新能源汽车热管理系统的变化和竞争格局

准备买新能源汽车时你的主要顾虑是什么？我们除了关注行驶里程，充电是否方便外，还有个很大的顾虑，便是冬天的时候汽车电池衰减严重，有效行驶里程骤降，因此，新能源汽车的热管理非常重要。

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一、新能源电动车热管理系统较燃油车发生的变化

新能源汽车相对于燃油车，其动力系统由发动机换成了电池，变速箱变成了电机电控，其热管理系统也发生了较大变化。

新能源汽车与传统燃油车热管理对比

传统燃油车发动机工作时候会发热，因此热管理方向主要是冷却。动力电池工作温度范围一般为-20℃~60℃，工作的最佳温度在15 ~ 40 ℃ 范围内。在温度低于10℃后，电池活性下降，出现电池容量的急剧衰减。当温度下降至 10 ℃时，电池放电容量为常温下的93%；当温度降至-20℃时，电池放电容量仅为常温下的43%。因此新能源电池热管理方向除了冷却，还有加热。

对比20 ℃常温电池放电容量衰减情况

内燃机汽车可以利用发动机的余热进行采暖，但是纯电动汽车的空调系统能量均来自动力电池。有研究指出，空调系统的能效水平直接影响电动车整车经济性和续驶里程，电动车运行空调加热和冷却装置后，其最大续驶里程下降约40%。

另外，在新能源车高电压电流运行环境、智能驾驶技术日益复杂背景下，电机电控及电子功率件等耐受温度低的部件对散热要求高，也需额外添设冷却装置。

二、新能源汽车热管理领域核心部件

新能源汽车电池热管理系统较传统发动机多出制热需求，新能源空调系统以电动压缩机替代普通压缩机制冷，以诸如PTC加热器或热泵等电热器替代发动机余热制热。在新能源汽车新增的电池冷却/加热、热泵系统以及其他电气化升级带动下，热管理零部件随之发生变化。

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在热管理中，应用的零部件分为阀类、换热器类、泵类、压缩机类、传感器类、管路等。与传统燃油车相比，新能源汽车热管理系统新增了电动压缩机、电子膨胀阀、电池冷却器、PTC加热器部件，系统集成度及复杂度更高，合计单车配套价值量有望达7000 元。

新生零部件市场规模（亿元）

	2020年		2021年		2025年
	国内	全球	国内	全球	国内	全球
电动压缩机	24	59	29	77	69	204
PTC加热器	7	18	9	24	22	64
电子膨胀阀	6	14	7	18	16	49
电池冷却器	2	4	2	6	5	15
电子水泵	13	33	6	43	39	115

空调系统的采暖模式对冬季电动汽车的续驶里程具有重要的影响，目前电动车主要采用构造简单、成本低廉的PTC加热器作为补充。

但是，PTC加热方案采暖能耗高、对于续驶里程的影响较大，由此便加速了热泵系统的发展。热泵空调系统主要由电动压缩机、车外换热器、车内换热器、四通换向阀、电子膨胀阀等构件组成，当然为了提高热泵系统的性能，可能还需要添加储液干燥器、换热器风扇等辅助部件。热泵系统采暖模式热效率是PTC加热模式的2倍。但是当环境温度低于-5 ℃时，热泵空调系统会失效。

三、新能源汽车热管理技术升级方向

1. 电池热管理

动力电池的工作温度是决定性能、安全及电池寿命的关键因素。温度过低可能会导致电池容量和功率的急剧衰减，甚至出现电池短路。温度过高可能导致电池出现分解、腐蚀、起火甚至爆炸。

从安全角度考虑，温度过高，会加快电池副反应的进行，当温度接近60℃时电池内部材料/活性物质就会分解，进而出现“热失控”，致使温度骤升，甚至可达400~1000 ℃，进而导致起火爆炸。如果温度过低，电池充电倍率需维持在较低充电倍率，否则将导致电池析锂而造成内短路起火。

温度对电池寿命的影响也是不可忽视的。低温充电易发的电池析锂将导致电池循环寿命急速衰减至几十次，高温则很大程度上影响电池的日历寿命和循环寿命。研究发现，温度在23℃时，80%剩余容量的电池日历寿命大约在6238天，然而当温度升高至35℃时，此日历寿命大约为1790天，当温度至55℃时，此日历寿命仅为272天。

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目前电池热管理根据传导介质，可分为风冷（主动式和被动式）、液冷和相变材料（PCM）3 大技术路径。

风冷相对简单，具有经济性，但冷却效率较低，适用于初期发展的LFP电池和小型车领域。

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液冷效果优于风冷，液体冷却介质具有比热容大、换热系数的高的特点，是目前乘用车优化的主要方案。其缺点是成本较高、封装要求严格、有液体泄露的风险和结构复杂，成本较高。

