新能源汽車熱管理技術(shù)發(fā)展趨勢分析

目錄

1.前言...........................................................................1

??新能源汽車熱管理領(lǐng)域競爭格局分析.............................................I

????新能源汽車熱管理領(lǐng)域核心部件發(fā)展分析.......................................4

????主要核心零部件技術(shù)發(fā)展分析..................................................5

????主要核心零部件市場分析.......................................................7

????新能源汽車熱管理技術(shù)升級方向................................................9

????電池?zé)峁芾?..............................................................9

????整車空調(diào)系統(tǒng)..............................11

??????電驅(qū)動及電子元器件.....................................................11

????新能源車熱管理行業(yè)新趨勢....................................................13

???趨勢：熱理系統(tǒng)IJ集成化勢發(fā)展■???**■■??■?■■■??■■■■■■■■■■■?■?■■■*?B>>■>?■■>?■?■■■■■>■?a?■>??■■*>*???■??■■■■>>?■a?

????趨勢二：技術(shù)賦能，二氧化碳熱泵大有可為.................................16

????總結(jié)與分析...................................................................17

1.前言

目前，熱管理系統(tǒng)設(shè)計主要掌握在主機廠手中，零部件領(lǐng)域以閥體和換熱

設(shè)備的外資替代率最高。我國部分以傳統(tǒng)汽車熱管理業(yè)務(wù)為主的零部件公司，

如三花智控、銀輪股份、奧特佳等，也在加大布局。新能源汽車熱管理行業(yè)正

處于發(fā)展初期，國際巨頭具備豐厚的技術(shù)儲備，本土企業(yè)兼具貼近市場和低成

本兩大優(yōu)勢，兩類企業(yè)各有機會。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院在新能源汽車熱管理行業(yè)分析中指出新能源汽車熱管理是

一個隨著新能源整車增長而增長的增量市場，隨著新能源汽車的滲透率提升和

產(chǎn)品性能升級，熱管理系統(tǒng)行業(yè)未來市場空間和價值巨大。新能源汽車發(fā)展對

安全性、續(xù)駛里程和節(jié)能性等性能提出了更高要求。K.Bennion等的研究證明,

將電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)和高效暖通空調(diào)系統(tǒng)等進行集成，應(yīng)用車輛熱管理技術(shù)可以

有效改善上述性能。

新能源汽車熱管理領(lǐng)域競爭格局分析

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目前涉及新能源汽車熱管理領(lǐng)域的廠商可主要分為兩大陣營：一類是國際

巨頭，主要是傳統(tǒng)車熱管理業(yè)務(wù)的延伸，如電裝、法雷奧等；

另一類是零部件供應(yīng)商的業(yè)務(wù)升級，隨著電動化進程加快，抓住新生零部

件機會，如三花智控、銀輪股份等。從國際巨頭的產(chǎn)品線來看，均為系統(tǒng)集成

化產(chǎn)品，其優(yōu)點是能夠了提高新能源車的能量利用效率和續(xù)駛能力，國內(nèi)企業(yè)

則集中于單一布局（表1）。

表1國內(nèi)外新能源汽車熱管理供應(yīng)商及產(chǎn)品配套

系統(tǒng)集成單個部件

熱

電

電池

泵

子

企業(yè)熱管電動PTC電池電池電子

系

系

水

理壓縮加熱冷卻冷卻膨脹

充

統(tǒng)

泵

笏機器器版閥

電裝VVV主要配套客戶

法雷

奧VVV

馬勒VV

翰昂VVV

特斯拉、寧德

時代、沃爾沃、

銀輪戴姆勒、長安

股份VVVVVV福特、通用、吉

利、江鈴新能

源

特斯拉、戴姆

三花勒、寶馬、沃爾

智控VVVVV沃、大眾、施

用、吉利、蔚來

奧特特斯拉、大眾、

佳7V蔚來

對于國際巨頭來講，主要集中于系統(tǒng)化的產(chǎn)品供應(yīng)，占據(jù)中高端市場，而

且布局產(chǎn)品較豐富，基本涉及熱管理全線產(chǎn)品，在技術(shù)積累方面具備優(yōu)勢。熱

管理領(lǐng)域巨頭在傳統(tǒng)汽車熱管理方面的技術(shù)及產(chǎn)品己相對成熟，并且進入新能

源汽車熱管理領(lǐng)域的時間較早。

口前，熱管理主流布局方向是綁定熱管理供應(yīng)商定制化方案，因此傳統(tǒng)熱

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管理供應(yīng)商巨頭憑借技術(shù)積累和客戶優(yōu)勢，切入電動車車熱管理領(lǐng)域。

電裝主要業(yè)務(wù)涉及動力系統(tǒng)、汽車電子及電氣化系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)（主要為

