新能源车热管理“集成化”趋势｜特普生

一、概述新能源汽车加速渗透，汽车热管理迎来量价双升。预计2025年，全球新能源乘用车热管理市场规模将达到1087亿元，国内预计为706亿

一、概述

新能源汽车加速渗透，汽车热管理迎来量价双升。预计2025年，全球新能源乘用车热管理市场规模将达到1087亿元，国内预计为706亿元。

新能源汽车的热管理发展，我们可以划分为三阶段，总体向高度集成化的方向演进：

1 )单冷配合电加热，早期乘员舱采用蒸气压缩循环制冷和 PTC制热，电池采用空冷，各子系统独立。

2) 热泵配合电辅热，乘员舱引入热泵空调，液冷逐步成为电池热管理的主流模式，对电池与乘员舱回路进行简单整合。

3) 宽温区热泵与整车热管理一体化，通过 合理增加二次换热回路，对电池电机余热进行回收利用，提升了热泵 的环境适应能力，乘员舱、电池、电机热管理回路进一步整合。

⚪动力电池

液冷逐步替代风冷成为电池热管理的主流方案，直冷是未来发展方向。

⚪乘员舱

热泵空调渗透率快速提升，电池电机余热回收 利用、HVAC模块增加PTC辅助加热、CO2热泵空调是提高低温环境下热泵空调制热效率有效途径，预计后者是空调热管理的重要发展方向。

⚪电机电控

液冷是主流，油冷是未来趋势。最后，通过换热器与管路 连接实现上述回路的耦合。

二、新能源车热管理组成

汽车热管理的目标有两方面：

(1) 为驾乘人员提供舒适的温度环境；

(2) 让汽车各部件的工作温度处于适宜范围内。

传统燃油车的热管理系统主要包括：空调系统、动力系统(发动机+变速箱）；新能源汽车的热管理系统包括：空调系统、三电系统热管理。

从功能看，新能源汽车增加了动力电池的制热需求。

不同实现方式带来新能源汽车热管理单车 ASP 的倍增。从实现方式看，新 能源汽车与燃油车热管理的区别是:

(1) 燃油车空调的制热功能是直接利用发动机余热进行供热，无需额外热源;新能源汽车需要使用额外的热源，主流的方式主要包括 PTC 加热 和热泵等。

(2) 燃油车的空调压缩机由发动机通过皮带带动，新能源汽车需要用电 带动电动压缩机。

(3) 三电系统的温控需要额外增加相关零部件及通道。新能源汽车热管理涉及零部件更多，构造也更为复杂，据电器工业测算，单车ASP约为6410元，相比传统燃油车(2230元)倍增。

三、集成化大势所趋，热泵与液冷为当前主线

（一）整车热管理架构：向更高效的集成式系统发展

从系统架构来看，新能源汽车热管理由各子系统分散运行向集成化发展。根据热管理系统架构的分散程度，可将新能源汽车热管理的发展归纳为两个阶段：

（1）空调（单冷配合 PTC 电加热）与三电系统热管理分散运行；

（2）热泵空调与三电系统（余热回收）耦合式集成热管理。

并联系统，是热管理由分散向集成的过渡形态。

早期，由于新能源汽车油改电架构限制、零部件供应商集成能力不足等原因，新能源汽车热管理的各子系统一般采用分散架构。分散的热管理系统由于零部件和管路冗余导致成本较高，且无法对整车热管理进行统一协调管理，效率较低。随着技术的进步，部分企业采用子系统并联的方式提升集成化和热管理效率。

例如，通过在热泵系统中并联换热器来同时满足乘员舱与动力电池温控的需求（由于人体的舒适温度范围和动力电池所需的温控范围相近）。并联系统是热管理由分散向集成的过渡形态，其虽然提升了集成化程度，但电池、电机余热并得到有效利用。

集成式热管理系统可以回收三电余热降低能耗，提升热泵性能。由于热泵系统的天然缺陷，导致其在高寒环境下应用受阻，若可以回收利用电池电机余热，则能在不额外增加能耗的同时提升其性能。

耦合系统通过合理增加二次换热回路的方式，在冷却电池与电机的同时，回收余热提高新能源汽车在低温工况下的制热量。实验结果表明，余热回收式热泵空调与基础热泵空调相比，可降低系统能耗 12%-19%。

