控安汽车-汽车热管理分析研究报告（2021版）-2021.4-27页_1mb

新能源汽车热管理系统分析 (2021版)

核心内容

新能源汽车热管理系统是通过系统集成和整车角度，统筹调控整车热量与环境热量，确保各部件工作在最佳温度范围，从而保障车辆功能安全、提升经济性、动力性和节能环保性能。相比传统汽车以发动机废热为主要热源，新能源汽车需要额外的产热装置，如PTC加热器和热泵空调，来维持系统高效运转。

主要观点

• 热管理必要性：新能源汽车由于没有发动机热源，电池、电机、电控及乘员舱的温度控制变得尤为关键，直接影响车辆性能与安全。
• 热管理技术趋势：从分散式向集成式热管理系统发展，提高系统效率与能效。
• 热泵空调优势：相比PTC加热器，热泵空调具有更高的能效系数（COP），可有效延长续航里程，是未来发展的主要方向。
• 热管理复杂性：新能源汽车热管理系统涉及多个子系统，包括电池、电机电控、空调及乘员舱，各系统之间需协同工作，实现能量的高效利用。

关键信息

热管理系统主要组成部分

• 电池系统热管理：包括冷却和加热，常用方式有风冷、液冷、冷媒直冷，以及PTC加热和电池内部自加热。
• 电机电控系统热管理：以冷却为主，通常采用风冷和液冷方式。
• 空调系统热管理：包括制冷和制热，制热主要依赖PTC加热器和热泵空调系统。
• 冷却与加热方式：
  • 冷却：风冷、液冷、冷媒直冷。
  • 加热：PTC加热、柴油加热、电池自加热。

主流供应商与产品布局

• 外资供应商：包括法雷奥、翰昂、马勒、博世、电装、博泽等，主要提供空调系统、压缩机、冷却器、膨胀阀等。
• 内资供应商：如奥特佳、银轮股份、松芝、三花智控、埃斯创等，提供多种热管理相关产品。
• 热泵空调：目前主要应用于部分高端车型，如特斯拉Model Y、领克ZERO Concept等，其能效比PTC加热器高出2~3倍。

热泵空调与PTC加热器对比

热管理系统发展趋势

• 集成化：通过多通道阀门或管路将电池、电机、空调等系统连接，形成统一可控的循环回路，提高系统集成度与控制精度。
• 智能化：通过VCU（整车控制器）实现对各部件的智能调节，确保系统高效、安全运行。
• 能效提升：热泵空调、柴油加热、电池自加热等技术的应用，显著提升了热管理系统的能效和续航表现。

主要子系统分析

电池系统热管理

• 冷却方式：风冷、液冷、冷媒直冷。
• 加热方式：PTC加热、柴油加热、电池内部自加热。
• 温度范围：电池最佳工作温度为 $20^{\circ} \mathrm{C} - 35^{\circ} \mathrm{C}$，性能下降显著。

电机电控系统热管理

• 以冷却为主，采用风冷和液冷方式。
• 高温会导致电机内阻升高，效率下降，需及时冷却。

空调系统热管理

• 制冷：采用电动压缩机，与传统汽车类似。
• 制热：PTC加热器为主，部分车型采用热泵空调，能效更高。

典型企业方案分析

• 小鹏P7：采用一体化储液罐设计、单PTC加热方案，以及四通阀实现系统级热循环。
• 特斯拉Model Y：采用八通阀集成式热管理系统，实现多种工作模式智能选择，提升热效率。
• 领克ZERO Concept：采用直接式热泵系统，结合PTM五维热管理系统，显著提升电池热管理效率。
• 威马热管理2.0系统：引入柴油加热器，用于电池和空调制热，降低对电池电量的消耗。
• 理想ONE：采用分散式热管理系统，包含增程器冷却、电池热管理、乘员舱温度调节、电驱系统温度调节，未来将向集成式超级水壶模式发展。

热管理技术挑战与发展方向

• 技术壁垒：热泵空调、冷媒直冷等技术对系统设计与控制精度要求较高。
• 环境因素：新能源汽车热管理需考虑极端环境下的性能表现，如低温下的COP值。
• 发展趋势：集成式、智能化、高效节能的热管理系统将成为主流。

热管理产业链

• 上游：提供零部件，如压缩机、膨胀阀、冷凝器等。
• 中游：系统集成商，负责热管理系统的设计与开发。
• 下游：主机厂，如一汽、上汽、东风、吉利、比亚迪等，采用各种热管理方案。

总结

新能源汽车热管理系统是保障车辆性能、安全与续航的关键技术，其发展受到技术、成本与能效等多方面因素的影响。随着电动化和智能化的发展，集成化与智能化热管理将成为未来趋势，热泵空调、柴油加热器等新技术的应用将显著提升系统效率。同时，热管理产业链的完善与技术进步，将推动新能源汽车行业的持续发展。