空調(diào)系統(tǒng)及壓縮機等）等，2019年業(yè)務(wù)總營收466億美元，其中熱管理系統(tǒng)營

收占比為26.2%,占據(jù)全球熱管理市場份額的26.5%o

法雷奧業(yè)務(wù)涉及舒適及駕駛輔助、動力總成、熱管理系統(tǒng)、能見度系統(tǒng)等,

2019年新能源汽車熱管理系統(tǒng)實現(xiàn)營收51億美元（同比增長0.3%）,占公司總

營收23.7%。占全球熱管理市場份額的10.3%o

翰昂主要涉足汽車暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)、電池?zé)峁芾硐?/p>

統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、壓縮機、管路、泵、閥門及換熱管等熱管理全線產(chǎn)品，2019年

實現(xiàn)營收61億美元，占全球熱管理市場份額的10.2%。

馬勒布局發(fā)動機活塞、濾清器、汽車空調(diào)系統(tǒng)三大主線，2018年熱管理系

統(tǒng)實現(xiàn)營收55億美元，占比41.9%（同比上升6.9%）,占全球熱管理市場份額的

11.9%o

而對于目前國內(nèi)供應(yīng)商來說，由于起步較晚，相對應(yīng)的技術(shù)儲備不夠完善,

系統(tǒng)化集成產(chǎn)品與國際巨頭差別較大。然而，自主企業(yè)對于單一零部件產(chǎn)品技

術(shù)已達較高水平，在中低端市場中占據(jù)優(yōu)勢，并且各有專攻。銀輪股份、三花

智控、奧特佳、松芝空調(diào)、騰龍股份分別主打換熱器、電子膨脹閥、壓縮機、

空調(diào)總成、空調(diào)管路產(chǎn)品C

目前國內(nèi)進駐熱管理領(lǐng)域的企業(yè)大致可以分為兩類，一類是本土汽車熱管

理龍頭企業(yè)，正如前面提及的銀輪股份、三花智控、奧特佳、松芝股份等，另

一類是國內(nèi)新興熱管理類零部件企業(yè)，如浙江清優(yōu)、祥博傳熱等。

一方面，對于本土汽車熱管理龍頭企業(yè)來看，全球熱管理市場份額分別為:

銀輪股份4.2%,奧特佳3.5%,三花智控1.78%,由此可見相較海外巨頭依然

存在差距。但是本土汽車熱管理龍頭的優(yōu)勢也較為明顯；

1）國內(nèi)市場大，多綁定國內(nèi)整車廠，國內(nèi)市場占據(jù)優(yōu)勢；

2）產(chǎn)品具備價格優(yōu)勢，同類產(chǎn)品較外資價格更便宜；

3）成本管控力強，產(chǎn)品毛利率普遍高于外資，但是，在產(chǎn)品種類以及技術(shù)

等方面仍有較大升級空間。

另一方面，國內(nèi)一類新興熱管理類零部件企業(yè)正在同步發(fā)展，代表企業(yè)有

浙江清優(yōu)和祥博傳熱。這類企業(yè)優(yōu)勢也較為明顯：成立時間短，沒有歷史包袱,

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可以更加專注于新能源汽車熱管理的技術(shù)研發(fā)（無需兼顧傳統(tǒng)汽車熱管理），另外

公司體制及管理方式也更加靈活，響應(yīng)速度更快。劣勢主要在于此類企業(yè)規(guī)模

較小，產(chǎn)量有限，另外品牌的知名度仍然需要進一步打造。

??.新能源汽車熱管理領(lǐng)域核心部件發(fā)展分析

目前傳統(tǒng)車熱管理方案已經(jīng)較為成熟，傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車可以利用發(fā)動機的

余熱進行采暖，但是純電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)工作所需能量均來自動力電池，歐

陽東等的研究中也指出了空調(diào)系統(tǒng)的能效水平直接影響電動車整車經(jīng)濟性和續(xù)

駛里程。新能源汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)較發(fā)動機熱管理系統(tǒng)多出制熱需求，新能

源空調(diào)系統(tǒng)以電動壓縮機替代普通壓縮機制冷（圖1）,以諸如PTC加熱器或熱

泵等電熱器替代發(fā)動機余熱制熱,Farrington指出電動車運行空調(diào)加熱和冷卻裝

置后，其最大續(xù)駛里程下降約40%,這對于相應(yīng)技術(shù)提出了更高要求，技術(shù)升

級需求加速。

圖1傳統(tǒng)車vs純電動車熱管理

隨著汽車電氣化升級，熱管理領(lǐng)域新生零部件迎來增量市場，在新能源汽

車新增的電池冷卻、熱泵系統(tǒng)以及其他電氣化升級帶動下，熱管理方案中運用

的部分零部件種類隨之發(fā)生變化。隨著新能源汽車的滲透率提升以及產(chǎn)品性能

升級，熱管理系統(tǒng)行業(yè)未來市場空間和價值巨大。

在熱管理方案中，主要應(yīng)用的零部件分為閥類、換熱器類、泵類、壓縮機

類、傳感器類、管路和其他運用較多的部件類。隨著汽車電動化的加速，一些

新生零部件隨之發(fā)展。與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車熱管理系統(tǒng)新增了電動

