汽车恒温系统(【技术分享】新能源汽车热管理技术架构及发展趋势)

来源：Meyes 雪球

一 、新能源车热管理功能架构及趋势

新能源车热管理系统技术迭代的目的在于实现各回路热量与冷量需求的内部匹配，能耗最优，降低电 池能耗实现制冷与制热功能；纯电动车型的热管理回路主要包括汽车空调回路（驾驶舱热管理回路）、电池热管理回路，电机热管理回路。

其中，空调制暖回路可以通过 PTC或热泵产生热量、空调制冷回路可以 产生冷量；电池热管理回路可产生热量，但在不同情况下既需要被制冷又需要被制热；电机热管理回路可产生热量，主要需要被制冷。如果我们按照热量与冷量的供给和需求角度去划分各个回路： 热量供给方：空调制暖回路、电池热管理回路、电机（或电驱动）热管理回路； 冷量供给方：空调制冷回路； 热量需求方：驾驶舱、电池热管理回路； 冷量需求方：驾驶舱、电池热管理回路、电机热管理回路。

热管理系统升级可提升新能源汽车整车续航里程和车主驾驶体验。

1）高效的热管理技术能够降低整 车能耗，在不增加动力电池容量的情况下提升续航里程。同时，汽车空调系统能够通过调节 PTC 功率或者 热泵功率保持汽车座舱恒温，使得乘客体感温度舒适；

2）通过对热管理回路结构差异、零部件增减量拆 分来看，新能源车热管理系统单车价值量可达 5000-10000 元（含热泵），显著高于传统燃油车一般不高于 2500 元的价值量。随着热管理技术、集成化程度、冷媒介质等解决方案升级，有望驱动热管理单车价值量提升。

通过分析梳理热管理技术解决方案迭代变化历史，我们发现行业在加速成长期具备二大特征： 第一，目前国内主流主机厂已完成热管理基本功能实现，但热管理技术仍在不断创新和迭代

。

通过梳理特 斯拉、丰田等强势主机厂和三花、银轮等热管理厂商的技术路线，我们认为热泵空调及集成控制等技术迭代方向明确。

目前，领先的主机厂的电机热管理、电池热管理和座舱热管理均已衍生出了第二代、三代技术，且每一代技术对于软件和硬件的集成要求都更高。以电机热管理的主动液冷技术为例，为了快速冷却电机，车载电脑需要根据预设程序调节回路中冷却液流量大小，并可根据电池包热量决定是否通过四通阀 将电池回路和电机回路进行串联，以实现更高效的集成热管理控制。

我们认为，新能源汽车热管理方案的技术趋势是通过集成或改变各回路的连接方式等方式，实现各热管理回路内部能耗最优，尽可能减少对于 电池能耗的依赖。

第二，主机厂主导热管理解决方案开发，定制化特征显著；政策层面无明确热管理技术路线指引；通过整理工信部、市场监管总局等监管部门的政策，我们发现国家政策对技术指引较少，主要聚焦于新能源整车及电池安全上

。

目前，国家多部门先后出台政策以防控电池在极端情况下发生自燃、爆炸现象。但是，并没有对具体热管理技术路线做出指引要求。以热泵技术为例，目前欧洲等国出于环保要求禁止使用 R134a，但并没有确定未来进一步的冷媒路线（CO2 或 R1234yf）。

在热管理技术层面，特斯拉在 Model S/X/3/Y 四款车型中先后迭代出了 3 个版本的技术路线；分别在电机余热回收、大型集成式控制阀、电机堵转技术、整车热管理标定和智能热管理算法方面拥有极强的技 术积累。

通过比较特斯拉和国内各家主机厂商技术差异，我们认为以 Model Y 为代表的特斯拉第三代技术 在能耗管理和热控制方面具有卓越的优势。

相较之下，国内主机厂和热管理厂商仍停留在电机余热回收阶段（特斯拉第一代技术），2021 年热泵渗透率仅约二成，尚未大规模量产大型集成式控制和智能热管理算法等解决方案。

特斯拉 Model Y 是新能源车热管理技术集大成者。2010-2019 年新能源纯电动热管理技术仍然处于实现基本功能阶段，技术仍在频繁迭代（集成化），同时类似于冷媒技术升级等技术趋势尚未明确，行业竞争格局尚未完全定型（各供应商基于自身优势产品逐步扩展热管理其余环节产品）。

2020 年特斯拉 Model Y 开辟了新能源车热管理解决方案新标杆，2021 年比亚迪及华为等跟进推出新型高效解决方案，对于其技术路线的分析有助于梳理技术发展路径以及前瞻预判技术趋势：

1）技术特点一：大型集成式八通阀。将热泵空调系统和电机、电池热管理回路动态地结合在一起，实现 电机余热回收，减少管路用量，节能降本；

2）技术特点二：采用 R1234yf 冷媒的多功能热泵。基于 R1234yf 的热泵通过回收热管理回路中的余热，同时辅以低电压加热器并采用冷媒再循环技术，加强了低温环境下热管理回路的制热量和制热效率，提升续航，改善车主体验；

