新能源汽车热管理行业需求及发展趋势是什么？

新能源车热管理单车价值提升。

1.新能源车热管理单车价值提升显著，创造增量需求

新能源汽车热管理产生增量需求，行业发展迎来新机遇。汽车的热管理 系统主要由空调系统和零部件温控系统组成，前者负责调节座舱内的环 境温度，后者主要用于控制动力系统温度。新能源汽车的座舱热管理和 零部件（含电池）热管理存在增量需求，单车零部件数量、价值量均大 幅超过燃油车。随着新能源汽车渗透率不断提升，叠加热管理系统平均 单车价值量的提升，汽车热管理行业的未来空间有望持续增长。

纯电新能源汽车没有发动机，空调制热需要额外配备热源。燃油车利用 发动机余热制热，而新能源汽车需要另配备热源，主流方案包括 PTC 和 热泵空调系统。PTC 系统利用电阻的热效应产生热量，热泵系统使用多 通阀，灵活组合运用蒸发器和冷凝器的功能，制热并输送到乘员舱。空 调制冷功能的改变较小，燃油车通常采用机械式驱动的压缩机，新能源 汽车的主要差异在于改用了价格略高的电动压缩机。

三电系统和芯片需要控制温度，热管理零部件多于燃油车。新能源汽车 的电池、电机和智能化芯片都有温度控制需求，设计复杂化，散热器和 管路等零部件数量增多，推动价值量提升。燃油车零部件系统的热管理 主要指发动机制冷+变速箱制冷，零部件数量较少，系统设计相对简单。

新能源汽车动力电池温度敏感，是热管理系统重点调节对象。环境温度 对锂电池影响很大，锂电池存在最佳工作温度区间，例如大众 MEB平台设置动力电池恒温为 23℃。低温时电池内阻增大，电池容量迅速衰减， 池充放性能都会下降，还可能低温析锂生成锂枝晶，损害电池的循环寿 命。高温时可能出现热失控，导致车辆起火。解决方法是实时监测电池 温度，并通过散热/加温进行温度调控，因此需要配备传感器、导热管/ 板、膨胀阀、多通阀和水泵等零部件。新能源汽车采用高速电机，需配备水冷或油冷散热。汽车驱动电机转速 超过 10000 rpm运行过程本身产生大量热量，随着温度升高，内部电 阻增加，电机功率下降，甚至烧毁。因此需要配备水冷系统或采用油冷 电机，并且需要通过控制系统持续监控电机温度。

汽车提升智能化算力，AI 芯片亦有散热需求。新能源汽车普遍追求更高 的智能化水平，为智能驾驶和智能座舱配备大算力智能化芯片，CPU、 GPU 和 NPU 等芯片工作过程大量发热，而半导体和铜导线的热胀冷缩 幅度不同，温度过高会损坏集成电路。因此，未来越来越多的高阶智能 化车型可能将为芯片配备风冷、水冷或凝胶散热零部件。

2.集成化+热泵空调，新能源车热管理两大发展趋势

2.1.热管理系统集成化，温控功能追求降本增效

新能源汽车热管理系统升级优化，集成设计已成为明确方向。新能源汽 车整车热管理系统复杂化，零部件数量远多于燃油车，各类管路、阀类 需要重新设计优化。目前热管理系统集成化设计已经成为一项明确趋势， 有助于节约零部件用量、节省车内空间，可以兼顾温度调节性能、能量 利用效率和车辆制造成本。 集成化热管理系统在热效率、空间利用率、成本方面具有优势。燃油车 的热管理系统回路短，各回路相对独立，而新能源汽车的回路增多，平 均里程更长，集成化设计的重要性显著提升。集成化设计将各个热管理 子系统彼此相连，形成统一协调的整体，在控制系统的协调下循环高效 利用热能，有助于增长续航里程。集成化设计还有助于减少零部件用量， 更少占据车内空间，降低车辆制造成本。