相变材料兼具换热效率及成本优势，且维护成本低，技术未完全成熟，是未来最有潜力的电池热管理发展方向。

总体来看，液冷是目前主流技术路线。

2. 整车空调系统

随着消费体验需求提升，驾驶舱热管理技术也变得尤为重要。制冷方式上，以电动压缩机替代普通压缩机制冷。制热方式上，需借助 PTC加热，未来制热效率更高的热泵系统是趋势。根据国金证券研究：预计到 2025年热泵空调市场国内可达 70.6亿元，全球可提升至147.1亿元。电动车用热泵对于汽车零部件企业是一个全新的增量市场。

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3. 电驱动及电子元器件

在新能源车高电压电流运行环境、智能驾驶等日益复杂背景下，电机电控及电子功率件等耐受温度低的部件对散热要求高，需额外添设冷却装置。

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（1）驱动系统

驱动电机技术向高转矩密度和高功率密度方向发展，温度过高会引发电机故障，出现安全隐患。高效的散热能力可以提高电机的持续功率和持续转矩。伴随着电驱动系统二合一、三合一、多合一的集成化发展，对系统的散热能力也提出了更高要求。电磁负荷及电机单机容量的持续提升，使得其冷却方案由低成本、低冷却效果的风冷向液冷（包括水冷和油冷）过渡。

油冷电机主要形式

油冷一般采用机油（润滑油），机油在低温下不易结冰，高温下不易沸腾；对端部裸露面积更大的扁线绕组电机的冷却效果更明显，能够主动冷却到内部转子部件；有利于电机与变速箱的集成。

（2）半导体元器件

温度过高会影响其疲劳老化寿命，工作温度每上升 10 ℃ ，加速疲劳老化寿命减少50%，通常需铺设冷却管路并入电动车整车热平衡体系。随着全速自适应巡航、全自动泊车等ADAS功能日益丰富，其域控制器集成度提升，自动驾驶芯片功耗增大，热管理需求将从目前的自然散热方案进化，出现散热风扇和液冷散热。

四、新能源汽车热管理领域竞争格局

目前涉及新能源汽车热管理领域的厂商可主要分为两大阵营：一类是国际巨头，主要是传统车热管理业务的延伸，如电装、法雷奥等；另一类是零部件供应商的业务升级，随着电动化进程加快，抓住新生零部件机会，如三花智控、银轮股份等。

对于国际巨头来讲，主要集中于系统化的产品供应，占据中高端市场，而且布局产品较丰富，基本涉及热管理全线产品，在技术积累方面具备优势。国内企业则集中于单一部件布局。

目前，热管理主流布局方向是绑定热管理供应商定制化方案，因此传统热管理供应商巨头凭借技术积累和客户优势，切入电动车热管理领域。

1. 日本电装

日本电装主要业务涉及动力系统、汽车电子及电气化系统、热管理系统（主要为空调系统及压缩机等）等，2019年业务总营收466 亿美元，其中热管理系统营收占比为26.2%，占据全球热管理市场份额的26.5%。

2. 法国法雷奥

法国法雷奥业务涉及舒适及驾驶辅助、动力总成、热管理系统、能见度系统等，2019年新能源汽车热管理系统实现营收 51亿美元（同比增长 0.3%），占公司总营收23.7%。占全球热管理市场份额的 10.3%。

3. 德国马勒

德国马勒布局发动机活塞、滤清器、汽车空调系统三大主线，2018年热管理系统实现营收55亿美元，占比41.9%（同比上升 6.9%），占全球热管理市场份额的11.9%。

4. 韩国翰昂

韩国翰昂主要涉足汽车暖风空调系统、动力传动系统、冷却系统、电池热管理系统、热泵系统、压缩机、管路、泵、阀门及换热管等热管理全线产品，2019年实现营收61亿美元，占全球热管理市场份额的 10.2%。

对比来看，本土汽车热管理龙头企业全球热管理市场份额分别为：银轮股份4.2%，奥特佳 3.5%，三花智控 1.78%，相较海外巨头依然存在较大差距。

然而，国内企业对于单一零部件产品技术已达较高水平，在中低端市场中占据优势，并且各有专攻。银轮股份、三花智控、奥特佳、松芝空调、腾龙股份分别主打换热器、电子膨胀阀、压缩机、空调总成、空调管路产品。还有一些国内新兴热管理类零部件企业也在崛起，如浙江清优、祥博传热等。

而且，本土汽车热管理龙头的优势也较为明显：

（1）国内市场大，多绑定国内整车厂，国内市场占据优势；

（2）产品具备价格优势，同类产品较外资价格更便宜；

（3）成本管控力强，产品毛利率普遍高于外资。

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随着新能源汽车产业化的加速推进，其热管理系统市场也将继续增大，未来热管理系统将向标准化、模块化方向发展。相对应的，其使用的高分子材料也会增多，并提出新的性能需求。下篇文章，我们将分析热管理系统主要用到的高分子材料，欢迎关注。

参考素材：新能源汽车热管理技术发展趋势分析，朱培培等；网络资料。

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