3）技术特点三：电机油冷。在 Model 3 的系统中，特斯拉加入油冷模块来辅助冷却，大幅提高热管理效率，满足电机的高功率运行的冷却要求。

二、热管理技术路线研判

2.1 热泵空调普及大势所趋

新能源车辆续航里程一直是重点关心的问题，而目前电池能量密度提升遇到瓶颈，因此降低整车能耗 尤为关键。热泵系统相对于 PTC 空调的优势非常明显，在冬天能够极大降低整车能耗水平，从而大幅提升 续航里程。而国内大多数厂商迟迟不搭载的主要原因是：

（1）技术不达标，在冬天无法解决制热效率和制 热量低、蒸发器结霜的问题；

（2）成本原因，热泵平均会提升 1000-2000 元的单车价值量，A00 级 EV 搭 载意愿较低；

（3）政策原因，国内不少主机厂还在等待国家给出冷媒的技术路线指引，少部分开始主攻 CO2 介质。

但是，从特斯拉 Model Y 上，我们可以发现通过使用电机余热回收、电机堵转技术、压缩机与鼓风机余热利用等技术，特斯拉完美解决了低温下热泵系统 COP 较低、制热量不足的问题，并且在-5℃-5℃区间 内室外蒸发器不结霜。

所以，在可见的将来，随着技术上的突破和政策的明朗，热泵空调将会因为其出色 的 COP 比例而被更多主机厂使用，所以我们预计对于售价在 15 万元以上的新能源汽车而言，热泵系统将 成为标配；同时，随着成本的降低，热泵系统有望被售价更低的 A00 级 EV 所搭载。

2.2 集成化应用加速渗透

比亚迪海豚使用一体化热管理技术。海豚是配置 e 平台 3.0 架构首款车型，其一体化热管理（冷媒介 质）技术是以热泵电动空调压缩机为基础，一体化热管理控制模组为核心，对产生的“冷量”或“热量” 再分配至不同需求单位（驾驶舱、刀片电池、电驱动等），比亚迪对冷媒回路进行了大规模集成，极大降 低冷却液回路的复杂度。

2.3 局部降本增效延续

高压快充技术路线下，电池热管理技术升级。2022 年 6 月 23 日宁德时代发布麒麟电池热管理技术，通过 水冷系统结构设计优化适应新能源车高压快充（大电流充放电，缩短充电时间）热管理要求，导热性能提升 50%。

2.4 环保推动空调冷媒升级

环保推动空调冷媒升级，第四代冷媒加速渗透。使用 R1234yf 冷媒的热泵可兼容现有热泵零件，成本 更低，但冷媒专利仍在保护期；R744（二氧化碳）冷媒热泵空调零下 20 度制热效果更优，但成本更高。

大众 ID.4 CROSS 车型的高配版可选装 CO2 热泵空调：二氧化碳气体本身成本小，但更新热管理零件 成本高。大众 ID.4 二氧化碳热泵选装包价格需要 9000 元，包括加厚的空气压缩机以适应二氧化碳冷媒运行中的高压力，同时采用高压阀件（防泄露）来确保长期运行中的可靠性问题。

三、产业链分析

从趋势层面，新能源车热管理行业进入 2.0 时代，供应链扁平化，提效、降本及响应是核心驱动力：

1）技术层面：热泵空调+集成控制等技术升级已成为主流趋势，尤其 2020 年特斯拉 Model Y 车型量产 加速了热管理解决方案的迭代周期及应用普及，当前时点行业技术迭代仍在延续；

2）空间层面：2021 年是全球新能源车高速成长元年，国内销量同比增长 165%，渗透率达到 13.4%；叠加热管理解决方案升级导致的单车价值量提升，热管理市场空间快速扩充；预计 2021-2025 年国内市场空 间分别达 173/301/401/502/606 亿元，同比分别增长 199%/74%/33%/25%/21%。

3）格局层面：2021 年行业空间快速扩充，主机厂上量后主动开发 B 点供应商需求，拓普、盾安等行业 新进入者加大布局。

当前新能源车热管理产业链分工较为清晰，主机厂主导系统设计及软件控制，Tier1 的核心竞争要素在于底层零部件的自研自制能力。燃油车热管理系统简单、供应链成熟：主机厂直接向空调系统厂商（法雷奥、电装、瀚昂等）采购总成；新能源车热管理系统更复杂，主机厂主导系统设计开发，三花等原先 Tier2 升级为 Tier1，这主要因为：

1）技术差异性：热管理系统解决方案持续升级，主机厂需要具备 know-how，原 Tier1 总成商难满足需求；

2）快速响应：新能源新车型研发周期缩短，主机厂直面零部件供应商更为高 效；

3）降低成本：零部件厂商作为 Tier1 直供，供应链分散有利于主机厂提升议价能力。

国内 Tier1 有望凭借快速技术迭代及成本领先等优势逐步确立全球领先地位。目前，国内各家热管理 零部件厂商均拥有各自的核心技术：三花智控产品组合、技术创新等优势占据领先优势，银轮、奥特佳、松芝股份、克来机电分别在热交换器、压缩机和管路环节具备较强技术储备。在国际热管理市场上，日系、韩系热管理厂商凭借深厚的积累牢牢把控着丰田、现代等主机厂商的供应渠道；美系、德系的传统热管理 巨头也正同海外各主机厂共同开发，希望以此加速切入新能源汽车热管理市场。