集成式热管理系统组合形式多样。集成式热管理系统会增加集成化部件，将各种阀类、泵类、换热器、传感器等核心零部件集成，节省管路及系统空间，提升热管理效率。

根据空调与电池、电机温控的不同组合，可构成不同的集成式热管理系统，余热回收式热泵在特斯拉 Model Y、大众 ID4. CROZZ 等车型上已得以应用。

（二）空调热管理：向热泵化发展

汽车空调主要目标是保障乘员的舒适性以及挡风玻璃的安全性。主要包含以下 4 种功能：

（1）采暖和制冷功能；

（2）过滤、通风和换气功能；

（3）湿度控制与调节功能；

（4）除雾与除霜功能。

新能源汽车空调朝低功耗、高性能的方向发展。根据制热方式的不同，新能源汽车空调系统的技术路线可分为单冷空调+PTC 电加热系统、热泵空调、热泵空调+PTC 辅助加热系统，随着技术的不断进步，其功耗逐渐降低，且在宽温区、极端条件下的环境适应性能力逐渐提升。

PTC 结构简单，但制约续航

使用 PTC 制热时新能源汽车续航降低近半。由于新能源汽车没有发动机参与制热，早期车企采用 PTC 加热器方案解决空调制热问题。正温度系数加热器(positive temperature coefficient，PTC) 由 PTC 陶瓷发热元件与铝管组成，具有热阻小、传热效率高的优点，但其制热时需要消耗大量的电能。从热力学角度看，PTC 制热的 COP（设备制热量与消耗功率之比）始终小于 1，冬季使用 PTC供热时，耗电量较高，严重制约了电动汽车的行续航里程。

根据(SAE)研究，采用空调制冷和 PTC 制热的能源消耗占整车能源消耗的 33%，满负荷运转时，新能源汽车续航里程将降低近 50%。

PTC 加热分为空暖和水暖加热两种形式。空暖结构简单，成本相较水暖加热更低，但存在一定的安全隐患，而 PTC 水暖的加热温度控制精度更高。采用PTC 加热会增加 PTC 加热器、电子水泵等零部件。

热泵通过热量搬运提升效率

热泵空调通过热量搬运制热，效率远高于 PTC。热泵空调的原理是使用蒸气压缩循环利用环境中的低品位热量进行制热，并通过阀件组合使空调的蒸发器和冷凝器功能对换，改变热量转移方向，进而冬天制热的需求。其不使用电能直接制热，本质是热量的搬运，因此制热的理论 COP 大于 1。

实验数据表明，当使用热泵空调代替 PTC 满足加热需求时，能耗可以降低 54%-79%，显著增加电动汽车的续航里程。

热泵空调主要通过阀件、换热器的组合等形式实现。新能源汽车的热泵空调系统主要由电动压缩机、换热器、换向阀、电子膨胀阀等构件组成，为了提高热泵系统的性能，还可添加储液干燥器、换热器风扇等辅助部件。

PTC 辅助热泵可以提升低温性能。面对严寒工况、启动过程等，传统的氟利昂类热泵制热量骤减，制热能力受限，难以满足车室供暖需求，因此进一步衍生了热泵空调+PTC 的系统形式，以提升空调的低温性能。

新能源汽车空调的单车 ASP 逐渐提升。热泵空调一定程度上解决了 PTC 能耗高的问题，而热泵+PTC 的方案又弥补了基础热泵低温效率低的缺陷，在提升热管理整体效率的同时，其单车 ASP 也有所提升。新能源汽车空调的发展趋势是高效的解决乘员舱舒适性需求，并与三电系统的精确温度管理进行深度耦合，未来将朝着更加集成化的程度发展，进一步提升效率、降低能耗。

（三）电池热管理：液冷为主，直冷前景广阔

动力电池冷却的方法主要有风冷、液冷、直冷。新能源汽车正常运行时，动力电池放电产热，温度升高。为了保证电池在适宜的温度运行，需要对电池进行冷却降温。

动力电池不同冷却方式对比

动力电池的不同冷却方式优劣：

风冷，散热效果有限，无法满足高散热需求;

液冷，散热效率高，但无法维持电池组的温度均匀性；

直冷，冷却效率高，但依赖于热泵空调的启停，且对制冷剂环路效能有所影响。

风冷结构简单，早期广泛使用。

风冷可分为自然对流风冷、强制对流风冷。由于动力电池封装在电池盒内，自然对流无法及时散热，因此实际应用较少。强制风冷利用风扇驱动空气进行循环冷却，可满足电池低充放电倍率运行时的降温需求，是一种比较成熟的主动式冷却技术。

