車輛熱管理系統:降溫、保溫與制熱的一種控制策略
車輛熱管理是從系統集成和整體角度， 統籌熱管理系統與熱管理物件、整車的關係， 採用綜合控制和系統管理的方法， 將各個系統或部件集成一個有效的熱管理系統以控制和優化車輛的熱量傳遞過程， 保證各關鍵部件和系統安全高效運行， 完善地管理並合理利用熱能， 降低廢熱排放， 提高能源利用效率。
車輛熱管理廣泛意義上包括對所有車載熱源系統進行綜合管理與優化， 是對車輛適宜溫度的控制策略。
傳統汽車熱管理系統:最重要的功能在於降溫
對傳統汽車來講， 熱管理系統包括發動機熱管理、變速箱熱管理和車身熱管理， 具體可以體現在發動機的冷卻系統、潤滑系統、進排氣系統和發動機機艙空氣流動系統以及駕駛室的空調暖風系統等。
傳統汽車熱管理最重要的作用在於降溫。
按照冷卻介質的不同可以分為風冷和水冷， 風冷系統是把發動機中高溫零部件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置;水冷是水泵強制冷卻水迴圈， 冷卻水在水套內吸收熱量後， 流經散熱器， 將熱量散發到空氣中， 然後再流入水套， 以此迴圈， 為發動機降溫。 其主要構成件有:散熱器(水箱)、水泵、風扇、機油冷卻液、冷卻水套和溫度調節裝置等組成。
以車身空調系統為例， 其熱管理元件主要包括壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥、貯液乾燥器、空調管路及控制系統等組成。 下載本文完整報告，
基本原理如下:
(1) 製冷劑由高溫高壓的氣體冷凝成高溫高壓的液體:啟動汽車空調系統後， 壓縮機開始工作， 驅使製冷劑在密封的空調系統中迴圈， 壓縮機將氣態製冷劑壓縮成高溫高壓的製冷劑氣體後排出壓縮機， 並經管路流入冷凝器後，
(2) 高溫高壓液體變成低溫低壓的液體。 高溫高壓液態製冷劑經管路進入乾燥儲液器內， 經過乾燥、過濾後流進膨脹閥節流， 狀態發生急劇變化， 變成低溫低壓的液態製冷劑進入蒸發器， 在蒸發器內吸收流經蒸發器的空氣熱量， 使空氣溫度降低， 吹出冷風， 產生製冷效果。
製冷劑本身因吸收了熱量而蒸發成低溫低壓的氣態製冷劑經管路被壓縮機吸入， 進行壓縮， 進入下一個迴圈。
新能源汽車熱管理系統對整車的續航和電池壽命有決定性影響
對於新能源汽車來講， 由於其能量來源及汽車發動結構與傳統汽車存在差異， 因此其熱管理的重點物件也有所不同，
更重要的， 新能源熱管理系統對部件的功能提出了更高核心的要求， 不僅要求降溫， 更要求部件保持溫度的均衡性。
電池的適宜溫度約在0-38°C之間，此時不需要加熱有不需要冷卻，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減，因此，需要對電池進行均溫管理。熱管理系統對整車的續航和電池壽命有決定性影響，主要體現在以下3個方面:
首先，鋰離子電池的溫度水準直接影響其使用中的能量與功率性能。溫度較低時，電池的可用容量將迅速發生衰減，在過低溫度下(如低於0°C)對電池進行充電，則可能引發瞬間的電壓過充現象，造成內部析鋰並進而引發短路。
其次，鋰離子電池的熱相關問題直接影響電池的安全性。生產製造環節的缺陷或使用過程中的不當操作等可能造成電池局部過熱，並進而引起連鎖放熱反應，最終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件，威脅到車輛駕乘人員的生命安全。
最後，動力電池的大型化使得其表面積與體積之比相對減小，電池內部熱量不易散出，更可能出現內部溫度不均、局部溫升過高等問題，從而進一步加速電池衰減，縮短電池壽命，增加用戶的擁有權總成本。
新能源熱管理系統是一個從0-1的增量市場
從0-1，單車價值量新增4200元
新能源熱管理系統相對于傳統熱管理系統是一個純增量市場，單車價值量將新增4200元。假設到2030年，我國可以實現1000萬新能源乘用車產量，那麼在新能源零部件方面可以新增420億市場空間。
不同類型的車型所採取的熱管理系統是不同的。但典型情況下，新能源熱管理系統將會新增或升級共用的部件有:
1. 水泵或電子水泵:需要新增1-2個且每個水泵的價值量可提升2倍。新能車熱管理系統管路複雜，長度較長，部分節點需要用水泵對冷卻液進行加壓水泵。例如特斯拉和smart都有兩個水泵。
