eVTOL热管理技术综述 - 北京理工大学谢鹏团队发表首篇针对eVTOL热管理技术的专题综述 系统分析系统架构、关键部件和新兴技术 旨在阐明前沿进展并识别现存挑战 [6][7] eVTOL热管理挑战 - 与传统燃油飞机相比 eVTOL集成更多温度敏感型电气动力总成部件 缺乏空气循环机和传统热源（如航空燃油）散热 面临更严峻热管理挑战 [8][10] - 与电动汽车相比 eVTOL电驱动系统功率密度显著更高（峰值功率需求持续增长） 且任务剖面更复杂 电池冷却技术（如大面积冷板）可能不适用 [8][10] - 与电子设备相比 eVTOL需在持续变化的环境中运行 同时集成更复杂硬件和先进控制算法 [8][10] eVTOL动力系统架构 - 主流配置包括倾斜管道、倾斜机翼、倾斜旋翼、多倾斜旋翼、四旋翼、并排、单旋翼和升力加巡航设计 [2] - 常见动力系统包括全电动系统、串联混合动力系统、燃料电池-电池混合动力系统（FBHSs）、涡轮电动系统及并联混合动力系统 [12] - 全电动系统结构最简单（依赖电池能量通过逆变器向电机供电） 但电池能量密度不足（约200 Wh⋅kg⁻¹）限制长航程任务 [12] - 亿航智能（EHang）、韬科科技（TCab Tech）和Volante均采用全电动系统 [12] 电池热管理系统（BTMS） - 空冷系统在巡航阶段（功率需求降低且冲压空气冷却效应增强）效果显著 [14][15] - 液冷是当前主流技术方案 但需统筹优化效率、轻量化和能耗平衡 [14][15] - 相变材料冷却可提升过热场景能效 热管冷却可优化温度均匀性 二者可作为辅助方案 [15] - 新兴技术包括热电冷却（需聚焦材料开发）和浸没冷却（需研究介电流体减容）以推动商业化 [15] 电力电子冷却技术 - 传统空冷技术适用于与电机集成的设备（利用螺旋桨气流散热） 但其他设备需辅助风扇（导致额外能耗） [17][18] - 液冷技术热性能更优 但受限于附加组件和较高寄生功耗 [17][18] - 新兴技术包括喷雾冷却、射流冲击和浸没冷却 可有效控制结温（安全范围需<393-423 K） 但喷雾/射流系统存在结构复杂性和高成本问题 浸没冷却需评估流体特性 [18] 电机冷却技术 - 空冷技术具有最简结构、低复杂度与成本优势 但需优化传热方案以提升性能 [19] - 液冷技术冷却性能更优 但附加组件增加系统总重 且需权衡冷却通道尺寸与绕组面积 [19] - 油冷技术优势显著（冷却效率与安全性） 但不同方案存在挑战：油套冷却需克服高粘度/低导热率；油雾冷却需优化组件数量；油注冷却需辅助油泵支持低速运行；油浸冷却对旋转元件效果有限且增加质量 [19] 预测性热管理（PTM）技术 - eVTOL采用点对点固定任务剖面与专业飞控人员 在无干扰空域运行 无需应对复杂路况 显著降低PTM实施复杂度 [21][23] - 相比电动汽车（受天气、路况、驾驶风格等多变量影响） eVTOL的专属航线、预设参数和标准化控制模式简化PTM要求 [21][23] - PTM具有能效提升与运行性能优化优势 但需依托先进控制算法与自适应策略 [21] 未来研究方向 - 采用标准化指标（比冷却功率、热阻、系统质量及能耗）定量对比各子系统冷却需求 [23] - 建立热管理系统能耗量化方法（以"每千瓦热负荷所需能耗"或"占机载总储能比例"为单位） 针对不同飞行阶段测算 [23] - 拓展不同动力系统架构（纯电动、混合动力等）下的热管理需求研究 关注部件布局和传热路径影响 [24] - 推动客舱-电池-电机-功率电子器件冷却系统整体集成化 以降低能耗与系统质量 [24] - 开发更高性能部件技术、更强系统集成度及更智能温控策略的下一代解决方案 [24]