原创新能源汽车热管理技术研究报告

 2023-4-28 10:02  1530 11 11 分类: 电源/新能源文集: 产业报告

在电动汽车的发展过程中，热管理技术的研究占据了举足轻重的地位。电动车热管理系统由乘员舱热管理、电池热管理以及电机电控热管理系统构成，是电动车驾乘安全、续航里程与舒适性的重要保证。

1、电池热管理是电动车热管理的核心，续航与安全是电动车热管理的重要关注因素；

2、从单车价值量与市场规模来看，当前电动汽车热管理系统比燃油车热管理系统单车价值量提升3倍，可达6000~7000元；预计2025年新能源车热管理市场规模达825亿元，2030年达1126亿元；

3、从电池热管理产业现状来看：为改善动力电池低温性能，各大主机厂分别推出内部加热与外部加热的解决方案；当前主流车型电池冷却方式以液冷为主，部分车型应用直冷技术；液冷板是电池冷却系统的核心部件，吹胀式液冷板因具备成本低、换热效果好、生产效率高等优点成为目前最主要的液冷板；随着动力电池性能与电量的提升，头部企业推出双面冷却乃至多面冷却的方案以增加冷却面积并提高散热效率；

4、从空调热管理产业现状来看：与PTC技术相比，热泵空调节能效果极为明显，2022年在国内BEV车型渗透率已超过30%，有望成为电动车制热的标准解决方案；R744（CO2）冷媒具有可持续，低温性能好和效率高等特点，未来的应用比例有望逐步提升；

5、从从电机电控热管理产业来看：随着电驱系统电机向高功率密度、高转速发展，油冷以及复合冷却等提高散热效率的技术逐渐成为为行业主流；为提高整体热量利用效率，主机厂通过多通阀将电机高温冷却回路和电池低温回路串联对电机余热进行回收，以用于改善电池低温性能和辅助乘员舱加热；电控热管理方面，多家企业已开始布局功率模块双面冷却热管理技术，并在部分新能源车型实现量产应用。

发展趋势

1、集成高效：热管理系统集成化由单个模块组件代替多个零部件，能够降低系统成本和扩大系统空间，已逐渐成为新能源汽车热管理行业发展趋势；

2、智能化：众多企业如华为、特斯拉、比亚迪通过开发智能热管理算法提高热管理系统的标定效率以及整车的系统效率，并改善乘员舱的舒适性。

在单车价值量方面，由于当前电动汽车热管理系统比燃油车热管理系统新增电动压缩机、电池冷却器等价值量较高的部件，单车价值量有较大提升，可达6000~7000元。

电池热管理依据冷却介质的不同可分为风冷、液冷、直冷和相变材料冷却等方式。目前应用较为广泛的有风冷、液冷和直冷三种形式，其中风冷成本低、散热系数较低，用于部分A00级电动车如五菱宏光MINI EV、奇瑞eQ1；液冷的冷却能力较强，系统集成度高，当前主流A级以上电动车普遍采用液冷方案；直冷的温降效率最高、冷却响应快且能够与空调系统直接连接，但技术难度较大并且成本较高，目前仅有部分车型如比亚迪海豚应用。

PTC加热是电动车的传统加热技术，其中风暖PTC利用鼓风机加热乘员舱，成本低但体验感较差；水暖PTC热量损失小，是目前相对成熟且安全的采暖方案，已得到广泛应用；但PTC加热器因功率较大，对动力电池消耗极大，都存在影响电动车续航里程的问题。而相较于PTC技术，热泵通过制冷剂的气液交换，能达到较高的能效系数，可以有效延长续航里程，在电动车上的应用不断扩大，2022年热泵系统在国内BEV车型渗透率已超30%，特斯拉Model Y/3、比亚迪海豚/元 Plus/汉 EV等畅销车型均已搭载热泵系统，未来有望成为电动车制热的标准方案。

电控热管理方面，单面冷却功率模块的热管理已达到极限，而双面冷却技术能够在提升功率模块功率循环和可靠性的基础上，进一步降低其寄生回路电感与电阻，目前德尔福、日立、电装等头部企业已完成双面冷却功率半导体的布局，并在部分新能源车型是实现量产应用 。

高度集成化是新能源汽车热管理的发展趋势之一。特斯拉引领全球电动车热管理技术创新，Model S使用四通阀将相互独立的电机回路、电池回路实现串联，并基于此引入电机余热回收功能；再到Model 3推出五通阀实现阀体与泵体的集成化；并进一步在Model Y上应用八通阀，将整车热泵系统、电池系统、电机电控系统全面打通，并省去空调系统的前端散热器和高压PTC已实现大幅降本增效。比亚迪基于e3.0平台打造的海豚EV以热泵电动空调压缩机为核心，将冷媒回路高度集成；华为开发的TMS热管理系统则主要将压缩机等主要零部件集成为一体，以基板取代传统管路，并将各部件控制单元集成为一个EDU，从而减少部件数量，提升可靠性，实现高度集成与轻量化。

同时，针对复杂的电动车热管理系统，为提高系统标定效率以及乘员舱的舒适性，比亚迪、特斯拉、华为等企业还开发出智能热管理算法，后续应用将更加广泛，智能化也成为新能源汽车热管理产业的发展趋势。此外，随着新能源汽车800V高压技术成为行业发展趋势，相关企业对800V电动压缩机、液冷超充桩等与整车800V高压平台相匹配的热管理零部件布局也在加速。