新能源汽車(chē)的發(fā)展，近年來(lái)在全球范圍內(nèi)愈發(fā)地被重視。新能源汽車(chē)的發(fā)展，有望解決傳統(tǒng)燃油車(chē)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。新能源車(chē)和傳統(tǒng)燃油車(chē)最大的不同在于動(dòng)力系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致熱管理及空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生巨大變化。熱泵技術(shù)在新能源車(chē)領(lǐng)域已成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，新能源車(chē)的發(fā)展帶動(dòng)傳統(tǒng)汽車(chē)空調(diào)企業(yè)快速轉(zhuǎn)型，國(guó)內(nèi)企業(yè)同步加緊布局空調(diào)熱泵系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外熱泵空調(diào)系統(tǒng)均已在多產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)裝車(chē)。


新能源車(chē)空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展概況

空調(diào)系統(tǒng)在熱管理系統(tǒng)中起著重要作用

狹義汽車(chē)熱管理是指：對(duì)所有車(chē)載熱源系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理和優(yōu)化；廣義汽車(chē)熱管理系統(tǒng)還包括空調(diào)系統(tǒng)。熱管理在汽車(chē)節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適性等方面具有重要作用。

對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)，其熱管理系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙空氣流動(dòng)系統(tǒng)以及駕駛室的空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)等。具體涉及冷卻介質(zhì)、熱交換器、風(fēng)扇、泵、底盤(pán)空氣流通、傳感器等。

對(duì)于新能源車(chē)汽車(chē)，其熱管理系統(tǒng)包括空調(diào)系統(tǒng)，除此還包括電池?zé)峁芾?、電機(jī)電控?zé)峁芾砑捌渌O(shè)備的冷卻。新能源車(chē)和傳統(tǒng)燃油車(chē)最大的不同在于動(dòng)力系統(tǒng)，前者是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，后者是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

新能源汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)與燃油車(chē)區(qū)別主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：

1、傳統(tǒng)燃油車(chē)熱管理系統(tǒng)是圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)建的（發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，座艙制暖來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱）。沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)只部分時(shí)間工作要求空調(diào)壓縮機(jī)和水泵電動(dòng)化，并且需要采用其他方式（PTC或熱泵）為座艙制暖；

2、新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池需要精細(xì)的散熱和加熱管理。相比于燃油車(chē)，新能源汽車(chē)新增動(dòng)力電池?zé)峁芾砘芈罚ㄔ黾觕hiller、電池冷卻水板、閥件、PTC等）。

新能源車(chē)空調(diào)電能驅(qū)動(dòng)，制熱方案為PTC、熱泵模式

新能源車(chē)空調(diào)系統(tǒng)由電能驅(qū)動(dòng)。對(duì)于新能源汽車(chē)（特別是純電動(dòng)汽車(chē)），既沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，也沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)余熱可以利用達(dá)到取暖、除霜的效果。通常來(lái)講，新能源車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的冷源、熱源和其他能源都來(lái)自電池。

汽車(chē)空調(diào)直接影響駕駛舒適性，對(duì)于新能源汽車(chē)來(lái)講，還影響其續(xù)航里程。根據(jù)ANL對(duì)NissanLeaf的測(cè)試，在高速公路循環(huán)路況下，當(dāng)外界溫度為20F（-6.7℃）時(shí)，調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)溫度至72F（22.2℃），車(chē)輛續(xù)航里程與不開(kāi)空調(diào)時(shí)相比下降30%；當(dāng)外界溫度為95F（35℃）時(shí)，調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)溫度至72F（22.2℃），車(chē)輛續(xù)航里程與不開(kāi)空調(diào)時(shí)相比下降4%。

目前空調(diào)系統(tǒng)制熱方案包括PTC和熱泵模式等

目前市場(chǎng)上主流的新能源車(chē)空調(diào)系統(tǒng)

（1）制冷方案：基本都采用電動(dòng)壓縮制冷方式，如?？怂剐履茉窜?chē)空調(diào)系統(tǒng)的制冷采用的是“壓縮機(jī)-冷凝器-膨脹閥-蒸發(fā)器”的制冷循環(huán)；

（2）制熱方案：主要包括PTC（液體/空氣）和熱泵系統(tǒng)等，如?？怂剐履茉窜?chē)在溫度較低或車(chē)輛起動(dòng)時(shí)采用PTC加熱方案，電機(jī)溫度達(dá)到一定數(shù)值后采用電機(jī)余熱方案，特斯拉Model-X制熱模式采用空氣PTC方案，比液體PTC方案的效率更高。

PTC：PositiveTemperatureCoefficient，泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料。

熱泵：是一種將低位熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高位熱源的裝置。

熱泵技術(shù)在新能源車(chē)領(lǐng)域已成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

