1、1/33汇 报 人：殷翔 副教授 北京 2024.01电动车热管理制冷剂替代路线及成熟度研究课题研究单位：中国制冷学会、西安交通大学、东风汽车股份有限公司、三花控股集团有限公司、约克（无锡）空调冷冻设备有限公司、珠海格力电器股份有限公司课题研究成员：曹锋、孙西峰、殷翔、王知明等课题支持单位：东风汽车股份有限公司、三花控股集团有限公司、约克（无锡）空调冷冻设备课题支持单位：东风汽车股份有限公司、三花控股集团有限公司、约克（无锡）空调冷冻设备有限公司、珠海格力电器股份有限公司有限公司、珠海格力电器股份有限公司2/33第一部分一、工作背景及完成进度一、工作背景及完成进度二、电动车热系统产业现状二、电

2、动车热系统产业现状三、电动车热系统国内外政策三、电动车热系统国内外政策四、主要替代技术路线四、主要替代技术路线五、主要技术路线关键技术五、主要技术路线关键技术六、总结六、总结汇报提纲汇报提纲3/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究工作背景分属制冷行业节能降碳与制冷剂替代技术路线研究子课题，旨在探讨电动汽车热泵空调制冷剂技术路线及发展方向2022年5月，成立节能降碳与制冷剂替代工作组汽车空调CO2制冷剂技术研讨会工作特殊性：多部门展开工作关注度广泛：汽车学会、汽车工业协会、制冷学会、制冷空调工业协会技术路线清晰又不明：可选性、影响性4/33典型载荷约束下基于CO2气

3、液相变的大功率多点源热控系统方案研究工作时间轴及完成情况时间轴主要内容完成情况2022/05/16节能降碳与制冷剂替代工作组成立，子课题立项雏形形成课题概要2022/06-2022/12各子课题探讨，形成统一内容目录，包含背景、政策、技术路线、关键技术、设备技术、总结形成详细工作目录2023/01-2023/04参与中数据中心等其他相关机构关于汽车热系统技术路线的探讨、调研，并研究分析分析工作现状，形成纪要2023/05/25线上会议探讨电动车热系统子课题相关内容与兄弟机构的研究差异性，尽量避免行业资源浪费会议讨论，形成工作重点2023/06线下会议，再次敲定工作重心敲定工作重心2023/08

4、烟台组织工作组会议，汇报中期进展及计划确定后续工作重点2023/09-203/12按计划完成报告初稿，并进行修订形成内部定稿5/33第一部分一、工作背景及完成进度一、工作背景及完成进度二、电动车热系统产业现状二、电动车热系统产业现状三、电动车热系统国内外政策三、电动车热系统国内外政策四、主要替代技术路线四、主要替代技术路线五、主要技术路线关键技术五、主要技术路线关键技术六、总结六、总结汇报提纲汇报提纲6/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究电动车背景电动汽车及汽车空调发展现状2022年我国汽车销量约为2686万辆，其中新能源汽车销量为688.7万辆，占比超过25%

5、；2023年销量949.5万；截止2023，我国新能源汽车保有量达到2546万。我国乘用车销量及变化趋势我国电动车销量及变化趋势我国电动车销量及变化趋势7/33第一部分一、工作背景及完成进度一、工作背景及完成进度二、电动车热系统产业现状二、电动车热系统产业现状三、电动车热系统国内外政策三、电动车热系统国内外政策四、主要替代技术路线四、主要替代技术路线五、主要技术路线关键技术五、主要技术路线关键技术六、总结六、总结汇报提纲汇报提纲8/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究国内外主要国家政策国内外政策汇总20252025202520259/33第一部分一、工作背景及完成

6、进度一、工作背景及完成进度二、电动车热系统产业现状二、电动车热系统产业现状三、电动车热系统国内外政策三、电动车热系统国内外政策四、主要替代技术路线四、主要替代技术路线五、主要技术路线关键技术五、主要技术路线关键技术六、总结六、总结汇报提纲汇报提纲10/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究CO2热系统关键技术我国替代技术路线现状压缩机冷凝器蒸发器储液罐HFC-134aHFO-1234yf 单质成本较高，约8-20倍 微可燃风险，可燃等级A2L 制热能力差；有专利风险 部分企业出口使用HFC-152aR-290R-744 性能略微下降 易燃风险，可燃等级A3 制冷制热

7、性能均衡 基加利修正案消减目录 易燃风险，可燃等级A3；引燃温度较低 制冷制热均衡 仅仅AURORA某款电动客车有商业化案例，强劲制热优势，制冷略差 国内大众量产销售，东风等持续研发 客车等商用车案例工程经验积累商业化成熟研发热点R474A 混合工质 性能比R1234yf略优 潜在泄漏对性能影响大R457DDL-3B11/33第一部分一、工作背景及完成进度一、工作背景及完成进度二、电动车热系统产业现状二、电动车热系统产业现状三、电动车热系统国内外政策三、电动车热系统国内外政策四、主要替代技术路线四、主要替代技术路线五、主要技术路线关键技术五、主要技术路线关键技术六、总结六、总结汇报提纲汇报提纲

