新能源汽车热管理行业分析-家电第N成长曲线
新能源汽车热管理行业分析-家电第N成长曲线
前言：空间巨大的新能源汽车热管理
相比传统汽车，新能源汽车热管理系统更复杂，新增电池、电机及电子部件等冷却需求。传统汽车热管理系统主要包括两部分：发动机冷却系统和汽车空调系统。新能源汽车由于发动机、变速箱等部件变成了电池电机电控和减速器，其热管理系统主要包括四部分： 电池热管理系统、汽车空调系统、电机电控冷却系统、减速器冷却系统。新能源汽车热管理系统按冷却介质分类主要包括液冷回路（电池及电机等冷却系统）、油冷回路（减速器等冷却系统）及冷媒回路（空调系统），涉及零部件包括控制部件（电子膨胀阀、水阀等）、换热部件（冷却板、冷却器、油冷器等）与驱动部件（压缩机、电子水泵、油泵等）。
由于新能源汽车热管理系统更加复杂，所需核心零部件价值量更大，整体单车价值预计可达7000元以上，相比传统汽车大幅提升。传统燃油车热管理系统主要包括发动机冷却系统和汽车空调系统，单车价值预计在2000元左右。目前新能源乘用车热管理系统设计差异较大，表现为
微型（A00级）因车型偏低端、电池带电量少及电驱动功率小，电池与电机冷却方式多采用风冷，导致这类车型热管理系统单车价值与燃油车接近；但紧凑型及以上级别（A/B/SUV级等）车型零部件冷却方式已逐渐采用液冷，该类情形下新能源乘用车中的单车价值量预计可达到7000元以上。
主要增量包括以下几点：1）电池热管理系统为从0到1的增量，液冷模式下价值量预计达2000元；2）压缩机产品升级和新增PTC加热器，新能源空调系统价值量预计接近5000元；3）电机及电子部件等冷却系统也带来一定价值量的提升。此外，纯电动汽车目前主要采用PTC加热器进行冬天采暖，如果采用更高效的热泵技术，相比目前价值量还有明显提升。
2021年全球新能源车销量607万台，同比+104%，参考长江电新团队测算，2025年全球新能源汽车销量有望达2500+万台、对应2021-2025年复合增速为+43%，假设热泵覆盖率70%左右，2025年新能源车热管理规模达到2000亿元以上，行业空间巨大。在巨大空间的吸引之下，家电整机企业和上游零部件企业向新能源汽车热管理渗透的例子不胜枚举，通过企业自身在资金、生产、技术等方面的积累，发掘“第N成长曲线” 的可能性。那么这些“多元化转型”企业在热管理领域的竞争力如何，我们将继续讨论。
电池热管理和空调系统为热管理核心
电池热管理重要性突出，液冷为主流
电池热管理对电池的性能和使用寿命影响大，重要性突出。锂电池最佳工作温度范围约20-30℃，低温时电池容量较低，充放电性能差；高温时电池循环寿命会缩短，过高温度工作甚至有爆炸等安全问题。此外，电动汽车动力电池组是由多个电池单体通过串并联方式组成，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各电池单体所产生的热量会互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命将大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无法正常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度范围内工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。
电池热管理系统根据提供的能量来源不同可分为被动式和主动式两种冷却方式，其中被动式冷却是指利用汽车行驶环境的方式进行电池组冷却；主动式冷却则可根据电池工作需要，利用组装在系统内部的空调元件包括蒸发器、冷凝器、PTC加热器等，在低温时提供热源进行加热或在温度较高时提供冷源进行散热。而如果根据传热介质的不同，电池热管理系统可分
小鹏汽车上市为风冷、直冷与液冷。
风冷模式：以低温空气为介质，利用热的对流，降低电池温度的一种散热方式，分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。该技术利用自然风或风机，配合汽车自带的蒸发器为电池降温，系统结构简单、便于维护。缺点在于其与电池壁面之间换热系数低，冷却速度慢。风冷在电动乘用车有所应用，代表车型如日产Leaf、北汽EC系列等。
直冷模式：采用空调系统制冷剂（R134a等）对电池系统“直接冷却”。制冷剂经冷凝器后形成两个分支，一路进入汽车的蒸发器用于乘员舱的冷气供应，另一路经过膨胀阀形成低温低压的液体与电池组内部的冷却板进行热交换，将动力电池内部的热量带出，最后从两路分支出来的制冷剂又汇合到电动压缩机开始新一轮的循环。该方案管路较长，制冷剂用量大，成本高，目前使用相对较少。
液冷模式：以冷却液（乙二醇与水等混合物）作为介质形成独立冷却回路，通过液体对流换热，将电池产生的热量带走，降低电池温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著，同时，热管理系统的体积也相对较小。液冷系统形式较为灵活:可将电池单体或模块沉浸在液体中，也可在电池模块间设置
冷却通道，或在电池底部采用冷却板。液冷相对直冷成本更低，冷却效果也优于风冷，是目前最常见的动力电池主动冷却方式。
空调系统聚焦高效制热，热泵为趋势
汽车空调系统是汽车系统重要部分，主要功能涵盖了制冷、取暖、通风及空气净化等，主要部件包括压缩机、冷凝器、贮液器、膨胀阀、蒸发器、风扇和管路等。其工作原理是：制冷剂在压缩机的作用下循环流动，在发动机舱的冷凝器由气态液化为液态，放出热量；而在车内由液态蒸发为气态，吸收热量，从而降低车内的温度。新能源汽车空调系统相比传统燃油车更加复杂，主要体现在：
燃油车空调系统直接采用发动机驱动压缩机工作，而纯电动车因不具备发动机只能采用电能驱动电动压缩机工作（类似家用空调），国内涡旋式电动压缩机售价约1300~1600元/套，远高于燃油车300~600元/套售价；燃油车空调与发动机在制冷过程中相对独立，而电动车电池冷却系统一般需要空调系统提供冷源，电池系统冷却液与空调系统制冷剂经过电池冷却器进行换热；燃油车空调系统多以发动机作为热源，采用水泵驱动水循环制热，电动车目前多采用PTC（热敏电阻）电加热，未来出于节能要求将逐渐转向更复杂的热泵空调。
首先从压缩机对比来看，由于动力类型的变化，电动汽车空调系统使用的压缩机必须采用涡旋技术，且价值量相比传统压缩机有明显提升。传统燃油汽车发动机提供驱动力，通过离合器的作用带动开启式空调压缩机工作；而新能源汽车能量来源为锂电池，采用电机驱动，驱动方式的改变使得传统的利用皮带传递发动机功率的开启式压缩机型式已不再适宜，而电动涡旋式压缩机主要采用全封闭或半封闭结构，电机驱动与涡旋泵体安装在同一壳体内，结构紧凑，安装方便，可靠性高，广泛适用于纯电动、混合动力乘用车的空调系统中。电涡旋压缩机由涡旋式压缩机、驱动电机以及控制器组成，由于电涡旋压缩机比传统压缩机多了驱动电机以及控制器，成本的增加以及结构的复杂带来了单价的明显提升，由传统压缩机的500元左右提升至电涡旋压缩机的1500元左右。