新能源汽车热管理行业竞争格局及技术发展趋势深度分析
摘要：随着新能源车辆热管理行业的快速发展，整体竞争环境已经形成了两个主要营地。一种类型是国际巨头主要基于全面的热管理解决方案，另一种类型是由专用热管理产品代表的主流国内热管理零件公司。随着电气化的升级，热管理领域的新组件迎来了增量市场。在新的电池冷却，热泵系统和其他电气化升级的驱动下，将随后在热管理计划中使用的一些组件。更改。本文主要总结和分析新能源热管理领域核心组件的竞争格局和技术开发，并对关键技术组件（例如电池热管理，车辆空调系统，电动驱动器，电动驱动器和电子）进行详细的审查和分析组件，并提供了新能源的详细摘要和分析。全面预测了汽车热管理行业的技术发展趋势。关键词：新能量车辆热管理冷却的发展趋势
1个序言
目前，热管理系统的设计主要由OEM控制，零件场中阀体和热交换设备的外国取代率最高。我国家的一些零件公司主要关注传统的汽车热管理业务，例如， Co.，Ltd。和，也在增加其布局。新的能源汽车热管理行业正处于发展的早期阶段。国际巨头拥有丰富的技术储备。当地企业的优势是靠近市场和低成本。两种类型的企业都有机会。
在对新能源汽车热管理行业的分析中，远期行业研究所指出，新能源车辆的热管理是一个随着新能源车辆的增长而发展的增量市场。随着新能源车辆的渗透率提高以及产品性能的升级，管理系统行业的未来市场空间和价值是巨大的。新的能源车辆的开发提出了更高的性能要求，例如安全，里程和节能。 K.等人的研究。证明集成电池热管理系统和高效HVAC系统以及车辆热管理技术的应用可以有效地改善上述性能。
2对新能量车辆热管理领域的竞争格局的分析
目前，参与新能源车辆热管理领域的制造商可以主要分为两个主要营地：一个是国际巨头，主要是传统的车辆热管理业务的延伸，例如Denso，Valeo等；另一个是由于电气化过程加速的组件供应，我们将抓住新的零件机会，例如， Co.，Ltd。，等等。
从国际巨头产品线的角度来看，它们都是系统集成产品。优势在于，他们可以提高新能量车辆的能源利用效率和驾驶能力，而国内公司则专注于单一布局（表1）。
表1国内和外国新能源汽车热管理供应商和产品支撑设施
对于国际巨头，他们主要专注于系统的产品供应，占据中高端市场，并具有丰富的产品布局，基本上涉及整个热管理产品，并且在技术积累方面具有优势。在传统汽车热管理中，巨人在热管理领域的技术和产品相对成熟，他们较早地进入了新能量车辆的热管理领域。
目前，热管理的主流布局是将自定义解决方案与热管理供应商联系起来。因此，传统的热管理供应商巨头以其技术积累和客户优势进入了电动汽车热管理领域。
Denso的主要业务涉及电力系统，汽车电子和电气化系统，热管理系统（主要是空调系统和压缩机等），2019年的总业务收入为466亿美元，其中热管理系统的收入涉及，用于其中的收入26.2％，占全球热管理市场份额的26.5％。
Valeo的业务涉及舒适和驾驶帮助，动力总成，热管理系统，可见性系统等。2019年，新能源车的热管理系统的收入为51亿美元（同比增长0.3％），会计占公司总收入的23.7％。 。它占全球热管理市场份额的10.3％。
Han'ang主要参与整个热管理产品，例如汽车加热空调系统，电力传输系统冷却系统，电池热管理系统，热泵系统，压缩机，管道，管道，泵，阀门和热交换管以及热量，以及2019年的收入为61亿美元。美元，占全球热管理市场份额的10.2％。
马勒（）列出了三个主要线：发动机活塞，过滤器和汽车空调系统。 2018年，热管理系统的收入为55亿美元，占41.9％（同比增长6.9％），占全球热管理市场份额的11.9％。
对于当前的国内供应商，由于其迟到和技术储备不足，系统化的集成产品与国际巨头完全不同。但是，独立企业已经达到了单零件产品产品的高水平技术，在中和低端市场上具有优势，并且每个企业都有自己的专业知识。Co.，Ltd.，，，空调和 Co.，Ltd。专注于热交换器，电子扩展阀，压缩机，空调组件和空调管道产品。
目前，进入热管理领域的国内企业可以大致分为两类。一个是领先的国内汽车热管理企业，如上所述， Co.，Ltd.，，，， Co.，Ltd。等。 ，传热等等。
一方面，对于领先的当地汽车热管理公司而言，全球热管理市场份额为： Co.，Ltd。4.2％， 3.5％和智能控制1.78％。这表明与海外巨头相比，仍然存在差距。 。但是，当地汽车热管理领导者的优势也更为明显：
（1）国内市场很大，大部分与国内车辆制造商约束，因此国内市场有优势；
（2）产品具有价格优势，类似产品比外国投资便宜；