集成化热管理系统难点在于设计，多家重点品牌推出了自研方案。集成 化设计需要合理排布、组合大量零部件，包括泵、阀、换热器、散热器、 压缩机、容器和大量管路，方案的开发周期长，可靠性要求高。目前特 斯拉、比亚迪和华为等头部企业均推出了自研的集成热管理系统：特斯拉 Model Y 车型采用了第四代热管理系统，该设计方案以高度集成 为特征，通过八通阀岛集成了多条回路和十余个零部件，单套系统可以灵活切换 12 种温度控制模式。该热管理系统当中还采用了一项名为 “Superbottle”的专利技术，集成了高压空压机，蓄能器，冷却液膨胀 水箱、冷凝器、两个水泵、切换阀、散热器和多合一电子控制器，节省 了车内空间，并降低了制造成本和后期维护成本。

比亚迪 E3.0 平台基于冷媒介质的一体化热管理系统也是高度集成的设 计，该方案包含一个多通阀岛，将多条冷液回路和多数控制组件（6 个 截止阀、3 单向阀和 3 个电子膨胀阀）进行了融合。华为 2021 年发布的新能源汽车热管理系统 TMS，也属于集成化的热管 理设计，将压缩机、储液罐、水阀、电子阀等 12 个主零件融合一体， 实现管路数量降低 40%，部件数量降低 10%，装配工作量降低 60%。 此外，TMS 还将原本分散式的多个热管理 ECU（电子控制单元）融合 进单个 EDU，热管理控制系统设计更加简洁。国内造车新势力企业也在热管理集成化方向上积极推进。国内造车新势 力也公布了类似的集成化热管理设计，在小鹏 P7、P5 和 G9，以及零跑 C11、C01 等车型上已搭载多合一集成化的热管理零部件。

2.2.热泵空调比PTC节能，增加新能源汽车续航里程

乘员舱和电池的制热工况下，热泵空调比 PTC 空调更节能。PTC 空调 制热能耗较高，热泵空调制热原理不同于 PTC，有助于节约能耗，提升 新能源汽车续航里程。热泵空调系统 COP 值可达 2~4（1kW 的电力可以 产生 2~3kW 的制热效果），而 PTC 制热 COP<1，意味着同等制热效果 下，热泵系统更加节能。差异产生的原因是热泵系统与 PTC 电阻制热原 理不同，热泵系统利用蒸发吸热，液化放热的热力学原理，通过低沸点 的冷却液吸收外部热量，再利用通过压缩机制取高温热能，协调输送车 内外环境热量，实现更节能的制热。热泵空调在极低温度环境的制热速 度可能略慢于 PTC，因此有些车型采用了热泵+PTC 组合，在制热的不 同阶段灵活启用热泵或 PTC，可以兼顾制热速度与能耗。

多家新能源品牌发布热泵车型，热泵空调有望加速渗透。多家品牌已发 布配备热泵空调的设计，包括特斯拉第四代热管理平台、比亚迪 E3.0 平台等，吉利旗下 smart 精灵#1 高配版本配备了热泵空调，中配版本也 可以选装热泵，更长续航成为了该车型的宣传亮点。随着比亚迪海豚、 元 Plus 和小鹏 P5 等 10~20 万元车型的上市，搭载热泵空调车型售价区 间进一步下探，我们认为热泵将在主流价格区间加速渗透，加快替代PTC 空调，有望成为未来新能源汽车的主流选择。特斯拉为 Model Y 和 2021/2022 款 Model 3 配备热泵空调，相比 PTC 空调版本，新款续航改善效果显著。对比同为长续航版的 2020 款 PTC 空调 Model 3 和改款后热泵空调 Model 3，后者综合续航增长了 31 英里 （约 50km），同比提升 9.6%，续航改善效果显著。

比亚迪 2021 年推出 E3.0 平台，搭载宽温域高效热泵成为亮点。根据公 司公布的官方数据，热泵系统可以将车辆冬季续航里程提升高至 20%。 比亚迪 E3.0 的客舱额外配备了一个风热 PTC，用以弥补热泵的短板，实 现宽温域调节，在寒冷和高温环境都可以保持较低能耗。我们认为未来 热泵+PTC 的组合方案将被广泛采用，原因在于两种零部件之间存在优 势互补关系，可以兼顾快速制热+在多种环境下的低能耗。