传统燃油车向新能源车过渡,热管理系统单车价值将暴涨3倍
国际汽车空调联盟
2021-12-02 17:30
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前言


国家能源战略不断推进,新能源车的渗透率不断提升,热管理模块的价值逐渐体现,以传统燃油车为例,其热管理的单车价值在2300 元左右;而新能源汽车热管理系统因需求增加和技术升级,导致单车价值量增长到 6650 元左右,若使用热泵空调约增加 500 元左右。那意味着,随着传统燃油车向新能源车过渡,热管理系统单车价值将暴涨 3 倍


目前,传统燃油汽车热管理主要包含的是空调系统和发动机系统的热管理,而新能源车则在传统燃油车的基础上增加了电池热管理。



一、空调制热系统


由于纯电动车无法像燃油车利用发动机的余热给车内加热,因此目前空调制热系统主要使用的是 PTC 制热和热泵制热。


PTC 制热是指利用正温度系数很大的半导体材料作为热敏电阻,通过热敏电阻发热来提高温度。PTC 制热具有成本低、换热效率高和安全可靠等特点,但是 PTC 最大的缺点是消耗电能,影响电车续航里程。目前使用 PTC 制热的主要集中在中低端车型。


热泵制热就是把热量从相对低温处(车外)搬到相对高温处(车内),利用低沸点的制冷剂将环境中的热量带入到乘客舱中,相对PCT制热而言,可以有效节约电能,其缺点是成本高、低温环境制热效率低,当前热泵空调主要应用于中高端新能源车型。


二、电池热管理


目前,新能源汽车动力电池在运行的过程中对温度变化较为敏感,它会直接影响电池的效率,及电池寿命和使用安全。目前主要的电池热管理方式分别为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却。


1.空气冷却


空气冷却又称风冷,是指通过运动产生的风将电池的热量经过排风风扇带走,常见于混合动力汽车电池热管理中。


风冷系统具有结构简单、重量轻、成本低等优点,但是空气与电池组表面的热交换系数较低,散热效率较差,因此风冷仅适用于能量密度和放电功率均较低的中低端车型。


2.液体冷却


液体冷却作为当前最普遍的电池热管理技术,是指将电池间接或直接接触导热率较高的液体,将热量进行转移,从而进行冷却。平常使用的制冷剂则是直接接触式蒸发吸热。


与空气冷却相比,液冷具有热交换效率高、冷却面积大、中间热阻小、冷却均匀等诸多优点,在中高端电动汽车上面应用非常广泛。然而液冷方式也存在部分缺点,如冷却液容易泄露、成本相对偏高、结构相对复杂等。


3.相变材料冷却


相变材料冷却是指选取能够储热或吸热材料,在需要时通过凝固将热量释放,使得整体在此过程中维持等温或近似等温条件。


与传统风冷和液冷方式相比,具有高效、节能、温度波动小、防止热失效等优点,是国内外动力电池热管理的热点研究方向。


三、电机、电控热管理


发动机冷却方式可以分为风冷和水冷,目前几乎所有汽车发动机冷却方式均为水冷,主要由于水冷冷却效率高,同时水冷可以提供更为稳定的温度环境,在冬季时还可以用发动机冷却的余热为车内供暖。


目前电机、电控的热管理方式主要有风冷和水冷,风冷主要应用于电机功率较小的低端车型,水冷则在功率较高的中高端车型中使用较多。


四、传统燃油车与新能源车热管理产品价值比较


新能源车是对传统燃油车的革新,在热管理领域,不仅是新增了电池热管理系统,同时对管路设计上更加复杂,比如在空调热管理系统里面传统的机械压缩机被电子压缩机取代,同时还新增了水暖 PTC 或热泵,从而使得热管理模块的单车价值量提升。


目前,按照市面上的价格,传统燃油车热管理模块单车价值量在 2300 元左右;而新能源汽车热管理模块的单车价值量则为 6650 元左右,若使用热泵空调约增加 500 元左右。可以看到,新能源汽车热管理系统的革新直接导致其单车价值量是传统燃油车的 3 倍左右。


五、汽车热管理产业格局


在全球汽车热管理行业内,国外头部企业占据了主要的市场份额。根据机构的数据统计,电装、翰昂、法雷奥和马勒四家企业占据 50%以上的市场份额。


汽车热管理行业集合了热学、力学、电气等多种学科知识,涉及锻造、焊接、装配等多项工艺,存在较高的技术壁垒。国外企业因较早进入汽车热管理市场,储备的技术和经验更加充足,因此在全球热管理市场占据领先地位。


在国内市场上,外资凭借技术和品牌等优势在国内建立外资或合资企业,占据主要的市场份额。同时,国外龙头企业凭借在传统汽车空调热管理的经验,可以很容易进入新能源汽车热管理领域。


六、热管理系统产品整体市场前景


根据机构发布的数据统计,2020 年全球新能源乘用车累计销量为 312 万辆,截止到 2021 年 9 月,当月中国地区新能源乘用车渗透率为 19%,欧洲地区渗透率超 20%。


根据当前各国和各地区新能源汽车渗透率的政策目标,测算出预计 2025 年中美欧及其他地区新能源乘用车销量分别为 961 万辆、527 万辆、655 万辆和 448 万辆,加总得全球新能源乘用车销量 2591 万辆,渗透率为33%


而新能源乘用车热管理系统单车价值量均价为 6800 元,传统燃油车单车价值量均价为 2300 元,预计 2025 年中国乘用车热管理市场空间为 1002 亿元,全球乘用车热管理市场空间为 2987 亿元,预计 2021-2025 年复合增速达到 40%。


三花智控,以热泵技术和热管理系统产品的研究与应用为核心,业务主要分为制冷空调电器零部件业务和汽车零部件业务。电子膨胀阀、四通换向阀、新能源汽车热管理集成组件等细分产品市场占有率全球第一。


银轮股份,专注于研发、制造和销售各种热管理和尾气后处理产品,已经获得特斯拉、蔚来和小鹏等知名电动车品牌的热管理项目。


中鼎股份,现主要涵盖热管理、空气悬架、轻量化底盘、密封系统及非轮橡胶等多项业务。


公司热管理主要产品是动力系统和电池系统内的冷却管路,目前已经是公司第二大业务。2021H1 冷却系统实现营业收入 17.39 亿元,同比增长40.35%,占总营收比重为 27%