【专利】热管理 2.0 时代!电动汽车热管理技术全景综述

全球电动汽车（BEV）普及加速，但动力性能、能源经济性、续航里程三大局限制约推广。先进热管理系统（TMS）是核心解决方案，近 8 年相关研究持续增长，其中BTMS（电池热管理）和 ITMS（集成热管理） 是研究热点，CTMS（座舱热管理）和 PTMS（动力总成热管理）关注度较低。核心挑战：子系统独立运行，未有效利用可逆热损失，能源效率低；多源热耦合（电池、电机、电子设备、座舱）导致非线性热交互，传统控制策略难以应对；极端环境（高温 / 低温）适应性差，加热 / 冷却效率与能耗存在权衡；AI 技术从辅助工具向核心优化器转型不完全，面临模型精度、计算成本、鲁棒性问题。

近日，华北理工大学刘佳鑫团队基于 200 余篇文献，系统综述了电动汽车热管理系统（BEV-TMS）的最新进展；核心涵盖电池热管理系统（BTMS）、座舱热管理系统（CTMS）、动力总成热管理系统（PTMS）及集成热管理系统（ITMS） 四大子系统，分析了各系统的传统技术（如空气冷却、液体冷却、油冷却）、人工智能（AI）与机器学习（ML）的应用（含优化算法、温度预测模型）及当前面临的多源热耦合、环境适应性不足、数据依赖度高等挑战，指出未来 BEV-TMS 将向更智能、高度集成化方向发展，为相关研究、设计与制造提供参考。

图1.过去八年研究者的研究兴趣。

图2.过去五年BTMS技术的研究兴趣。

图3.封装方法对温度均匀性的影响

图4. BTMS中用于增强热分布的蜘蛛网通道结构。

图5.用于优化混合冷却策略的CFD-ANN联合仿真框架。

图6.电机中热交换表面的差异影响散热。

图7.基于跨临界CO₂热泵的ITMS，支持冷却和加热模式（根据参考文献[188]重新绘制）。

图8.在低温条件下利用发动机废热加热座舱和电池的ITMS配置（根据参考文献[194]重新绘制）。

图9. ITMS中用于智能废热分配的多换热器串并联架构（重绘自参考文献[195]）。

图10. PCM的ITMS示意图（根据参考文献[197]重新绘制）。

图11.针对不同车速和环境条件的具有优先加热回路的多模式ITMS（根据参考文献[202]重新绘制）。

图12.集成冷却、加热、充电和快速充电的多功能热管理系统（重绘自参考文献[208]）。

图13.用于降低基于制冷剂的冷却系统中的能耗的双环路解耦架构（根据参考文献[210]重新绘制）。

图14.基于CO₂的ITMS中多模式操作的阀门配置示意图（根据参考文献[218]重新绘制）