PTC熱敏電阻制熱存在功耗大的缺陷。新能源車(chē)通過(guò)PTC熱敏電阻制熱，即通過(guò)電阻的熱效應(yīng)生產(chǎn)熱量，具備了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且制熱效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是存在著功耗過(guò)大的嚴(yán)重缺陷。PTC加熱方案耗能較多，對(duì)新能源車(chē)?yán)m(xù)航里程的影響更甚。

熱泵空調(diào)技術(shù)是將低位熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高位。水泵是將低處的水泵到高處，熱泵則類(lèi)似，是一種可以將低位熱源的熱能強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到高位熱源的空調(diào)裝置。熱泵系統(tǒng)中使用四通換向閥可以使熱泵空調(diào)的蒸發(fā)器和冷凝器功能互相對(duì)換，改變熱量轉(zhuǎn)移方向，從而達(dá)到夏天制冷冬天制熱的效果。當(dāng)前熱泵系統(tǒng)的類(lèi)型主要有直接式熱泵空調(diào)系統(tǒng)、間接式熱泵空調(diào)系統(tǒng)和補(bǔ)氣增焓直接式熱泵空調(diào)系統(tǒng)等。

熱泵空調(diào)相對(duì)于PTC加熱的優(yōu)勢(shì)就在于更加節(jié)能。熱泵空調(diào)方案的耗能大約為PTC加熱模式的50%。因此，從應(yīng)用層面來(lái)看，熱泵空調(diào)方案更具優(yōu)勢(shì)，但其技術(shù)要求也相對(duì)較高，特別需要解決低溫情形下室外換熱器結(jié)霜的問(wèn)題。

熱泵空調(diào)在新能源車(chē)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速推廣。當(dāng)前熱泵空調(diào)技術(shù)在新能源車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)得到了市場(chǎng)驗(yàn)證，國(guó)際主要車(chē)型包括大眾、奧迪、雷諾、寶馬、日產(chǎn)等品牌均已量產(chǎn)裝車(chē)。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)熱泵空調(diào)也開(kāi)始裝車(chē)，典型車(chē)型如榮威Ei5、榮威MARVELX、長(zhǎng)安CS75PHEV等車(chē)型覆蓋純電和混動(dòng)。

熱泵空調(diào)市場(chǎng)揚(yáng)帆起航

新能源車(chē)空調(diào)單車(chē)價(jià)值是傳統(tǒng)汽車(chē)的兩倍以上

新能源車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)制冷/制熱功能，而且要兼顧系統(tǒng)能耗，這使得其空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜程度對(duì)比傳統(tǒng)燃油車(chē)更高。新能源汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)單車(chē)價(jià)值量高于傳統(tǒng)燃油車(chē)主要體現(xiàn)在四方面：

1、相對(duì)燃油車(chē)新增零部件。動(dòng)力電池散熱回路，增加了chiller（電池冷卻器）、動(dòng)力電池冷卻水板、閥件等；座艙制暖需增加PTC或熱泵。

2、空調(diào)壓縮機(jī)、水泵電動(dòng)化，單件成本提高。

3、更高功率的電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)。動(dòng)力電池散熱回路通常與空調(diào)系統(tǒng)并聯(lián)，依靠空調(diào)制冷冷卻電池的冷卻液。高溫天氣時(shí)，空調(diào)同時(shí)為座艙和電池制冷，空調(diào)系統(tǒng)的工作負(fù)荷增大，需要更高功率的電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)。

4、電機(jī)電控散熱要求更高。電機(jī)溫度過(guò)高容易產(chǎn)生熱磁退，電子元器件在溫度過(guò)高的情況下，會(huì)出現(xiàn)性能下降或損壞的情況，故電機(jī)電控對(duì)散熱系統(tǒng)要求較高。部分新能源汽車(chē)如特斯拉model3驅(qū)動(dòng)電機(jī)已經(jīng)采用油冷方式散熱。

新能源車(chē)空調(diào)系統(tǒng)單車(chē)價(jià)值量對(duì)比傳統(tǒng)燃油車(chē)大幅提升。我們測(cè)算，新能源汽車(chē)熱管理系統(tǒng)單車(chē)價(jià)值量約為7000~8000元，較傳統(tǒng)燃油車(chē)提升約1倍。其中，新能源新能源車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)（傳統(tǒng)冷媒）單車(chē)價(jià)值量約為3950元，較傳統(tǒng)燃油車(chē)的單車(chē)價(jià)值量1610元，大幅提升。

國(guó)內(nèi)熱泵空調(diào)系統(tǒng)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?。《新能源汽?chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025）》（意見(jiàn)稿）提出2025年滲透率目標(biāo)25%。我們以此測(cè)算，2025年國(guó)內(nèi)新能源車(chē)銷(xiāo)量有望達(dá)到710萬(wàn)的規(guī)模，對(duì)應(yīng)熱管理系統(tǒng)的空間約為500億元，其中空調(diào)系統(tǒng)單車(chē)價(jià)值量約為3950元，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間約為280億元。