壓縮機、電子膨脹閥、電池冷卻器、PTC加熱器部件，系統(tǒng)集成度及復(fù)雜度更

高，合計單車配套價值量有望達到7000元。

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??.主要核心零部件技術(shù)發(fā)展分析

K.Bennion等的研究表明，車內(nèi)取暖和空調(diào)需要消耗的能量最多，因此需

要使用效率更高的電動空調(diào)系統(tǒng)進一步提高電動汽車系統(tǒng)的能源效率，優(yōu)化車

輛的熱狀態(tài)管理策略?？照{(diào)系統(tǒng)的采暖模式對冬季電動汽車的續(xù)駛里程具有至

關(guān)重要的影響，目前，電動車因為缺乏零成本的發(fā)動機熱源，主要采用構(gòu)造簡

單、成本低廉的PTC加熱器作為補充。根據(jù)換熱對象的不同，PTC加熱器可以

分為風(fēng)暖（加熱空氣）和水暖（加熱防凍液），其中水暖方案逐步成為主流趨勢，一

方面水暖方案沒有融化風(fēng)道的隱患，另一方面水諼方案可以很好的融入到整車

的液冷方案中。但是，目前來看PTC加熱方案同時存在諸多弊端，采暖能耗高、

對于續(xù)駛里程的影響較大，由此便加速了熱泵系統(tǒng)的發(fā)展。熱泵系統(tǒng)可以有效

解決采暖導(dǎo)致的續(xù)駛里程焦慮問題，張皓等的研究表明，熱泵的節(jié)能效果更加

明顯，其采暖模式熱效率是PTC加熱模式的2倍。當(dāng)然，目前熱泵系統(tǒng)同樣存

在一定的弊端，當(dāng)環(huán)境溫度低于-5°C時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)會失效，而PTC加熱系

統(tǒng)仍可以正常工作。當(dāng)前，熱泵系統(tǒng)還處發(fā)展初期，一系列技術(shù)問題依然有待

解決，如低溫啟動難、換熱器結(jié)霜降低冷換熱效率、制冷劑性選取未達一致的

問題。

艾志華的研究中也提到了純電動車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要由電動壓縮機、車

外換熱器、車內(nèi)換熱器、四通換向閥、電子膨脹閥等構(gòu)件組成，當(dāng)然為了提高

熱泵系統(tǒng)的性能，可能還需要添加儲液干燥器、換熱器風(fēng)扇等輔助部件。電動

壓縮機是熱泵空調(diào)循環(huán)制冷劑介質(zhì)流動的動力來源，其性能好壞直接影響熱泵

空調(diào)系統(tǒng)的能耗及制冷或制熱的效能。從目前空調(diào)壓縮機的發(fā)展趨勢來看，結(jié)

構(gòu)緊湊、高效節(jié)能以及微振、低噪等特點是空調(diào)壓縮機制造技術(shù)不斷發(fā)展的方

向。隨著汽車舒適度的不斷提高、新式空調(diào)系統(tǒng)的不斷出現(xiàn)，促使空調(diào)壓縮機制

造技術(shù)不斷進步。從分類上來看，汽車空調(diào)壓縮機多為油潤滑式容積式結(jié)構(gòu)，

主要列于表2。

表2汽車空調(diào)壓縮機分類情況

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往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)式

壓縮機類型斜盤式旋葉式渦旋式

市占率/%701020

斜盤式壓縮機是一種軸向往復(fù)活塞式壓縮機，由于其低成本、高效率的優(yōu)

勢主要在傳統(tǒng)車領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，如奧迪、捷達以及富康等較車均采用斜盤

式壓縮機作為汽車空調(diào)的制冷壓縮機。

旋葉式壓縮機同往復(fù)式一樣主要依靠氣缸容積的變化來進行制冷，但它的

工作容積變化除了周期性擴大和縮小外，其空間位置也隨主軸的轉(zhuǎn)動不斷發(fā)生

變化。趙寶平等的研究中也指出，旋葉式壓縮機的工作過程一般只包括進氣、

壓縮、排氣3個過程，基本上沒有余隙容積，所以它的容積效率可以達到80%?

95%。

渦旋式壓縮機是一種新型壓縮機，主要適用于汽車空調(diào)，具有效率高、噪

音低、振動小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，是一種先進的壓縮機。趙寶平等也

提出，鑒于高效率和能與電驅(qū)動高度配合的優(yōu)勢，渦旋式壓縮機己經(jīng)成為電動

壓縮機的最佳選擇。

電子膨脹閥控制器是整個空調(diào)制冷系統(tǒng)的一部分，李俊研究中提到，目前

國內(nèi)一些電動汽車廠商在電子膨脹閥控制器的研究上加大了投入，另外，一些

獨立機構(gòu)和專門廠商也加大了研發(fā)力度。電子膨張閥作為節(jié)流裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)