由于风冷结构简单、成本低、便于维护，因此在早期的新能源车型或成本受限的车型上得到广泛应用。

液冷换热系数高，相较风冷能耗可降低5成以上。液冷技术通过液体介质的流动换热，分为直接与间接接触式：

直接接触式，是将电池组浸泡在工程冷却液中，利用液-气相变的潜热吸收电池热量。换热面积高，温度控制比较均匀，但冷却液存在漏液风险，且成本费用较高，目前应用较少。

间接接触式，采用泵送循环系统驱动冷却液流过电池表面的液冷管或冷板的内部通道，利用强制对流换热对电池进行降温或加热。相比于风冷系统，液冷换热系数高、冷却速度快、能耗降低 50%以上，因此当下被广泛应用。

直冷技术可进一步提高电池温控性能。

直冷是将制冷剂直接送入电池组内部进行换热的电池温控方式，能提高换热效率与换热量，使电池内部获得更均匀的温度分布，减少二次回路的同时增大系统余热回收量，进而提高电池温控性能。

比亚迪 DM-i 超级混动采用了直冷技术，将冷媒管道连接至电池包直冷板，冷媒在电池包直冷板中蒸发，由液态变为气态，达到冷却目的。

（四） 电机及其他系统热管理

电机冷却的关键在冷却能力和能耗的平衡。驱动电机的冷却方式主要有空气冷却、液体冷却、混合冷却和导热材料冷却等。不同冷却方式的冷却能力与能耗有所不同，其中液冷可以实现两者的基本平衡。

在电机发展的早期阶段，空气冷却被广泛应用。其能耗较低但冷却能力有限，只能被用于产生热量相对较少的电机。随着驱动电机功率密度越来越高，空气冷却逐渐无法满足散热要求。

液冷为当前驱动电机的主流冷却形式，有更高的比热容，更容易达到冷却效果。根据冷却液的不同，又可分为水冷与油冷。液冷可以用于功率密度较高的驱动电机，能高效、快速、主动地控制电机温度，但能耗相对风冷有所增加。

混合冷却通常用于大功率和高要求的驱动电机。混合冷却系统结合了液冷和风冷的优点，且两套系统可实现相互独立，冷却能力得到显著提高。但同时设计成本和能耗会显著增加。混合冷却的方式多用于外部空气流动较剧烈的轮毂电机，驱动电机中使用较少。

导热材料冷却多用于辅助温度控制系统。另外，还可以在电机外壳或其他结构上添加高效导热材料，提高散热能力，控制电机温度。随着材料性能的提升，该方法也将被应用到电机冷却系统中，常用导热材料的有碳纤维和不锈钢等，此方法多用于辅助温度控制系统。

其他热管理除价值量与燃油车相仿。除空调、电池、电机冷却系统外，新能源汽车热管理系统还包括电控、DC-DC、OBC、功率半导体元器件及减速器等部分的冷却，除减速器采用油冷外，其余部分目前通常采用的方案为水冷，总价值量也与燃油车相仿。

四、热管理产业链及关键零部件

1、热管理产业链及关键零部

新能源汽车热管理增量部件多，其中电动压缩机、阀类、高压管件及集成化部件等是关注重点。

相对于传统燃油车，新能源汽车热管理在空调部分增加了电动压缩机、电子膨胀阀、PTC/热泵系统、四通阀的等零部件，三电冷却系统均为新增部分。其中，换热器、冷却板等偏结构件，相对技术壁垒不高，市场竞争较激烈。电动压缩机、阀类、高压管件及集成化部件等技术壁垒相对较高，是国内厂商需要关注的重点。

电动压缩机

压缩机是空调系统的核心，是热泵空调循环制冷剂介质流动的动力来源，电动汽车的空调系统由独立的电动压缩机直接驱动。电动压缩机的主要需求是高效率、轻量化、高可靠性，技术壁垒相对较高，格局向头部集中。目前应用的主要形式为涡旋压缩机。

集成化部件

耦合系统提高了热管理的效率，但系统更为复杂。新能源汽车热管理系统包括多个制冷剂回路，这些回路又各自包括膨胀水壶、电磁阀等部件，这些部件通过管道连接，结构复杂，并且占用大量的空间。

而集成化部件有利于热管理系统的智能化控制与轻量化的发展。高度集成可以使管路的数量大幅降低有利于热管理系统的智能化控制与轻量化的发展。其中，特斯拉Model Y 车型上首次采用了八通阀，以代替传统系统中的冗余管路和阀件。