（3）强大的成本控制和产品毛利率通常高于外国资本。但是，在产品类型和技术方面，仍然有很大的升级空间。
另一方面，一种新兴的国内热管理组件公司正在同时开发，代表公司包括 和热传输。这种类型的企业具有明显的优势：它的时间很短，没有历史负担。它可以更多地关注新能源汽车热管理的技术研究和开发（无需考虑汽车的传统热管理）。此外，公司系统和管理方法更加灵活，响应速度更加灵活。快的。主要缺点是此类公司的规模较小，生产有限，该品牌的知名度仍然需要进一步建立。
3关于新能量车辆热管理领域核心组件发展的分析
目前，传统的车辆热管理解决方案相对成熟。传统的内燃机车辆可以将发动机的废热用于加热，但是纯电动汽车空调系统所需的能量来自电池。Dong和其他人还指出了空调系统的能源效率。水平直接影响整个电动汽车的经济和里程。与发动机热管理系统相比，新型能源电池电池热管理系统的加热要求更大。新的能源空调系统使用电动压缩机来代替普通的压缩冷却（图1），并用电加热器（例如PTC加热器或热泵）代替发动机废热系统。可以指出的是，在电动汽车运行空调的供暖和冷却设备之后，它们的最高里程将下降约40％，这给相应的技术带来了更高的要求，并加速了对技术升级的需求。
图1传统汽车与纯电动汽车热管理
随着汽车电气化的升级，热管理场中的新组件在增量市场中引入。在新的电池冷却，热泵系统和其他电气化升级的驱动下，已经发生了热管理计划中使用的一些组件。改变。随着新能源车辆的渗透率提高以及产品性能的升级，热管理系统行业的未来市场空间和价值是巨大的。
在热管理计划中，使用的主要组件分为阀门，热交换器，泵，压缩机，传感器，管道和其他更常用的组件。随着汽车电气化的加速，一些新组件已经相应地开发出来。与传统的燃料汽车相比，新能源车辆的热管理系统增加了电动压缩机，电子膨胀阀，电池冷却器和PTC加热器组件，该组件具有较高的系统集成和复杂性。自行车支撑设施的总价值预计将达到7,000元。 。
3.1关于主要核心组成部分技术开发的分析
K.等人的研究。表明在车内供暖和空调消耗最多的能量，因此有必要使用更有效的电动空调系统进一步提高电动汽车系统的能源效率并优化车辆的热状态管理策略。空调系统的加热模式对冬季的电动汽车里程至关重要。目前，电动汽车缺乏零成本的发动机加热器，主要使用简单和低成本的PTC加热器作为补充。根据不同的热交换物体，PTC加热器可以分为空气加热（加热空气）和管道（加热的防冻剂），其中管道溶液逐渐成为主流趋势。一方面，水暖溶液没有熔化空气管道的隐藏危险，另一方面，管道溶液没有潜力融化气管。该溶液可以很好地整合到整个车辆的液体冷却溶液中。但是，目前，PTC加热解决方案同时具有许多缺点，高加热能量消耗高，并且对驾驶范围产生了很大的影响，这加速了热泵系统的发展。热泵系统可以有效解决由加热引起的里程焦虑问题。 Zhang Hao等人的研究表明，热泵的节能效应更为明显，其加热模式是PTC加热模式的两倍。当然，当前的热泵系统还具有某些缺点。当环境温度低于-5℃时，热泵空调系统将失败，PTC加热系统仍然可以正常工作。目前，热泵系统仍处于开发的早期阶段，仍需要解决一系列技术问题，例如难以开始低温，热交换器的糖霜会降低冷热交换效率，并无法实现一致选择制冷剂特性。
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AI 的研究还提到，纯电动汽车的热泵和空调系统主要由电动压缩机，外部热交换器，内部热交换器，四向反向阀，电子扩展阀，其他组件组成，当然，其他组件也有序为了提高热泵系统的性能，还可能需要添加辅助组件，例如液体储存器，热交换器和风扇。电工是用于热泵和空调的制冷剂介质循环的动力来源。它们的性能直接影响热泵和空调的能源消耗以及冷却或加热的效率。从空调压缩机的当前发展趋势，紧凑的结构，高效率和节能，微振动和低噪声的趋势是持续发展空调压缩机制造技术的方向。随着汽车舒适性的持续改善和新的空调系统的持续出现，已经促进了空调压缩机制造技术的持续发展。从分类的角度来看，大多数汽车空调压缩机是油润滑体积结构，主要在表2中列出。
表2汽车空调压缩机的分类
摇摆盘压缩机是一种轴向往复式活塞压缩机。由于其成本低和高效率优势，因此已被广泛用于传统车辆。例如，奥迪（Audi），捷达（Jetta）和福肯（）都使用摇摆盘压缩机作为制冷压缩机，用于汽车空调。
像往复类型一样，旋转刀片压缩机主要依赖于气缸体积的变化来进行制冷，但是除了定期扩展和收缩外，其空间位置还随着主轴的旋转而继续变化。 Zhao 和其他人在他的研究中还指出，旋转刀片压缩机的工作过程通常只包括三个过程：进气，压缩和排气，基本上没有间隙量，因此其量效率可以达到80％至95％ 。 。