循環(huán)制冷劑溫度及壓力的控制，保證空調(diào)控制在一定的過冷度或過熱度范圍內(nèi),

為循環(huán)介質(zhì)發(fā)生相變創(chuàng)造條件。另外，儲液干燥器及換熱器風(fēng)扇等輔助部件，

可以有效除去管路加入循環(huán)介質(zhì)中的雜質(zhì)和水分、提高換熱器的換熱傳熱能力,

進而提高熱泵空調(diào)系統(tǒng)的性能。

前面也提到，鑒于新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的本質(zhì)區(qū)別，增加了驅(qū)動動力總

成、動力電池、電動舒件等，采用驅(qū)動電機代替內(nèi)燃機。進而導(dǎo)致了傳統(tǒng)汽車

的發(fā)動機附件一水泵的工作方式產(chǎn)生了較大變化，新能源汽車的水泵多采用電

動水泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式水泵。婁鋒等研究指出電動水泵，現(xiàn)在主要應(yīng)用于驅(qū)

動電機、電動部件、動力電池等的循環(huán)冷卻作用，在冬季工作工況條件下，可

以起到循環(huán)加熱循環(huán)水路的作用。盧夢瑤等也提到了如何在新能源汽車運行過

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程中控制其電池的使用溫度，特別是電池冷卻問即是非常重要的，合適的冷卻

技術(shù)不僅能夠提高動力電池的效率，還可以降低電池老化速度，延長電池的使

用壽命，具體涉及的冷卻技術(shù)后續(xù)4.3章節(jié)部分有詳細介紹。

?。.主要核心零部件市場分析

在電氣化升級帶動下，汽車熱管理技術(shù)相關(guān)主要核心零部件發(fā)生變化，包

括電動壓縮機、PTC加熱器、電子膨脹閥、電池冷卻器、電子水泵等在內(nèi)的新

能源汽車新生零部件迎來增量市場（表3）。

表3主要核心零部件單車價值量/元

核心零部件描述單車價值量

電動壓縮機以渦輪式為主1500?1600

電動車駕駛艙空調(diào)采暖需采用

加熱器

PTC額外熱源20()?300

電子膨脹閥主要包括控制器、執(zhí)行器和傳感器150-200

引入冷媒吸收電池冷卻導(dǎo)管中

電池冷卻器

冷卻劑熱量100~150

電子水泵一般單車裝載3?4個單個300

基于中汽協(xié)和Marklines數(shù)據(jù)，預(yù)計各零部件由于規(guī)?；慨a(chǎn)（圖2）及廠商

技術(shù)升級，價格均會有所下降，但市場規(guī)模會逐步提升。

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1000

5

00

O

2020年2021年2025年

國內(nèi)■全球

圖2新能源汽車核心零部件2020/2021/2025年國內(nèi)、全球市場規(guī)模

測算主要基于如下假設(shè)：

1）在動力系統(tǒng)（EV或PHEV）、級別（A00/A0/A/B/C級）、電池體系（三元電

池或磷酸鐵鋰電池）和價格不同的車型上，各零部件單車價值量具一定差距，為

便于計算采用平均單車價值量。

2）基于中汽協(xié)及Marklines數(shù)據(jù)假設(shè)（圖3）,為便于計算不區(qū)分商用車及乘

用車。

3）預(yù)計各零部件由于規(guī)模化量產(chǎn)及廠商技術(shù)升級，每年價格有4%的降幅。

通過預(yù)測，新生零部件市場規(guī)模如（表4）。

基2000

2■國內(nèi)■全球

/1503

*1500

融

翦

髭1000

500510

500

188

o

2021E2025E

圖3新能源汽車預(yù)測銷量

表4新生零部件市場規(guī)模億元

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2020年2021年2025年

國內(nèi)全球國內(nèi)全球國內(nèi)全球

電動壓縮機2459297769204

PTC力II熱器7189242264

電子膨脹閥6147181649

電池冷卻器2426515

電子水泵133364339115

??.新能源汽車熱管理技術(shù)升級方向

??.1.電池?zé)峁芾?/p>

電池工作過程中，溫度對其性能影響較大，溫度過低可能會導(dǎo)致電池容量

和功率的急劇衰減，甚至出現(xiàn)電池短路。溫度過高可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)分解、腐

