在为不同类型和功能的非公路电动车设计和布置热管理组件时，必须注重灵活性。（Modine）

摩丁制造公司（Modine）高管指出，与五年前内燃机汽车使用的技术相比，电动车热管理系统已经有了长足的发展。

仅仅几年前，电动车还很罕见，但如今，越来越多的人选择它成为自己的日常座驾。根据国际能源署的年度Global EV Outlook，仅在2024年第一季度，电动乘用车的销量就比2023年同期增长了25%左右。虽然乘用车市场的电动车普及率正在不断提高，但非公路车辆市场的电气化进程却仍然滞后。

坚固耐用的非公路车辆通常承担建筑和农业领域的重型作业，因此这些车辆工作负荷大且占空比高，导致其电气化进程缓慢。除了采用更大容量的电池、牵引电机和无数相关部件之外，非公路车辆的电气化还需要攻克大量难题，例如：满足续航里程要求、克服恶劣的环境条件，以及安装车队正常运营所需的充电基础设施等。而这些都会对产业链上下游各方造成影响。

凭借一个多世纪以来设计柴油和汽油发动机热力系统的专业经验，Modine在推动非公路车辆电气化转型方面处于行业前沿。该公司开发了在复杂、高可用性的重型车辆中去除或增加热量的系统性解决方案，目前正根据以往积累的经验打造满足非公路车辆特殊需求的电动车热管理系统。

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在设计限制下调整

从紧凑型叉车到大型工业起重机，各种非公路车辆都对空间设计有独特的限制要求。由于非公路市场正处于电气化的早期阶段，需求尚未成熟，但正在逐渐增长。因此，许多车辆制造商和终端用户选择将改装现有车辆作为开始电气化的第一步。然而，对内燃机平台进行电气化改装时需要兼顾创新与实用，这一点对电动车组件的有效散热尤为重要，因为这些组件不再位于中央散热器后面或底盘前部。

例如，在为博世力士乐（Bosch Rexroth）改装的电动滑移转向装载机开发综合热管理系统时，Modine工程师不得不重新设计系统布局，以适应已经非常有限的平台空间。为实现这一目标，研发团队设计了一个分布式系统，以最大限度地提升车辆内热管理组件的布局灵活性。

大型车辆的热管理系统设计也有类似的问题，但情况更加特殊。Modine与工程机械制造巨头小松（Komatsu）合作，将EVantage L-CON电池热管理系统（BTMS）集成至一辆20吨的电动挖掘机中，以优化其性能、延长使用使命并减少停机时间。由于该挖掘机空间充足，研发团队将BTMS集成至一个单箱单元中，显示了散热系统灵活性设计在非公路电动汽车中的价值。无论是微调还是全面定制设计，Modine热管理系统都能够适应任何尺寸的底盘，优化性能、延长使用寿命并提升效率。

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电动车电池预处理是关键

不同类型和功能的非公路车辆需要定制电池系统，以满足它们在预期用途和运行环境方面的独特需求。所有电动车的锂离子电池组都有一些组件需要高度依赖冷却技术来减轻温度波动的影响。不同于传统内燃机（工作温度范围为85至215°C（185 至419°F）），电动车电池的工作温度范围仅为20至45°C（68至113°F）。为了确保电动车电池具备最佳的性能、效率和使用寿命，就必须对其进行预处理。这是热管理中不可或缺的一环，适用于一切乘用车、商用车以及非公路机械等各种车辆。

电动车电池预处理是指将其加热或冷却至最佳温度，以使其实现最佳性能。理想状态下应在汽车充电时完成这一过程。以上述的小松电动挖掘机为例，这些车辆可以在大型建筑工地上进行长时间轮班运作并适应各种环境条件，但在项目期间通常无法在室内充电。

在室外过夜充电时，车辆电池有被低温浸透的危险，除非车辆安装了电池热量管理系统，使电池组整夜保持最佳温度，避免早上车辆启动时性能受到影响。因此，施工负责人必须将电池预处理策略纳入其部署时间表、车辆使用模式和运营计划中，以确保车辆实现最佳整体性能。

相比之下，博世力士乐的滑移转向装载机可用于更小规模的日常施工项目中，而且可在一天结束后返回仓库，在温度较为理想的仓库充电站内进行夜间充电。在这种情况下，无需广泛采用预处理策略，就能使滑移转向装载机为第二天的工作做好准备。

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适应恶劣的环境

不同于主要在铺装道路上行驶的传统乘用车和商用车，电动非公路机械经常需要在各种崎岖地形上工作。无论是建筑工地、农场还是矿山，这些车辆都必须能够适应极端环境，且性能不得受到影响。因此，这些电动机械的热管理系统也必须能够经受远超柏油路面的恶劣和脏乱环境的考验。

电子冷却组件 (ECP) 中的热交换器可防止因空气质量差或微粒含量高而造成的堵塞。（Modine）

Modine利用两级系统设计了一款可置于底盘上任何位置的液冷冷凝器BTMS，并利用电子冷却套件（ECP）将热量散发到周围的空气中。ECP中的热交换器可用于防止因空气质量差或颗粒物含量高而引发的堵塞，这种情况在建筑工地等恶劣、脏乱的环境中经常出现。由于ECP和BTMS都是独立的设备，因此可通过合理布局ECP在车上的位置，以最大程度减少灰尘侵入，并将BTMS放置在底盘上任意合适的位置上。

ECP和BTMS是分开的，因此ECP可以放置在车辆上，以最大限度地减少灰尘侵入，而 BTMS（如图所示）则可以放置在底盘的任何位置。（Modine）

为确保热管理系统设计能满足非公路应用中的各种极端工作条件，Modine将每一台热管理系统整合至对应的非公路车辆平台上，并在多种仿真环境中（风洞、气候室、测试振动的颠簸跑道等）开展全速运行的测试。严格测试是必不可少的，因为热管理系统与其他重要的实时车辆系统一样，必须能够承受恶劣的环境并保持正常运行。

本文由摩丁制造公司（Modine Manufacturing Company）电动车先进热管理系统副总裁兼总经理Gina Maria Bonini为SAE媒体撰写。

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