问题描述
针对电动汽车低温性能衰减严重、充电时间倍增等行业痛点，急需围绕空调系统、动力电池、驱动及整车能耗三大方向，研究电动汽车在低温环境复杂工况下整车多热源能耗耦合机理、宽温域新型制冷剂、动力电池无损快速加热、整车能耗降低4大关键科学问题，重点突破基于整车多品位能量梯级利用的一体化热管理架构、宽温域多热源热泵空调系统、动力电池无损快速加热和高效保温、高效高环境适应动力平台及整车集成4项关键技术，实现电动汽车高环境适应性、低能耗、自主化目标。
问题背景
当前，电动汽车在低温环境存在续驶里程明显衰减、充电时间倍增等问题，导致其在寒冷地区推广缓慢，东北三省电动汽车渗透率不足1%，严重制约电动汽车全面市场化普及。而低温环境下电动汽车衰减的根本原因在于动力电池低温充放电性能骤降，空调采暖和整车阻力大幅增加。针对这一问题，国内外也在研究热泵空调、电池加热等技术，但当前热泵技术存在工作温度范围窄、能效比低、压缩机可靠性差等难题，电池加热速度慢、热效率低，同时，整车在复杂工况能量利用效率低、能耗高，亟需开展关键技术攻关，突破电动汽车低温性能衰减行业痛点，推动电动汽车全面市场化普及。
最新进展（截止问题发布年度）
电动汽车里程衰减与电池放电量下降、空调采暖能耗增加、驱动及整车阻力增加等因素直接相关，国内外研究主要从降低空调系统能耗、提升电池放电量、降低驱动系统及整车能耗等方面入手。
在空调系统降能耗方面，国内外普遍采用热泵空调，在低温环境下通过热泵空调吸收环境热量加热乘员舱，以实现降低空调系统能耗的目的。热泵空调的研究主要集中于新型冷媒、系统架构和关键零部件，通过系统性研究拓宽热泵运行温度范围，提升高低温能效。宝马i3、荣威Ei5等乘用车型热泵空调普遍采用R134a冷媒，在-10℃环境能效比（COP）在1.3左右，在更低温度下，受限于R134a冷媒高沸点特性制热能力不足，无法有效工作。针对这一问题，特斯拉基于物性类似的R1234yf冷媒、比亚迪基于R134a开发了集成式热泵系统架构，在吸收环境热量的同时可利用动力总成驱动余热和主动产热实现-20℃环境热泵正常工作，该技术已在特斯拉model Y、比亚迪海豚等车型量产。在客车领域，奔驰、比亚迪、宇通等品牌热泵空调普遍采用R410A、R407C等冷媒，通过补气增焓架构设计可实现-20℃环境COP在1.5左右。但是，R134a、R410A、R407C等冷媒温室气体效应值（GWP值）远超欧盟环保要求，未来将会逐步退出使用，研发低GWP值、安全、满足宽温域运行的替代冷媒成为行业主要研究方向。以大众为代表的欧洲车企主推R744（CO2）冷媒，R744冷媒可在-20℃环境COP值达到1.8，但由于R744冷媒跨临界循环和超高的工作压力，系统耐压密封成本大幅增加，同时，在高温下存在压力过高、COP急剧下降的问题。除了R744冷媒，基于混合工质的新型冷媒也是行业的主要研究方向，上海交通大学和浙江化工研究院联合开发的新型混合工质DL-2性能与R410A相似，满足安全和环保要求，是良好的可替代冷媒选择，但其循环特性和系统架构设计仍需要进一步研究。在提升电池放电量方面，国内外普遍通过电池加热提升放电量。电池加热主要分为外部加热和内部加热，液冷液热是最为成熟的外部加热方案，大众ID.4、特斯拉model 3、比亚迪汉均采用该方案，但其存在水回路热损失大、加热速度慢的问题。比亚迪在海豚等车型上率先研发了基于热泵的电池直冷直热方案，通过冷媒直接加热电池提升加热效率。电池内部加热是近年来行业研究热点，因其具有加热速度快、效率高等优点而受到广泛关注。美国宾夕法尼亚州立大学团队研发了一种电芯内置镍箔的三极柱电池快速加热方案，当电池需要加热时通过开关控制电流经过镍箔，实现快速加热。该方案需要在电芯中增加第三极柱，对当前电芯设计体系影响较大，且上百节电芯加热的开关控制可靠性难度较大，暂未产业化应用。清华大学欧阳明高院士团队提出了一种基于整车高压架构的电池无损脉冲自加热方法，比亚迪基于该方法已在其混合动力车型小容量电池上实现了自加热的产业化应用，对于纯电动汽车大容量电池，需要进一步研究高压架构的融合设计、一体化控制。在驱动及整车降能耗方面，国内外主要从风阻、滚阻、卡钳、驱动系统阻力等方面开展研究，但现有研究均是基于常温能耗优化，并未针对低温衰减开展针对性设计，需要开展低温环境驱动及整车阻力优化研究。重要意义
突破电动汽车低温性能衰减行业难题，攻克宽温域高效热泵空调、动力电池无损速热、热管理一体化高压集成架构以及高环境适应动力平台整车集成应用4大关键技术，构建电动汽车低温性能系统解决方案；形成基于新型环保宽温域冷媒的热泵空调方案，推广应用实现自主车用热泵的市场普及。通过全产业链开放和关键零部件供应商，辐射到我国新能源汽车行业，推动和引领全行业提高电动汽车的环境适应性，突破电动汽车推广的地域限制，强力支持我国新能源发展战略，助力我国实现“双碳”承诺。