2、 本土企业有望由零部件向系统供应商进阶：

全球汽车热管理行业头部效应明显。由于汽车热管理系统涉及多学科的知识积淀，生产过程复杂，行业技术壁垒较高。外资具备一定的先发优势，并凭借传统汽车空调领域积累的经验，顺利切入到新能源汽车热管理领域。

国内厂商在零部件细分领域有所建树。相比国际巨头来说，国内热管理企业在全球热管理行业中所占份额较低，但近年来发展较为迅速，绑定客户也越来越多。

近年来，随着技术与生产水平的逐渐成熟，部分企业也通过加大研发或并购等方式掌握了局部模块的整合能力，在成本优势的加持下，获得了下游车企的部分订单。未来，随着新能源渗透率的不断攀升与国内新能源整车厂的崛起，热管理供应链有望不断向国内转移。国内厂商从零部件供应过渡至局部模块，未来有望成为集成系统供应商。

五、新能源车热管理在传感器技术应用

从新能源车热管理主要零部件图推演，与燃油车不同，新能源车主要用到温度压力传感器。

自主研制NTC芯片的温度传感器及新能源车/储能CCS盖板的特普生曾老师说：“结合我公司业务来说，我们能提供的新能源车温度管理，一是电池本身的温度管理，含电池本体温度传感器、电池冷却介质温度传感器与BMS控制板温度传感器。二是新能源车的温度管理，含电机马达温度传感器、动力电池温度传感器、刹车系统温度传感器与空调系统温度传感器等等。”

1、电池、空调、电机电控用温度传感器

“这套新能源汽车热管理架构图指引了温度传感器在新能源车电池、电机、电控上的主要应用。譬如可以用到特普生动力电池、空调系统、电机电控等等温度传感器、线束及CCS。”

当新能源车电池内部产生的热量超过散发到周围环境的热量时，热失控就开始了。是什么导致电池过热导致热失控？——环境温度失控！电池温度失控！浮充电压 失控！过度充电失控！

新能源车的热失控预防需要三管齐下的方法：第一、从一开始就防止失控，通过材料改性提高抗TR性能，从源头防止失控。第二，识别电池内是否或何时发生热失控。第三，阻止失控扩散到电池组的其他部分。

无论如何，通过两种方法阻止电池热事件发生——主动和被动热管理系统。

热管理依赖于将电池组保持在最佳温度的冷却系统。当电池在充电和放电的过程中开始升温时，主动热管理系统会使用空气货带有传统汽车冷却剂货制冷剂的冷却板从电池中提取热量，以降低温度。被动热管理系统侧重于防止热失控的后期阶段。被动系统（隔热罩或隔热材料）不是让受热的电池保持凉爽，而是阻止过多的热量从单个的电池传递到电池组其余部分并继续进行连锁反应。

动力电池只要是在一定的温度区间内工作，是有助于新能源车实现最佳能源效率，所以要做到实时甚至“预感”电池温度，在多处测量电池温度（电池本体、冷却液、BMS板）防止出现局部过热的现象，如何获取温度情况？温度传感器在此中的首发作用不言而喻。

此外，电机电控冷却循环管路、新能源车PTC加热、空调压缩机制冷，保持新能源车这些最佳性能运行，就需要对其系统进行持续监控。无论 新能源车 的电池组热管理系统如何，传感器在阻止热失控扩散方面都发挥着关键作用。

2、四大最重要泄漏用到温度传感器

“大家常说的车内外环境温度监测、后视镜初雾及室外温度监测、车内座垫及方向盘温度监测、汽车逆变器温度监测、汽车空气流量传感器及其他车载（冰箱、空调、功放）温度监测，也用到温度传感器。一些应用的说法与上面其实是重复的，一些应用下面我来说说。”

在监测新能源车的电池健康状况时，泄漏检测是绝对必要的车辆是在充电还是在路上。任何形式的泄漏都可能直接影响电池或将其温度保持在合适范围内以获得最佳性能的系统。

新能源车电池组中需要监测的最重要泄漏有四个地方：

1.液体冷却剂：

冷却剂不是像内燃机那样通过发动机缸体循环，而是在电动汽车的电池组、逆变器、驾驶室，甚至可能是电机周围的闭环中循环，以将温度保持在 15-45°C 的合适范围内。热管理系统允许电池、逆变器和电机正常运行而不会过热和触发功率限制模式或关机。