蝕、起火甚至爆炸，因此電池?zé)峁芾淼闹匾匀找嫱癸@。動力電池的工作溫度

是決定性能、安全及電池壽命的關(guān)鍵因素。從性能角度來看，溫度過低會導(dǎo)致

電池活性卜降，從而導(dǎo)致充放電性能降低，進而出現(xiàn)電池容量的急劇衰減。對

%

、

物

器

寒

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燼

杷

-tf

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圖4對比20°C常溫電池放電容量衰減情況

李軍求等研究中提到，從安全角度考慮，如果溫度過高，會加快電池副反

應(yīng)的進行，當(dāng)溫度接近60°C時電池內(nèi)部材料/活性物質(zhì)就會分解，進而出現(xiàn)“熱

失控”，致使溫度驟升，甚至可達400?1000°C,進而導(dǎo)致起火爆炸。如果溫度

過低，電池充電倍率需維持在較低充電倍率，否則將導(dǎo)致電池析鋰而造成內(nèi)短

路起火。

從電池壽命角度來看，溫度對電池壽命的影響也是不可忽視的。低溫充電

易發(fā)的電池析鋰將導(dǎo)致電池循環(huán)壽命急速衰減至幾十次，高溫則很大程度上影

響電池的日歷壽命和循環(huán)壽命。研究發(fā)現(xiàn)，溫度在23c時，80%剩余容量的電

池日歷壽命大約在6238天，然而當(dāng)溫度升高至35c時，此日歷壽命大約為1790

天，當(dāng)溫度至55°C時，此日歷壽命僅為272天。

目前受成本及技術(shù)制約，電池?zé)峁芾碓趥鲗?dǎo)介質(zhì)運用上并未統(tǒng)一，可分為

風(fēng)冷（主動式和被動式〕、液冷和相變材料（PCM）3大技術(shù)路徑。風(fēng)冷相對簡單、

無泄露風(fēng)險，具有經(jīng)濟性，適用于初期發(fā)展的LFP電池和小型車領(lǐng)域。液冷效

果優(yōu)于風(fēng)冷，成本提升，相較于空氣，液體冷卻介質(zhì)具有比熱容大、換熱系數(shù)

高的特點，有效的彌補了空氣冷卻效率低的技術(shù)不足，是目前乘用車優(yōu)化的主

要方案。張福斌研究中指出液冷的優(yōu)點是散熱快，可以保證電池組溫度的均勻，

適用于產(chǎn)熱量大的電池組；

缺點是成本較高、封裝要求嚴(yán)格、有液體泄露的風(fēng)險和結(jié)構(gòu)復(fù)雜。相變材

料兼具換熱效率及成本優(yōu)勢，且維護成本低，目前技術(shù)尚在試驗室階段。相變

材料熱管理技術(shù)未完全成熟，是未來最有潛力的電池?zé)峁芾戆l(fā)展方向。

總體來看，液冷是目前主流技術(shù)路線，主要原因在于：

1）一方面目前主流的高銀三元電池比磷酸鐵鋰電池?zé)岱€(wěn)定性更差，熱失控

溫度更低（分解溫度，磷酸鐵鋰750C,三元鋰電池300°C）、產(chǎn)熱更大，另一

方面比亞迪的刀片電池、寧德時代CTP等磷酸鐵鋰新型應(yīng)用技術(shù)省去了模組，

提升了空間利用率及能量密度等，均進一步拉動了電池?zé)峁芾碛娠L(fēng)冷技術(shù)向液

冷技術(shù)傾斜。

2）受補貼退坡指引、消費者續(xù)駛里程焦慮影響下，電動車?yán)m(xù)駛里程持續(xù)提

升，電池能量密度要求越來越高。換熱效率更高的液冷技術(shù)需求度提高。

3）午型向中高端化方向發(fā)展，成木預(yù)算足、追求舒適度、零部件容錯率低

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以及性能高，液冷方案更符合要求。

??.2.整車空調(diào)系統(tǒng)

無論是傳統(tǒng)車還是新能源汽車，消費者對于舒適性的需求越來越高，駕駛

艙熱管理技術(shù)也變得尤為重要。制冷方式上，以電動壓縮機替代普通壓縮機制

冷，電池與空調(diào)冷卻系統(tǒng)通常聯(lián)結(jié)。傳統(tǒng)車主要采用斜盤式，新能源車主要采

用泯旋式，此方式效率高、質(zhì)量輕、噪聲小、與電驅(qū)動能高度配合，另外結(jié)構(gòu)

簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、容積效率高出斜盤式60%左右。制熱方式.匕需借助PTC加

熱，電動車因缺乏零成本熱源（如內(nèi)燃機冷卻液），現(xiàn)階段基本使用構(gòu)造簡單、成

本低廉的PTC加熱器作為補充。田鎮(zhèn)研究中指出，熱泵系統(tǒng)能有效緩釋電動車

采暖帶來的續(xù)駛里程問題，未來制熱效率更高的熱泵系統(tǒng)是趨勢。此外，根據(jù)