8、12/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究总体技术发展压缩机冷凝器蒸发器储液罐HFC-134aHFO-1234yfR-290R-744R474AR457DDL-3B合成工质自然工质混合工质 系统侧少有变化，更多解决低温精细化能量管理 安全性、系统与部件(非技术性）成本于可靠性、系统与部件 过渡？泄漏风险，系统与部件13/33CO2热系统关键技术发展纯直接CO2热管理系统纯间接CO2热管理系统降本增效集成成本、可靠性直冷直热CO2热管理系统 系统高效：无二次换热损失 换热高效：沸腾换热 低延迟：热响应快 降成本：简化水路部件纯直接CO2热管理系统特点及技术挑战均匀性

9、与热安全高压与可靠性高压直冷板设计直热的温度滑移高性能方案高可靠方案双向迭代高端车型普通车型依赖市场迭代14/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究CO2热系统关键技术发展纯间接CO2热管理系统特点及技术挑战CO2间接系统模块 大幅降低高压接头数量 大幅降低泄漏可能性 CO2模块集成度高 管路及阀件数量少，成本低 多能量分配，控制简单 CO2不进乘员舱 与R290系统通用性热损失30,0.2 kW30,0.6 kW30,1.0 kW35,0.2 kW35,0.6 kW35,1.0 kW40,0.2 kW40,0.6 kW40,1.0 kW0.00.40.81.21.

10、62.02.42.810%15%21%11%16%21%12%17%21%COP 常规系统 双温域系统0%10%20%30%40%50%提升比热滑移高出水温度与低阀前温度需求的矛盾换热器特殊设计15/33CO2热系统关键技术发展CO2系统高压泄漏面临的挑战如何有效提出有效的可靠性方案 密封与集成 泄漏影响评估热泵制冷16/33CO2热系统部件关键技术发展二氧化碳热系统部件关键技术压缩机换热器管路密封潜在腐蚀模块化集成 高转速：高容积利用率、高频气阀、高频轴承、低阻气流、高转速轴系减震降噪、可靠性 低温可靠性：大压比涡盘型线、低吸气润滑 辅助膨胀 压降与换热权衡 油循环率对换热器影响 水侧及空气

11、侧热阻 高效微通道扁管结构 电池直冷板 密封材料 密封结构 密封耐久 水与CO2微化学反应：碳酸 油与CO2微化学反应:有机酸 阀岛、高度集成模块17/33R290关键技术发展集成 二次回路 减小管路 管控充注 避免进乘员舱布置 避免碰撞 通风良好 扩散通道密封 密封设计 降低泄漏传感器监测 泄漏浓度监测 报警强化热系统安全管控与监测非技术性安全问题技术性载冷剂的低温运行法规新型载冷剂18/33R290关键技术发展实验室安全 防爆设计 防电弧 报警 通风生产安全 专用加注与电气设备 泄漏监控 防爆 防电弧运输与维修安全标准 培训上岗 作业环境 维修环境 维修监测 车用系统标准 维修相关 实验相

12、关 运输等相关全流程安全性法规与方法19/33R290热系统部件关键技术发展R290热系统部件关键技术压缩机防电弧兼容性配套设备模块化集成 扭矩大、涡盘设计 电机和控制器要求 强电电气部件 弱电部件 线束插头 开关等动作件 R290与密封材料 R290与润滑油 R290与橡胶、尼龙 报警设备 加注设备 排风设备 捡漏设备 高度集成模块20/33典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究R1234yf 及混合工质关键技术发展R1234yf 合成工质在潜在PAFs法规前存疑？冬季制热问题仍需其他方案典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究混合工质 当前系统

13、与部件不一定合适 潜在泄漏对系统影响大21/33小结典型载荷约束下基于CO2气液相变的大功率多点源热控系统方案研究 我国电动车发展迅速，环保和低温续航双驱动，电动车热系统低碳绿色技术路线需求迫切 潜在技术路线：R744、R290、R1234yf、混合工质。市场驱动倒逼技术革新 R744热系统：高端车型性能方案、普通车型可靠性方案，双侧驱动促发展 R290热系统：安全等非技术性因素主要影响；通用方案降低市场风险（与yf通用、CO2通用）政策方面：市场仍需政策指引，激励类、奖惩类政策与市场迭代共促发展 标准建设：R744系统测试、关键零部件测试、热系统运维和检修等相关标准；R290安全性，零部件安全性、热系统安全性、充注量、运维与检修等22/33敬请批评指正！Thanks for Your Attention