車輛研究測試中心 綠能車輛發展處 技術發展專案 王俊淇

隨著高油價時代來臨以及配合節能減碳的全球趨勢，許多國家均將車輛電動化，作為溫室氣體減量的重要措施，藉以減少自然資源的消耗。為了使電動車市場普及化，與提高消費者的接受度，電動車的操作性能與續航能力是主要的發展重點。
為了使電動車達到節能以及增加續航力的目的，電動車在設計上應兼具開源與節流，節流部份是改用高效率與耗電量較低的次系統，開源則是針對次系統運做中未被有效利用的熱能進行回收與利用。電動車的各次系統如電池模組、馬達動力系統…等，於運作過程中會產生熱能並逐漸累積，為了避免熱量累積使次系統溫度上升進而影響系統效率，因此需透過散熱手法移除熱量。然由於各系統對溫度的敏感度不一，若能回收這些熱能以調節各次系統溫度，而非讓散熱裝置及風扇將其逸散至環境中，對提高電動車整車能量使用率是ㄧ大助力。

有鑒於上述的問題，如何將電動車上各次系統所產生的熱能回收並做有效的管理與控制是非常重要的，如圖1所示，可透過『整車熱管理系統』管理次系統產生的熱量，並透過具主動搬移熱量能力的空調系統，讓電動車不管處於何種環境下行駛，各次系統的加熱與散熱均能運作得宜，又可將熱導引到有需求的地方，以達到節能的目的，舉例來說，現行電動車上配置電熱器做為暖氣來源，一旦電動車在低溫環境下行駛，使用暖氣是相當耗能，以車廠發佈的研究結果顯示，電熱器的使用會讓電動車的續航里程減少50%~75%。因此若藉由『整車熱管理系統』整合控制次系統的廢熱並導至車室內，做為一個輔助熱源，不但可提高車室內溫度，也可減少因暖氣需求所消耗的電量。

圖1 熱管理系統示意圖

目前車輛系統的熱管理方式，通常以單一或多冷卻迴路串聯各次系統後散熱，但各次系統之散熱需求與情況不盡相同，因此無法達到使各系統均維持於高效率的工作溫度區間，而車輛中心目前所發展的『整車熱管理系統』則是依據各次系統的效率-溫度關係，設定各系統溫度門檻上(T2)下(T1)限如圖2所示，藉由溫度管理與散熱系統控制，使各次系統能工作於高效率區間，並提高電動車系統運作的能源利用率。以電動車鋰電池來說，電池在高溫與低溫環境下，電池放電效率均會降低，整車熱管理系統可適時對電池做散熱或加熱的控制，讓電池維持在高效率的溫度區間運作，相對也增加續航里程。

圖2 次系統之效率-溫度關係

車輛中心在發展電動車相關系統時，均以降低電能消耗為考量，如熱泵空調系統搭配冷暖空調用恆溫控制器，已可改善現行電熱系統的耗電量，若再透過『整車熱管理系統』將所有次系統的所產生的廢熱加以整合與應用，除再進一步降低空調系統電能消耗量，更可提高電動車整體性能表現而增加競爭力。