國金證券研究報告顯示：預(yù)計到2025年熱泵空調(diào)市場國內(nèi)可達70.6億元，全

球可提升至147.1億元。電動車用熱泵對于汽車零部件企業(yè)是一個全新的增量

市場。

??.3.電驅(qū)動及電子元器件

在新能源車高電壓電流運行環(huán)境、智能駕駛技術(shù)日益復(fù)雜背景下，電機電

控及電子功率件等耐受溫度低的部件對散熱要求高，需額外添設(shè)冷卻裝置。對

溫度耐受較低的驅(qū)動系統(tǒng)及電子元件需額外冷卻回路保護。驅(qū)動系統(tǒng)：溫度過

高會引發(fā)電機故障，出現(xiàn)安全隱患。電磁負荷及電機單機容量的持續(xù)提升，使

得其冷卻方案由低成本、低冷卻效果的風(fēng)冷向液冷過渡。半導(dǎo)體元器件：溫度

過高會影響其疲勞老化壽命，工作溫度每上升10°C,加速疲勞老化壽命減少

50%,通常需鋪設(shè)冷卻管路并入電動車整車熱平衡體系。隨全速自適應(yīng)巡航、

全自動泊車等ADAS功能日益豐富，其域控制器集成度提升，自動駕駛芯片功

耗增大，熱管理需求將從目前的自然散熱方窠進化，出現(xiàn)散熱風(fēng)扇和液冷散熱。

驅(qū)動電機的迅速發(fā)展對散熱提出更高要求，目前驅(qū)動電機技術(shù)向高轉(zhuǎn)矩密度和

高功率密度方向發(fā)展，高效的散熱能力可以提高電機的持續(xù)功率和持續(xù)轉(zhuǎn)矩。

伴隨著電驅(qū)動系統(tǒng)二合一、三合一、多合一的集成化發(fā)展，對系統(tǒng)的散熱能力

提出了更高要求。并巨，高效的散熱能力可以提高電機的爬坡能力、加速能力,

降低電機的質(zhì)量，實現(xiàn)鐵芯的輕量化，或者在電機有效質(zhì)量不增加的情況下增

加額定功率和峰值功率；

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降低動力總成的空間體積及質(zhì)量，有效提高驅(qū)動電機的功率密度，從而降

低整車質(zhì)量，提高整車性能以及效率。工信部和發(fā)改委提出規(guī)劃，到2025年乘

用車電機的功率密度要大于4kW/kg,電機的技術(shù)發(fā)展趨勢必然要求提高冷卻

效率。

郭少杰等的研究中指出，除傳統(tǒng)自然冷卻外，目前驅(qū)動電機散熱技術(shù)方案

可分為3類：風(fēng)冷、水冷和油冷。

1）風(fēng)冷技術(shù)。自帶同軸風(fēng)扇來形成內(nèi)風(fēng)路循環(huán)或外風(fēng)路循環(huán)，通過風(fēng)扇產(chǎn)

生足夠的風(fēng)量，以帶走電動機所產(chǎn)生的熱量。介質(zhì)為電機周圍的空氣，空氣直

接送入電機內(nèi)，吸收熱量后向周圍環(huán)境擴散。風(fēng)冷技術(shù)優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，不

用設(shè)計獨立的冷卻零件，維護方便及成本低。缺點在于散熱效果和效率都不高,

工作可靠性差，對天氣和環(huán)境的要求較高。為保證足夠的散熱量需求，驅(qū)動電

機需要增大與氣流的接觸面積，導(dǎo)致電機體積大和成本增加；

驅(qū)動電機在車輛上使用時對應(yīng)的工況較為復(fù)雜，風(fēng)冷無法在各工況下保持

所需的散熱量，故僅在熱負荷小的小型車驅(qū)動電機或輔助電機中采用風(fēng)冷。

2）水冷技術(shù)。相比風(fēng)冷，液體具有更高的比熱，且可以根據(jù)需要主動調(diào)節(jié)

系統(tǒng)溫度，故而液冷具有更好的穩(wěn)定性，可以迅速帶走熱量，實現(xiàn)溫度的快速

降低，提高電機的效率和壽命。水是較好的液冷介質(zhì)，水具有很大的比熱和導(dǎo)

熱系數(shù)，價廉、無毒、不助燃、無爆炸危險：

可提高材料利用率。缺點在于對水道的密封性和耐蝕性要求非常嚴(yán)格；

在冬天必須添加防凍液。國內(nèi)新能源汽車技術(shù)路線主要采用水冷的方式，

技術(shù)難度較低，已經(jīng)實現(xiàn)了大面積的產(chǎn)業(yè)化，通過布置在電動機殼體內(nèi)的水道,

冷卻液將電動機工作時產(chǎn)生的熱量帶走，確保電動機在高效率區(qū)間運行，同時

保證電機的潤滑和絕緣，主要應(yīng)用于BEV驅(qū)動電機。

3）油冷技術(shù)。油冷一般采用機油（潤滑油），因為局部不導(dǎo)磁、不易燃、不導(dǎo)

電、導(dǎo)熱好的特性，對電機磁路無影響，因此散熱效率更高的油冷技術(shù)成為研

究熱點，國內(nèi)外一些研究機構(gòu)及企業(yè)大力發(fā)展噴油冷卻方式，對電機繞組端部

實現(xiàn)噴油冷卻。優(yōu)點是絕緣性能良好，機油沸點比水高，凝點比水低。機油在

低溫下不易結(jié)冰，高溫下不易沸騰；

對端部裸露面積更大的扁線繞組電機的冷卻效果更明顯，能夠主動冷卻到

內(nèi)邰轉(zhuǎn)子邰件;