滚动压缩机是一种新型的压缩机，主要适用于汽车空调。它具有高效率，低噪声，低振动，小质量和简单结构的优势。这是一个高级压缩机。 Zhao 和其他人还提出，鉴于高效率和与电动驱动器高兼容性的优势，滚动压缩机已成为电压压缩机的最佳选择。
电子扩展阀控制器是整个空调和制冷系统的一部分。李·詹（Li Jun）在他的研究中提到，一些国内电动汽车制造商增加了对电子扩展阀控制器研究的投资。此外，一些独立的机构和专业制造商还增加了。伟大的研发工作。作为节流装置，电子膨胀阀可以控制循环制冷剂的温度和压力，从而确保在特定的过冷或过热范围内控制空调器，从而为循环介质的相位变化创造条件。此外，诸如液体存储干燥器和热交换器风扇之类的辅助组件可以有效地去除管道中循环介质中添加到循环介质中的杂质和水分，提高热交换器的热交换和热传递能力，从而提高热量的性能泵和空调系统。
如前所述，鉴于新能量车辆和传统汽车之间的本质区别，驾驶动力总成，动力电池，电动组件等，并且使用了驱动电动机代替内燃机。这导致了传统汽车，水泵和新能车辆的水泵的发动机配件的工作模式发生了重大变化，主要是使用电水泵代替传统的机械水泵。 Lou Feng和其他人指出，电力泵现在主要用于循环驱动电动机，电动机，电池等的循环冷却，并且可以在冬季工作条件下循环加热和循环水回路中发挥作用。 Lu 和其他人还提到了如何在新型车辆运行期间控制电池的工作温度，尤其是电池冷却问题，这非常重要。适当的冷却技术不仅可以提高电池电池的效率，而且还可以降低电池老化速度，并详细介绍了以下第4.3节中涉及的电池的使用寿命以及涉及的冷却技术。
3.2主要核心组成部分的市场分析
在电气化的升级驱动下，与汽车热管理技术相关的主要核心组件发生了变化，包括电动压缩机，PTC加热器，电子扩展阀，电池冷却器，电子水泵等新的能量车辆增加了。数量市场（表3）。
表3主要核心组件的自行车的价值
根据中国汽车制造商协会的数据，预计由于大规模生产（图2）和制造商技术升级，所有零件的价格都会下跌，但市场规模将逐渐增加。
图2 2020/2021/2025的新能量车辆核心组件的国内和全球市场规模
该计算主要基于以下假设：
（1）在不同的电力系统模型（EV或PHEV），等级（A00/A0/A/B/C），电池系统（三元电池或铁磷酸铁电池）和定价，每个组件自行车的价值测量表之间存在一定的差距。促进平均自行车值的计算。
（2）基于中国汽车制造商和数据假设协会（图3），它在商用车和乘用车之间没有区分以进行简单计算。
（3）预计由于大规模生产和制造商技术升级，每个组件的价格每年的价格将下跌4％。
通过预测，新组件的市场规模如下（表4）。
图3新的能源预测销售
表4新申零件市场规模1亿元人民币
4热管理技术的方向升级新能源车辆
4.1电池热管理
在电池操作过程中，温度对其性能产生了很大的影响。温度太低可能导致电池容量和电源的急剧衰减，甚至是电池短路。过高的温度可能导致电池分解，腐蚀，燃烧甚至爆炸，因此电池热管理的重要性变得越来越突出。电池的工作温度是确定性能，安全性和电池寿命的关键因素。
从性能的角度来看，温度太低将导致电池活动的减少，从而导致电荷和放电性能下降，从而急剧减轻电池容量的衰减。相比之下，发现温度降至10°C时，电池排放的容量为室温的93％。但是，当温度降至-20°C时，电池排放的容量仅为室温的43％（图4）。
图4电池在室温下在20℃的室温下的排放能力的衰减比较
Li 和其他人在研究中提到，从安全的角度来看，如果温度太高，电池侧反应将得到加速。当温度接近60℃时，电池的内部材料/活性物质将分解，然后“失控”，从而导致温度。它急剧上升，甚至高达400-1000℃，导致火灾和爆炸。如果温度太低，则必须以低充电速率保持电池充电速率，否则将导致电池的锂沉积，并导致内部短路和火灾。
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从电池寿命的角度来看，温度对电池寿命的影响不容忽视。容易发生低温充电的锂切除电池将导致电池周期寿命迅速减弱到数十次，而高温将极大地影响电池的日历寿命和周期寿命。该研究发现，当温度为23℃时，剩余的80％的电池寿命约为6238天，但是当温度升高到35℃时，日历寿命约为1790天，当温度达到55°时，日历为55℃生活大约是1790天。只有272天。
