門級電動汽車，出於最基本的安全考量就別買了。威馬、小鵬、蔚來和理想這些個依賴融資過日子的造車新勢力們存在太多不確定因素，即便技術表現得十分出色，可靠性和安全性都值得懷疑。一旦破產，已購車主們的利益難以保障。

文/新能源情報分析網宋楠

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