準備買新能源汽車時你的主要顧慮是什么？我們除了關注行駛里程，充電是否方便外，還有個很大的顧慮，便是冬天的時候汽車電池衰減嚴重，有效行駛里程驟降，因此，新能源汽車的熱管理非常重要。
新能源汽車相對于燃油車，其動力系統由發動機換成了電池，變速箱變成了電機電控，其熱管理系統也發生了較大變化。
傳統燃油車發動機工作時候會發熱，因此熱管理方向主要是冷卻。動力電池工作溫度范圍一般為-20℃~60℃，工作的最佳溫度在15 ~ 40 ℃ 范圍內。在溫度低于10℃后，電池活性下降，出現電池容量的急劇衰減。當溫度下降至 10 ℃時，電池放電容量為常溫下的93%；當溫度降至-20℃時，電池放電容量僅為常溫下的43%。因此新能源電池熱管理方向除了冷卻，還有加熱。
內燃機汽車可以利用發動機的余熱進行采暖，但是純電動汽車的空調系統能量均來自動力電池。有研究指出，空調系統的能效水平直接影響電動車整車經濟性和續駛里程，電動車運行空調加熱和冷卻裝置后，其最大續駛里程下降約40%。
另外，在新能源車高電壓電流運行環境、智能駕駛技術日益復雜背景下，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，也需額外添設冷卻裝置。
新能源汽車電池熱管理系統較傳統發動機多出制熱需求，新能源空調系統以電動壓縮機替代普通壓縮機制冷，以諸如PTC加熱器或熱泵等電熱器替代發動機余熱制熱。在新能源汽車新增的電池冷卻/加熱、熱泵系統以及其他電氣化升級帶動下，熱管理零部件隨之發生變化。
在熱管理中，應用的零部件分為閥類、換熱器類、泵類、壓縮機類、傳感器類、管路等。與傳統燃油車相比，新能源汽車熱管理系統新增了電動壓縮機、電子膨脹閥、電池冷卻器、PTC加熱器部件，系統集成度及復雜度更高，合計單車配套價值量有望達7000 元。
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2020年
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2021年
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2025年
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國內
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全球
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國內
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全球
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國內
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全球
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電動壓縮機
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24
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59
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29
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77
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69
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204
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PTC加熱器
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7
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18
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9
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24
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22
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64
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電子膨脹閥
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6
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14
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7
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18
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16
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49
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電池冷卻器
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2
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4
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2
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6
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5
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15
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電子水泵
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13
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33
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6
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43
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39
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115
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空調系統的采暖模式對冬季電動汽車的續駛里程具有重要的影響，目前電動車主要采用構造簡單、成本低廉的PTC加熱器作為補充。
但是，PTC加熱方案采暖能耗高、對于續駛里程的影響較大，由此便加速了熱泵系統的發展。熱泵空調系統主要由電動壓縮機、車外換熱器、車內換熱器、四通換向閥、電子膨脹閥等構件組成，當然為了提高熱泵系統的性能，可能還需要添加儲液干燥器、換熱器風扇等輔助部件。熱泵系統采暖模式熱效率是PTC加熱模式的2倍。但是當環境溫度低于-5 ℃時，熱泵空調系統會失效。
動力電池的工作溫度是決定性能、安全及電池壽命的關鍵因素。溫度過低可能會導致電池容量和功率的急劇衰減，甚至出現電池短路。溫度過高可能導致電池出現分解、腐蝕、起火甚至爆炸。
從安全角度考慮，溫度過高，會加快電池副反應的進行，當溫度接近60℃時電池內部材料/活性物質就會分解，進而出現“熱失控”，致使溫度驟升，甚至可達400~1000 ℃，進而導致起火爆炸。如果溫度過低，電池充電倍率需維持在較低充電倍率，否則將導致電池析鋰而造成內短路起火。
溫度對電池壽命的影響也是不可忽視的。低溫充電易發的電池析鋰將導致電池循環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壽命。研究發現，溫度在23℃時，80%剩余容量的電池日歷壽命大約在6238天，然而當溫度升高至35℃時，此日歷壽命大約為1790天，當溫度至55℃時，此日歷壽命僅為272天。
目前電池熱管理根據傳導介質，可分為風冷（主動式和被動式）、液冷和相變材料（PCM）3 大技術路徑。
風冷相對簡單，具有經濟性，但冷卻效率較低，適用于初期發展的LFP電池和小型車領域。
液冷效果優于風冷，液體冷卻介質具有比熱容大、換熱系數的高的特點，是目前乘用車優化的主要方案。其缺點是成本較高、封裝要求嚴格、有液體泄露的風險和結構復雜，成本較高。
