xEV熱管理研究：向多通閥+熱泵+液冷一體化熱管理系統(tǒng)發(fā)展

佐思汽研發(fā)布《2024年新能源汽車熱管理系統(tǒng)行業(yè)研究報(bào)告》。

新能源汽車熱管理系統(tǒng)從分散式到集成式，進(jìn)而向智能化發(fā)展演進(jìn)：

分散式熱管理系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單但效率較低，電池、電機(jī)電控和空調(diào)系統(tǒng)回路彼此獨(dú)立，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但能量利用效率低，集成度也較低；

集成式熱管理系統(tǒng)：通過多通道閥門或管路連接各個(gè)系統(tǒng)，通過利用多通道閥門或管路，將各個(gè)系統(tǒng)的回路連接起來，形成一個(gè)大的循環(huán)回路，提高了能量的利用效率；

智能化熱管理系統(tǒng)：未來的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)熱管理系統(tǒng)功能一體化、結(jié)構(gòu)模塊化、控制智能化，以達(dá)到整車能耗最低和能量最優(yōu)分配。

新能源乘用車熱泵系統(tǒng)搭載分析?

目前在售新能源乘用車（EV&PHEV&REEV）共368款車型，包括純電動(dòng)（EV）乘用車車型240款，插電式混合動(dòng)力（PHEV）乘用車車型106款，增程式混合動(dòng)力乘用車車型22款。從車型的熱泵搭載情況看，純電動(dòng)乘用車熱泵車型占比達(dá)到47.5%，插電式混合動(dòng)力乘用車熱泵車型占比為6.6%，增程式混合動(dòng)力乘用車熱泵車型占比為4.5%。

2024年1-6月中國新能源乘用車熱管理系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)（按搭載車型數(shù)量）

來源：佐思汽研《2024年新能源汽車熱管理系統(tǒng)行業(yè)研究報(bào)告》

2024年1-6月共銷售新能源乘用車（EV&PHEV&REEV）468.9萬輛，全系標(biāo)配熱泵系統(tǒng)的車型銷量占比達(dá)到31.3%，中高配車型配置熱泵系統(tǒng)銷量占比6.4%，未裝配熱泵系統(tǒng)而使用PTC系統(tǒng)的車型銷量占比為62.3%（其中，1.3%左右的車型可升級選裝熱泵）。

2024年1-6月中國新能源乘用車熱管理系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)（按車型終端銷量）

來源：佐思汽研《2024年新能源汽車熱管理系統(tǒng)行業(yè)研究報(bào)告》

從2024年1-6月中國純電動(dòng)（EV）乘用車（裝載熱泵車型）價(jià)格區(qū)間可以看出，20-25萬區(qū)間車型銷量達(dá)到58.6萬輛，占純電動(dòng)乘用車總銷量的37.6%；10-15萬區(qū)間車型銷售量排名第二，達(dá)到35.4萬輛，占純電動(dòng)乘用車總銷量的22.7%；15-20萬區(qū)間車型銷售量排名第三，銷售量達(dá)到20.7萬輛，占純電動(dòng)乘用車總銷量的13.2%。

裝載熱泵系統(tǒng)的純電動(dòng)乘用車總體售價(jià)較2023年有所下降，主要是因?yàn)樾履茉闯擞密噺S商價(jià)格戰(zhàn)，并伴隨熱管理系統(tǒng)國產(chǎn)化，系統(tǒng)成本持續(xù)降低。

2024年1-6月中國純電動(dòng)乘用車熱泵系統(tǒng)裝配量（分車型價(jià)格區(qū)間）

來源：佐思汽研《2024年新能源汽車熱管理系統(tǒng)行業(yè)研究報(bào)告》

主機(jī)廠熱管理系統(tǒng)采取多通閥+熱泵+液冷方案

隨著新能源汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，熱管理系統(tǒng)也在持續(xù)創(chuàng)新和完善。例如，一些先進(jìn)的熱管理系統(tǒng)采用了更加智能化的控制策略，能夠根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)整散熱強(qiáng)度；同時(shí)，新材料和新技術(shù)的應(yīng)用也提高了熱管理系統(tǒng)的效率和可靠性。

主要OEM廠商熱管理系統(tǒng)方案一覽

來源：佐思汽研《2024年新能源汽車熱管理系統(tǒng)行業(yè)研究報(bào)告》

理想汽車

理想汽車熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是多通閥+熱泵+余熱回收。熱管理超級模塊集成了閥體、泵、氣分和換熱器等16個(gè)主要功能部件，讓系統(tǒng)零部件大幅減少，并實(shí)現(xiàn)物理零部件與電控分離。

比亞迪“16合1”一體化熱管理系統(tǒng)

e平臺(tái)3.0架構(gòu)下的基于BC系列熱泵空調(diào)一體化熱管理系統(tǒng)首先降低了能耗損失，不僅僅圍繞駕駛艙和動(dòng)力電池進(jìn)行冷量與熱量的交互，而是在域控制層面由BYD OS操作系統(tǒng)控制，將冷量直接送至刀片電池和駕駛艙，將熱量從電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、駕駛艙和刀片電池三者間進(jìn)行傳遞。