目前，由于成本和技术的限制，电池热管理在使用导电媒体的使用中尚未统一。它可以分为三个主要的技术途径：空气冷却（主动和被动），液体冷却和相变材料（PCM）。空气冷却相对简单，没有泄漏风险，并且是经济的，适用于LFP电池和小型汽车场的早期开发。液体冷却效果比空气冷却更好，成本增加。与空气相比，液体冷却介质具有较大的特异性热容量和更高的热量交换系数的特征，这有效地弥补了低空冷却效率的技术缺陷，并且是乘用车优化的主要重点。计划。张·富本（Zhang Fubin）在他的研究中指出，液体冷却的优势在于它可以迅速散发热量，这可以确保电池组的温度均匀，并且适用于热量大量产生的电池组；缺点是高成本，严格的包装要求，液体泄漏的风险和复杂的结构。相变材料既具有热交换效率，也具有成本优势，并且维护成本较低。该技术仍处于实验室阶段。相变材料的热管理技术并非完全成熟，是将来电池热管理的最有希望的开发方向。
总体而言，液体冷却目前是主流技术途径，主要原因是：
（1）一方面，当前主流尼克三元电池的热稳定性比磷酸锂电池较差，并且热失控温度较低（分解温度，磷酸锂750℃，三元锂电池300℃），300℃），300℃），300℃另一方面，BYD的新应用技术（例如刀片电池和CATL CTP）消除了模块，并改善了空间利用率和能量密度，这进一步驱动了电池热管理从空气冷却到液体冷却技术。倾斜。
（2）在减少补贴的指导和消费里程焦虑的影响下，电动汽车的里程范围不断增加，电池能量密度的需求越来越高。提高了对液体冷却技术的需求提高。
（3）车辆模型正在向中高端发展，具有足够的成本预算，追求舒适性，零件的低误差和高性能以及液体冷却解决方案更符合要求。
4.2车辆空调系统
无论是传统汽车还是新的能源车，消费者都越来越多地要求舒适，驾驶舱热管理技术变得尤为重要。
在制冷方面，使用电压代替普通压缩机构冷却，并且电池通常连接到空调冷却系统。传统汽车主要使用Swash Plate类型，而新的 主要使用Swash Plate类型。该方法具有高效率，轻度，低噪声，并与电动驱动器高度协调。此外，它具有简单的结构，稳定的操作和较高的体积效率，而Swash板类型60％。
在加热方面，需要加热PTC。由于缺乏零成本的热源（例如内燃机冷却液），因此电动汽车基本上被用作具有简单结构和低成本PTC加热器的补充剂。天宗的研究指出，热泵系统可以有效地缓解电动汽车供暖带来的里程问题，并且较高的加热效率的热泵系统将来是未来的趋势。
此外，根据郭金证券的一份研究报告，据估计，到2025年，中国的热泵和空调市场将达到70.6亿元人民币，全球增长将达到147.1亿元人民币。电动汽车的热泵是汽车零件公司的全新增量市场。
4.3电动驱动和电子组件
在日益复杂的高压高压当前运行环境以及日益复杂的智能驾驶技术的背景下，电机电子控制和诸如承受低温的电子功率零件等组件对散热的需求很高，需要配备量带有其他冷却设备。
耐温度较低的驱动系统和电子组件需要额外的冷却电路保护。驱动系统：温度过高会导致运动故障和安全危害。电磁负载和电动机单芯量的持续增加导致其冷却溶液从低成本和低冷却效应空气冷却到液体冷却。半导体组件：温度过高将影响其疲劳衰老寿命。每10℃工作温度每10升，加速疲劳寿命的寿命将减少50％。通常需要放置冷却管道并将其纳入整个电动汽车的热平衡系统中。
随着ADAS功能，例如全速自适应巡航和全自动停车，其域控制器的集成增加了，并且自动驾驶芯片的功耗也增加了。对热管理的需求将从当前的自然冷却解决方案中发展，并随着冷却风扇和液体冷却而发展。散热。
驱动电动机的快速发展使耗散散热的要求更高。目前，驱动电动机技术正在向高扭矩密度和高功率密度发展。高效散热能力可以改善电动机的连续功率和连续扭矩。随着二合一，三合一和多合一的电动驱动系统的综合开发，已经提出了该系统散热能力的更高要求。此外，有效的热量耗散能力可以提高电动机的攀爬能力和加速能力，减少电动机的质量，实现铁芯的轻量级，或者增加额定功率和峰值功率，而无需增加电动机的有效质量；降低动力总成的空间量和驱动电动机的质量有效地提高了功率密度，从而降低了车辆的质量并提高车辆的性能和效率。工业和信息技术部以及国家发展与改革委员会已提出计划，以确保到2025年，乘用车电动机的电源密度将大于4 kW/kg，电动机的技术发展趋势不可避免地需要改善冷却效率。
Guo 和其他人在研究中指出，除了传统的天然冷却外，当前的驾驶运动耗散技术解决方案还可以分为三类：风冷，水冷和油冷。
