负责人：曹锋

所在学院：能动学院

一、项目简介

本项目基于纯天然制冷剂CO₂，提出一种应用于新能源汽车的跨临界CO₂热管理系统解决方案及设备。首先，天然制冷剂CO₂臭氧破坏指数为零，全球变暖指数（GWP）=1，生产和使用过程中几乎不造成任何附加污染；其次，CO₂的低温流动性极佳，而跨临界CO₂循环的制热性能十分突出，效率远超PTC电加热，可在-35℃的极寒环境下高效运行，完全取代PTC电加热，从而大幅降低冬季电池电量损耗，延长续航里程；此外，制冷剂CO₂来源广泛、价格较低，无专利限制问题。若采用CO₂工质实现制冷剂替代，以上当量碳含量可缩小1300倍左右。

二、产品性能优势

1、绿色高效化：目前新能源车辆热管理行业仍广泛采用氢氟碳化物类强温室效应气体作为循环工质，且大肆采用PTC电加热实现冬季制热，造成续航里程严重衰减，因此面临严重的环保和节能问题。本项目力求以纯天然工质CO₂及其跨临界循环技术为新能源车辆热管理行业的理想替代方案，在有效解决行业环保效益困境的前提下，通过跨临界热泵技术、压缩膨胀一体机技术、无霜运行技术等方法保证该替代方案的制冷、制热综合运行效率，达到设计工况制冷COP不少于2.0、乘员舱制冷量不低于4.5kW的初期目标，从根本原理上解决传统热管理方法的节能与环保问题；

2、功能一体化：相较于传统燃油车，新能源车辆对热管理的技术需求日益迫切，所提出的热管理精度要求也日益升高。可以说，新能源车辆极度依赖精确的分区温度控制来保持电动机、电池包、电控系统等不同部件及整体的高效、稳定运行，因此，一套完备的整车热管理系统对于提升新能源汽车的多方面的性能起到决定性作用。本项目力求兼顾新能源车辆乘员舱与三电系统（电池、电机、电控）的耦合热管理，精确控制电池、电机温度，各舱室内温度均匀，温度偏差不超过2℃，创造更舒适乘员舱环境的同时保证三电系统稳定性、安全性；

3、结构模块化：在传统燃油汽车及目前新能源汽车中，由于功能较少、结构简单，车用热泵空调及热管理系统零部件基本采用分散式布置，并通过软管和接头的方式实现部件之间的组合与连接，最终形成统一的整体。然而，在功能一体化的耦合构建前提下，未来新能源车辆热管理系统的功能愈发多元、结构愈趋复杂，现有的布置与连接方式必然造成成本与故障隐患。本项目力求对未来新能源车辆热管理系统的整体结构进行集成化、模块化再设计，以大幅减少管路接头、节省制造成本与潜在的泄露、故障隐患，并大幅提升热管理技术与产品在不同车型中的通用性，同时开发模块化样机并在至少1台样车上进行路试，安全稳定测试时间总计不少于1000小时；

4、控制智能化：在传统燃油汽车及目前新能源汽车中，大多数控制逻辑仅侧重于局部功能的实现，而乘员舱、电池包、电动机及电控系统温度等控制逻辑层面的单一目标之间缺乏信息交互，因此热力学层面的耦合热管理系统也相应缺乏综合寻优、能量智能分配与管控等解决方案。本项目将开发智能算法模块，并开发整车能量管控技术控制器，基于大数据分析与人工智能算法等前沿技术，对整车能量进行实时、在线的智能管控，大幅提升整车能量管控效率，在满足全车热管理的功能需求前提下，实现整车耗能最低的目标，通过全模式测试，全工况范围内控制精度不低于5%。

三、市场前景及应用

自从2015年超过美国电动汽车市场后，我国已经成为全球最大的新能源汽车产销大国，并一直保持领先优势至今。2018年，中国的轻型电动汽车销量达116万辆，占到全球总销量的56%，同时，中国也是世界上电动汽车累计销量最高的国家。截至2018年底，中国轻型电动汽车的累计销量达到260万辆，占全球总数的46%，电动公交和电动卡车的销量更是占到全球的90%以上。

在全世界经济发展态势进入“低碳经济、节能减排”的新格局条件下，各个国家与地区已经纷纷出台相应政策或法规促进车辆新能源化快速发展，全球长期零碳排的方向已经基本确定。新能源汽车及其热管理技术作为道路交通行业碳中和的必要路径，在各国相关政策的导向和支撑下，必将迎来超大规模的市场需求。考虑到我国及全球车辆新能源化发展的大好前景，在《交通强国建设纲要》及《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》等政策文件的扶持下，2025年我国和全球新能源汽车销量有望达到600万辆及1600万辆，新能源汽车热管理系统在2025年的全球市场规模有望超过千亿级别。

四、技术成熟度

□概念验证 √原理样机 □工程样机 □中试 □产业化

五、合作方式

□联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） √面议