这里检测所需的传感器：冷却液液位传感器、冷却液泄漏传感器和冷却液温度传感器。

2.制冷剂：

虽然所有带有空调系统的电动汽车都使用制冷剂来保持乘客空间凉爽，但一些制造商使用相同的系统来控制电池组温度。使用热泵系统，基于制冷剂的电池冷却有两种形式：可以直接，其中来自车辆空调系统的制冷剂流过电池组内的一系列冷却板。也可以间接，其中车辆的冷却液流过由制冷剂冷却的板。

这里检测所需的传感器：压力传感器、温度传感器、二氧化碳（R744）传感器。

3.绝缘油：

介电油冷却是一种应用前景广阔的新型电池组热管理系统，具有出色的电池组温度控制。在电池组内部，电池浸没在绝缘油中，绝缘油在整个装置中形成闭环循环。这种油——一种工程导热流体——不仅能使电池保持凉爽，还能抑制热事件。

这里检测所需的传感器：油位/质量/介电传感器，油温传感器。

4.电解质：

在监测新能源车的电池健康状况时，测量是否存在电解液泄漏有助于确定电池组内的电池是否因老化或其他压力条件而出现故障。这些泄漏通常只会发生在电池外壳内，无法在车辆外部观察到，因此必须使用电池组内的传感器来检测此事件。

检测所需传感器：电解液泄漏检测传感器。

六、新能源车热管理与传感器应用营销管理

1、在传感器销售渠道上应用

传感器应用很广，但是每个应用的天花板又比较明显。公司的销售团队，要判断这些客户，是不是自己公司的产品方向与优势，也要判断团队是不是深耕细作这个产业。

如果是精耕细作，那就搭建这个“行业应用销售小组”，梳理这些涉足的厂家客户名单及其区域布点，深耕这个行业。一旦深耕这个行业，产品研发、生产制造、销售渠道、客户资源的切入，顺理成章，豁然开朗，容易建立起对公司、对自己都是双赢的战略合作客户共享关系！

以过往的经验来看，优秀的传感器销售代表，必须做到且不止这四点：

1.公司背书显实力；

2.方案与沟通内容显专业；

3.案例细节显效果；

4.会面畅谈显信任”

面对ToB营销模式的客户，销售代表要清楚“高客单、数量少、强关系、长服务、能复购”的客户特点，也要清楚“决策链长、产品功能与客户需求沟通复杂、产品要定制开发”的重难点，要找到双方开始合作的信任预期。

2、在传感器营销推广上应用

线下推广这个行业的传感器，要把他归纳到这个行业大类。借助这个产业的专业论坛、展会与协会组织。

线上推广这个行业用温度传感器，主要方式是内容营销。搭建提高客户信任的PC站、微信号是基本功，更少不了客户总经理、工程师、采购利用搜索引擎来“人找货”的守株待兔，也就是说，涵盖百度、知乎的内容营销是传感器品牌的推广大盘。

七、新能源车热管理在投融资应用

1、新能源车投融资

新能源车热管理发展史，告诉了我们：新能源车热管理从简单模块到系统工程，带来了从0-1的突破。产业链都将受益，重点关注 三花智控、克来机电、银轮股份、拓普集团、奥特佳。

在压缩机上，对标马勒、法雷奥、空调国家、电桩、三电、翰昂等国际品牌，国内产生了松芝、华域、奥特佳等国产品牌。

在电子水泵上，对标伟巴斯特、博世、皮尔博格、斯飞乐和大陆等国际品牌，国内产生了三花智控、富奥股份、湘油泵、飞龙股份等国产品牌。

从技术壁垒上看，阀、CO2管路、压缩机更胜一筹。从格局上看，国内阀、CO2管路优秀企业更有竞争力。

2、储能热管理投融资

储能热管理行业的参与者，根据技术路线来源分为两大类，第一类即风冷技术，大部分是以前空调相关的公司，包括精密温控（如英维克、申菱环境、朗进科技）、汽车空调热管理者（松芝股份、奥特佳、三花智控、银轮股份）；第二类即液冷技术的公司，之前的业务是工业冷却相关者，如同飞股份、高澜股份。新能源公司能够凭借储能电池与热管理系统的一体化设计获得更好的性能，并凭借电池的市场占有率稳定热管理系统市场。另一方面，温控设备公司有更深厚的技术积累和规模优势，可能在成本和行业标准上取得优势。