（1）空气冷却技术。提供了独立的同轴风扇，以形成内部空气通道循环或外部空气通道循环，并通过风扇产生足够的空气体积，以消除电动机产生的热量。介质是电动机周围的空气，直接发送到电动机中，吸收热量，然后扩散到周围环境中。空气冷却技术的优势在于它具有简单的结构，并且不需要设计独立的冷却零件，这很容易维护和低成本。缺点是散热效果和效率不高，工作可靠性较差，而且天气和环境也很高。
为了确保足够的热量耗散需求，驱动电动机需要增加与空气流的接触面积，从而导致电动机的数量较大并增加了电动机的成本；在车辆上使用时，驱动电机的相应工作条件相对复杂，并且在各种工作条件下无法保持空气冷却。 Theheatis only air- in smalldriveor with small heat loads.
(2) Water.with air ,has heat and can the as . , has, cantake away heat,rapid, andtheand life of the motor. 。 Water is a- . Water has a largeheat and, which is cheap, non-toxic, does not aid , and has no risk of ; it can . Theis that theand of theare very ;must be added in .
new adopt water , which is tolarge-scale .the in the motor , thewill take away the heatwhen the motor is ,that the motor will be in Highrange , whiletheandof the motor, it isused in BEV drive .
(3) Oil. Oil usesoil ( oil).it isnon-, non-, non-, and good, it has noon the motor. , oil withheat hasa, and someand and oil tooil at the ends of the motor . Theare good, thepoint of theoil isthan that of water, and thepoint is lower than that of water. The oil is not easy toat lowand does not boil at high ; the of the flat wiremotor with a area at the end is more , and it can be to therotor parts; it isto theof the motor and theandthe . The and oil when the is low and.
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The of the for new is , and aretowith their fast and cost .
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In the , will and . The three-and of new have not yeta, and the of a model is still in thestage. Theideas of of are still quite . , the plan of new isis aneed and atrend. Insuch as A0, A-class orSUV, the of the arelessto the of the motor. ,it iswater-or oil-with in , it is for themotor . The cost and are. For B-class or cars, thespeed is and , the peak power andpower are , the is long, and the are harsh. The of the motor is. At this time, the oil- motor is at the same time. Theareto .
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