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有利于電機與變速箱的集成，提高軸承的潤滑冷卻效果、環(huán)境溫度較低時

加熱變速箱油提高潤滑攪拌效率。按照機油與定子舸部的接觸形式分類如圖5

所示，在HEV/PHEV上多采用與發(fā)動機、變速箱更方便集成的油冷電機。

圖5油冷電機不同形式

??.新能源車熱管理行業(yè)新趨勢

??.1.趨勢一：熱管理系統(tǒng)向集成化趨勢發(fā)展

集成化是通過全新的設(shè)計和工藝，將以往由多個零部件分別實現(xiàn)的功能，

集成在一個模塊組件中，以實現(xiàn)由單個模塊組件代替多個零部件的技術(shù)手段。

汽車零部件行業(yè)目前集成化已日漸成為主流趨勢，新能源車熱管理行業(yè)也向集

成化逐步靠攏。

新能源汽車發(fā)展初期，各系統(tǒng)的熱管理功能獨立。乘員艙制冷采用傳統(tǒng)空

調(diào)制冷系統(tǒng)，而采暖則采用高壓PTC。電池包冷卻采用空調(diào)制冷系統(tǒng)對電池內(nèi)

的冷卻液二次換熱再冷卻，電池包加熱則采用高壓PTC。電機冷卻多采用前端

散熱器冷卻。這樣的分散式熱管理系統(tǒng)部件眾多，體積及質(zhì)量大，能耗高，系

統(tǒng)成本高，但結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)控制簡單。

在電動汽車?yán)m(xù)駛和整車能耗的壓力下，隨著技術(shù)進步，具備更低熱管理能

耗、更寬工作溫域、更低系統(tǒng)成本和更緊湊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一體化集成熱管理系

統(tǒng)成為電動汽車的大勢所趨。采用更高效的熱泵空調(diào)代替PTC作為主要熱源，

并采用電機余熱回收或電機發(fā)熱等作為補充熱源來拓展工作溫域。將各系統(tǒng)的

加熱功能、冷卻功能集成化，而非分散式熱源。將冷卻管路、控制閥、水泵、

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膨脹壺等輔助系統(tǒng)部件集成使結(jié)構(gòu)更緊湊。但集成化的系統(tǒng)在面臨不同環(huán)境，

不同系統(tǒng)的熱管理需求時，控制策略會變得更復(fù)雜。

新能源汽車集成化趨勢，為車用膠管領(lǐng)域迎來了新的增量。膠管在新能源

車熱管理中主要負責(zé)冷卻液的輸送，是新能源汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的重要組成部分。

隨著新能源汽車熱管理技術(shù)由傳統(tǒng)的PTC供熱，進入到熱泵技術(shù)，并向整車熱

管理集成一體化技術(shù)發(fā)展，管路需求有明顯增加。新能源汽車在熱管理設(shè)計上

更加總成化和模塊化，這使得系統(tǒng)間的零部件均需要相應(yīng)的管路進行連接和冷

卻。純電動車管路系統(tǒng)所使用的管路一般為20.35組，混合動力車的管路系統(tǒng)

所使用的管路可達40-50組，使用量相較傳統(tǒng)汽車（11-16組左右）增加了約3倍

左右。傳統(tǒng)汽車膠管單車用量約為20米。對新能源汽車電池的冷卻是汽車軟

管的最大增量，冷卻管路排列在電池的下方覆蓋電池整個下方，大約需要18

米。電機在驅(qū)動與回收能量的工作過程中，定子鐵芯和定子繞組在運動過程中

都會產(chǎn)生熱量，需要有效的冷卻介質(zhì)及冷卻方式來帶走熱量。驅(qū)動電機的冷卻

軟管布置在前艙中，連接各個組件，一般需要長度是8米，因此新能源單車管

路用量約為46米。膠管的核心壁壘為技術(shù)壁壘，新能源汽車熱管理對膠管工

藝性能要求也更高，須具有耐超高溫、抗高壓、密封性、殘油率等性能，這導(dǎo)

致膠管單位價值量的提升。

據(jù)川環(huán)科技投資者交流公告，大部分新能源汽車所使用的管路價值是傳統(tǒng)

燃油車的2-3倍。

全車所有的管路系統(tǒng)，就單車價值而言，傳統(tǒng)燃油車一般在200-400元左

右，純電系統(tǒng)一般在400-600元左右，混動系統(tǒng)一般在800-1000元左右，有

部分車型在設(shè)計中使用量最大的話可達到1200左右。以新能源車膠管部分單車

價值量700元來算，2022年全球膠管市場新增市場空間約為76億元。預(yù)計

2023年全球新能源車膠管市場增量為95億元，2025年約為147億元。

2021年中國膠管十強企業(yè)排名為期3翎、川環(huán)科技、美晨、派克、康迪泰克

橡膠、峻和、利德東方、LEAD-FLEX.利通科技LETONE、SUNSONGo國內(nèi)企

業(yè)有望借新能源車膠管市場彎道超車，需要提高技術(shù)水平。

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?M2---▼

r作路線:-----電機新環(huán)-------空照/熱及M環(huán)-------電池包都環(huán)