相變材料兼具換熱效率及成本優勢，且維護成本低，技術未完全成熟，是未來最有潛力的電池熱管理發展方向。
隨著消費體驗需求提升，駕駛艙熱管理技術也變得尤為重要。制冷方式上，以電動壓縮機替代普通壓縮機制冷。制熱方式上，需借助 PTC加熱，未來制熱效率更高的熱泵系統是趨勢。根據國金證券研究：預計到 2025年熱泵空調市場國內可達 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是一個全新的增量市場。
在新能源車高電壓電流運行環境、智能駕駛等日益復雜背景下，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，需額外添設冷卻裝置。
驅動電機技術向高轉矩密度和高功率密度方向發展，溫度過高會引發電機故障，出現安全隱患。高效的散熱能力可以提高電機的持續功率和持續轉矩。伴隨著電驅動系統二合一、三合一、多合一的集成化發展，對系統的散熱能力也提出了更高要求。電磁負荷及電機單機容量的持續提升，使得其冷卻方案由低成本、低冷卻效果的風冷向液冷（包括水冷和油冷）過渡。
油冷一般采用機油（潤滑油），機油在低溫下不易結冰，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，能夠主動冷卻到內部轉子部件；有利于電機與變速箱的集成。
溫度過高會影響其疲勞老化壽命，工作溫度每上升 10 ℃ ，加速疲勞老化壽命減少50%，通常需鋪設冷卻管路并入電動車整車熱平衡體系。隨著全速自適應巡航、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案進化，出現散熱風扇和液冷散熱。
目前涉及新能源汽車熱管理領域的廠商可主要分為兩大陣營：一類是國際巨頭，主要是傳統車熱管理業務的延伸，如電裝、法雷奧等；另一類是零部件供應商的業務升級，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。
對于國際巨頭來講，主要集中于系統化的產品供應，占據中高端市場，而且布局產品較豐富，基本涉及熱管理全線產品，在技術積累方面具備優勢。國內企業則集中于單一部件布局。
目前，熱管理主流布局方向是綁定熱管理供應商定制化方案，因此傳統熱管理供應商巨頭憑借技術積累和客戶優勢，切入電動車熱管理領域。
日本電裝主要業務涉及動力系統、汽車電子及電氣化系統、熱管理系統（主要為空調系統及壓縮機等）等，2019年業務總營收466 億美元，其中熱管理系統營收占比為26.2%，占據全球熱管理市場份額的26.5%。
法國法雷奧業務涉及舒適及駕駛輔助、動力總成、熱管理系統、能見度系統等，2019年新能源汽車熱管理系統實現營收 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%。
德國馬勒布局發動機活塞、濾清器、汽車空調系統三大主線，2018年熱管理系統實現營收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%。
韓國翰昂主要涉足汽車暖風空調系統、動力傳動系統、冷卻系統、電池熱管理系統、熱泵系統、壓縮機、管路、 泵、閥門及換熱管等熱管理全線產品，2019年實現營收61億美元，占全球熱管理市場份額的 10.2%。
對比來看，本土汽車熱管理龍頭企業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%，相較海外巨頭依然存在較大差距。
然而，國內企業對于單一零部件產品技術已達較高水平，在中低端市場中占據優勢，并且各有專攻。銀輪股份、三花智控、奧特佳、松芝空調、騰龍股份分別主打換熱器、電子膨脹閥、壓縮機、空調總成、空調管路產品。還有一些國內新興熱管理類零部件企業也在崛起，如浙江清優、祥博傳熱等。
（1）國內市場大，多綁定國內整車廠，國內市場占據優勢；
（2）產品具備價格優勢，同類產品較外資價格更便宜；
隨著新能源汽車產業化的加速推進，其熱管理系統市場也將繼續增大，未來熱管理系統將向標準化、模塊化方向發展。相對應的，其使用的高分子材料也會增多，并提出新的性能需求。下篇文章，我們將分析熱管理系統主要用到的高分子材料，歡迎關注。
參考素材：新能源汽車熱管理技術發展趨勢分析，朱培培等；網絡資料。
艾邦建有新能源汽車材料技術交流群，長城、一汽、長安、東風、大陸、敏實、庫爾茲、日寫、東麗、科思創、巴斯夫、LG、帝斯曼、朗盛等企業均已加入，歡迎產業鏈上下游的朋友入群探討，共謀進步。
2022年新能源汽車電池系統高分子材料論壇
2022年3月17日
常州
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序號
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暫定議題
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1
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動力電池包箱體輕量化設計與選材
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2
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SMC/碳纖維環氧樹脂復合材料實現電池箱的輕量化
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3
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聚丙烯鋁塑膜在軟包電池中的應用
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4
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動力電池模組的設計及選材
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5
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鋰離子電池熱管理系統及選材
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6
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導熱硅膠在鋰電池散熱系統中的應用
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7
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電動汽車電氣系統（接插件、線路等）材料解決方案
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8
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充電樁、充電槍用高分子材料解決方案
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9
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BMS系統用高分子材料
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10
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電機用高分子材料
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11
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氫燃料電池的高分子材料解決方案
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12
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阻燃PA、PC、PBT、PPS、PP等塑料在電池包系統的應用
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13
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鋰電池隔膜用高分子材料（PP、PE等）
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14
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聚偏氟乙烯（PVDF）在鋰電池中的應用
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15
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鋰離子電池負極粘結劑用丁苯橡膠
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原文始發于微信公眾號（艾邦高分子）：新能源汽車熱管理系統的變化和競爭格局
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