海獅07 EV匹配的“16合1”一體化熱管理系統(tǒng)，可以為全車5個(gè)溫度需求分系統(tǒng)提供高溫制暖、高溫散熱、低溫預(yù)熱、余熱回收以及低溫制冷伺服。

比亞迪熱管理系統(tǒng)演進(jìn)歷程

來源：佐思汽研《2024年新能源汽車熱管理系統(tǒng)行業(yè)研究報(bào)告》

哪吒“浩智熱控”——浩智平臺(tái)一體化熱管理系統(tǒng)

浩智熱控主要強(qiáng)調(diào)了熱泵空調(diào)技術(shù)，具有低能耗、寬溫域、高集成的特征，制熱功耗小于800W，冬季續(xù)航提升高達(dá)20%。此外，浩智熱控系統(tǒng)工作溫度低至零下35℃，熱泵模式工作溫度低至零下20℃。具備一體化集成模塊、雙源熱泵、支持3C快充等特點(diǎn)。

浩智熱控1.0搭載一體化集成模塊，使用雙源低溫?zé)岜?，電池在半個(gè)小時(shí)內(nèi)就可充滿；

浩智熱控2.0采用直接式熱泵架構(gòu)，運(yùn)用壓縮機(jī)熱氣旁通技術(shù)，并配備智能控制算法，電池能在15分鐘內(nèi)快速充滿；

浩智熱控3.0采用新型冷媒，將在集成度、效率和溫區(qū)方面均做到行業(yè)領(lǐng)先。

智能化熱管理：集成控制器、傳感器等創(chuàng)新解決方案層出不窮

熱管理控制器-主流集成模塊包括：水泵驅(qū)動(dòng)、水閥驅(qū)動(dòng)、電子膨脹閥驅(qū)動(dòng)、電磁閥控制、傳感器采集、網(wǎng)絡(luò)通訊、電路自診斷、OBD診斷、硬件方面等。

以易鼎豐(EVPT)的熱管理控制器(TMM)為例，采用NXP FS32K146作為主控芯片，總線頻率為80 MHz，連接器為80 Pins (40+40)，達(dá)到IP5K1防護(hù)等級，支持ISO26262 ASIL-B功能安全等級。

易鼎豐熱管理控制器(TMM)的系統(tǒng)框圖

在區(qū)域架構(gòu)下，區(qū)域重新整合了整車電網(wǎng)架構(gòu)，通訊架構(gòu)以及控制器架構(gòu)。面臨熱管理系統(tǒng)集成化趨勢，獨(dú)立的熱管理控制器可將電子膨脹閥、水泵、水閥等核心部件的控制系統(tǒng)全部集成進(jìn)熱管理控制器（TMC），一方面大幅降低離散背板驅(qū)動(dòng)的數(shù)量、節(jié)省系統(tǒng)成本，另一方面可以在應(yīng)對熱管理系統(tǒng)拓?fù)涠鄻踊軜?gòu)的情況下盡量確保整車架構(gòu)和區(qū)域控制模塊的平臺(tái)化。同時(shí)集成化的熱管理控制器，也可大幅降低部件電控故障率，便于系統(tǒng)智能化及全生命周期的診斷維護(hù)。

區(qū)域架構(gòu)集成熱管理控制系統(tǒng)

未來，新能源汽車集成化熱管理系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)包括溫度控制不精準(zhǔn)和能量浪費(fèi)問題，為解決這些問題，需要進(jìn)一步研究和開發(fā)更先進(jìn)的溫度壓力傳感技術(shù)，提高溫度、壓力監(jiān)測的準(zhǔn)確性和靈敏度。

MEMS傳感器方面，在汽車中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，汽車廠商需要把握時(shí)機(jī)，在短時(shí)間內(nèi)建立行業(yè)合作伙伴關(guān)系，才能成功將這些新的傳感器技術(shù)融入到汽車設(shè)計(jì)中。

新能源汽車MEMS傳感器分類

TDK溫壓一體化傳感器

同時(shí)集成了溫度與壓力的測量功能，精度高、尺寸小、重量輕、響應(yīng)時(shí)間快，并且安裝方式多樣，可應(yīng)用于熱管理系統(tǒng)與汽車電動(dòng)壓縮機(jī)等關(guān)鍵組件，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)峤粨Q效率。

Melexis MEMS數(shù)字輸出壓力傳感器MLX90834

2024年9月，全球微電子工程公司Melexis宣布，推出專為電動(dòng)汽車熱管理等嚴(yán)苛汽車應(yīng)用精心打造的MLX90834壓力傳感器芯片，進(jìn)一步豐富其Triphibian?系列產(chǎn)品線。這款可靠的、經(jīng)過出廠校準(zhǔn)的MEMS解決方案，可在氣體和液體介質(zhì)中精確測量2至70bar的壓力。其數(shù)字SENT輸出可提供絕對壓力、診斷和溫度信息，助力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的性能和可靠性。

可靠化是新能源汽車熱管理系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)要求。隨著新能源汽車市場的不斷擴(kuò)大，對于熱管理系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高。通過采用高品質(zhì)的零部件和嚴(yán)格的制造工藝，以及進(jìn)行充分的測試和驗(yàn)證，可以確保熱管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高整車的市場競爭力。