[:件模式：------不

在集成方面,國外公司具有先發(fā)優(yōu)勢。特斯拉在ModelY車型上，提出了

新型集成熱管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)為其第4代熱管理系統(tǒng)，相對于第3代熱管理系

統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了熱泵空調(diào)系統(tǒng)、低壓風(fēng)暖PTC、電機、壓縮機、八通閥門、

控制閥、水泵、溢水壺等附件系統(tǒng)，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)高度集成化、尺寸緊湊、系統(tǒng)

低成本、熱量充分利用等目的。該系統(tǒng)在集成性和系統(tǒng)性設(shè)計上達到了新高度,

主要優(yōu)勢體現(xiàn)在熱泵空調(diào)同時滿足電池加熱、冷卻和乘員艙采暖、制冷需求。

同時，取消了高壓PTC,充分利用電機余熱和產(chǎn)熱、壓縮機產(chǎn)熱來為系統(tǒng)補熱,

實現(xiàn)了控制閥、水泵、溢水壺等附件系統(tǒng)的高度集成化。

國內(nèi)龍頭零部件廠商憑借自身優(yōu)勢，也正積極布局集成化熱管理。銀輪股

份熱管理集成模塊包括電池冷卻器總成，可以有效控制電池溫度，滿足常規(guī)運

行及快充等各種模式下電池冷卻需求，亦可作為熱泵系統(tǒng)余熱回收裝置，根據(jù)

客戶端系統(tǒng)布置特點，可集成各種關(guān)聯(lián)部件。銀輪股份的冷卻模塊包括冷卻風(fēng)

扇、高溫散熱器、低溫散熱器、中冷器、油冷器、冷凝器、減震墊、塑料框架

等換熱元件和附件、可根據(jù)需求自由匹配。用于冷卻車輛動力總成系統(tǒng)、澗滑

系統(tǒng)、增壓進氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)，保證上述系統(tǒng)在合適的溫度下

工作。冷卻模塊經(jīng)過優(yōu)化匹配，能夠以最小尺寸獲得最高效率，有效降低開發(fā)、

生產(chǎn)和物流成本。

比亞迪海豚配備了集成的熱泵技術(shù)，并在刀片電池上面，采用了直冷直熱

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技術(shù)，刀片電池上覆蓋直冷直熱板，以冷媒取代了傳統(tǒng)的冷卻液，直接對電池

進行冷卻和加熱。從組成上看，這套系統(tǒng)主要包括電池直冷制冷（內(nèi)部直冷板）、

電驅(qū)動散熱（電機散熱器），所以整套系統(tǒng)圍繞制冷劑系統(tǒng)、冷卻液系統(tǒng)和冷卻液

回路排氣管。制冷劑架構(gòu)復(fù)雜，電池直冷、直熱，系統(tǒng)中有6個電磁閥和3個

電子膨脹閥。這個集成的閥體主要包括電池加熱、電池冷卻、空氣換熱、水源

換熱、空調(diào)采暖、空調(diào)制冷。同時需要給乘員艙采暖和電池加熱時，熱泵空調(diào)

系統(tǒng)開啟電動壓縮機，吸收高壓系統(tǒng)余熱進行冷媒直接采暖和電池加熱，必要

時可以開啟HVAC總成的PTC風(fēng)加熱器。同時有乘員艙制冷及電池冷卻需求時，

為保證乘員艙制冷及電池包的充電工作狀態(tài)，防止充電時電池溫度過高，限制

其充電功率，利用熱泵空調(diào)系統(tǒng)對電池包及成員艙進行冷媒直接冷卻。

華為TMS集成式熱管理系統(tǒng)對熱管理系統(tǒng)進行一體化設(shè)計。華為推出業(yè)界

集成度最高的智能汽車熱管理解決方案，通過回收余熱提高熱量綜合利用率，

并且能夠精細化控制車內(nèi)溫度分布。整個系統(tǒng)將部件高度集成化，壓縮機、PTC

等12個部件集成，實現(xiàn)管路數(shù)量降低40%,裝配工作量降低60%?？照{(diào)系統(tǒng)

運用極簡架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)丁8。（：超低溫?zé)岜?，使用環(huán)境范圍將更加廣泛。目前搭載

華為TMS的車型為阿維塔11,已于2022年8月上市。

??.2.趨勢二：技術(shù)賦能，二氧化碳熱泵大有可為

熱泵空調(diào)取代PTC,已成為新能源汽車標(biāo)配。熱泵空調(diào)系統(tǒng)按照制冷劑不同

可分為R134a、R1234yf和R744（CO2二氧化碳）等幾種類型：

RI34a型熱泵是目前最常見