2. 電動壓縮機是電動汽車空調系統與燃油汽車空調系統最重要的不同之處。電動汽車由於有高壓動力電池，經逆變器變換電壓後將產生三相交流電源，所以可以採用高效的渦旋壓縮機等先進技術，不僅節能效果明顯，而且將解決車用空調的製冷劑洩漏和軸封技術難題。
3. 電子膨脹閥及多通路閥:電子膨脹閥是由控制器、執行器和感測器3部分構成。由於電子膨脹閥的感溫部件為熱電偶或熱電阻，因此可以在低溫下準確反應出過熱度的變化，提供更準確的流量調節。
4. 電池冷卻板(chiller)是新能源汽車上專用的緊湊型冷卻器裝置，Chiller中蒸發器被流經動力電池散熱板的冷卻液包裹，冷媒通過熱交換將冷卻液的熱量帶走，起到給電池降溫的作用。當電池溫度超過45°時，必須通過chiller進行冷卻。
5、熱泵供暖系統。熱泵是把“熱”從一個地方“泵”到另一個地方的工具，其並非依靠電能制熱，而是將車外熱量搬到車內來提升車內的溫度。
主要流程:
1) 蒸發器吸收車外空氣的熱量
2) 通過壓縮機進一步升溫
3) 經過冷凝器放到車內制熱，從而實現車外熱量傳遞到車內。熱泵系統最高可節約2/3的電耗，是目前相對主流的供熱系統。
因此，正常情況下，新能源熱管理系統需要單獨製冷時，可將閥1打開，其他控制閥關閉;當電池同時有製冷需求時，閥2打開，此時空調的2條路同時工作，同時閥3、4也同時工作;當電機和電控需要散熱時可通過控制水泵1實現。
現狀:仍以降溫冷卻為主，熱管理系統尚不成熟
新能源熱管理本質上是集降溫、保溫及升溫三種策略為一體的系統。目前新能源熱管理系統以降溫冷卻為主，且根據冷卻介質的不同，以效率與成本較低的空氣冷卻(風冷)和液體風冷(液冷)為主。
空氣冷卻技術是新能源熱管理系統的主要應用之一。風冷是以低溫空氣為介質利用熱的對流來降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻。
該技術利用自然風(自然冷卻)或風機(強制冷卻)，配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫，系統結構簡單、便於維護，在早期的電動乘用車和當前的電動大巴、電動物流車被應用廣泛，如NissanLeaf、KIASoulEV等。
液體冷卻是當前應用最廣的新能源熱管理系統。液冷是通過液體對流換熱方式將電池產生熱量帶走以達到降溫目的的一種散熱技術。
液體介質的換熱係數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著。同時，形式上較為靈活，既可以將電池單體或模組沉浸在液體中，也可在電池模組間設置冷卻通道，又或者在電池底部採用冷卻板。
因此是目前大多數車型，尤其是新能源乘用車車型應用的主流技術路線。國內外的典型產品如BMWi3、TESLA、Volt、之諾、吉利帝豪都採取這種技術路線。
直冷(製冷劑直接冷卻)是利用製冷劑蒸發潛熱的原理，在整車或電池系統中建立空調系統，將空調系統的蒸發器安裝在電池系統中，製冷劑在蒸發器中蒸發並快速高效地將電池系統的熱量帶走，從完成對電池系統冷卻的作業。
目前通過直冷的冷卻方式主要集中在中高端車型上，最典型的有BMWi3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。
風冷、液冷、直冷這三種冷卻方式各有優缺點，綜合考慮下，當前風冷和液冷最先得到應用，為主流，真正區別于傳統車輛熱管理的技術尚未開始應用。從製冷功率和控制策略講，直冷方式功率最高、控制策略最難做(適用於大型功率或複雜工況下，更滿足新能源高續航和快充的要求)，液冷次之，風冷最差(適用於在小型功率且良好工況下使用)。
從成本角度講，風冷(尤其座艙空調)最有優勢，直冷次之，液冷最貴。但未來隨著電池模組容量的增大、快充模式的普及發展，直冷模式將會是新能源電池熱管理系統的主要發展方向。
出於對電池包大容量散熱需求的考慮，國外的量產車型大多採用了液冷方案，比如，特斯拉、寶馬I3。而國內上市的電動汽車電池熱管理方案，比如北汽、眾泰、吉利等目前上市的車型電池包還處於自然冷卻狀態。
我們認為，目前國內廠商的熱管理方案並不能完全滿足需求，未來將由目前自然冷卻和風冷方案為主，快速向著液冷、直冷等方案升級，電池熱管理向著高效率和精細化邁進的趨勢將日趨明朗。
同一起跑線，國內熱管理零部件企業有望突圍當前，熱管理系統的零部件參與廠商主要分為3類:國外傳統的熱管理供應商、國內傳統的熱管理供應商和新興熱管理供應商。
第一類:國外傳統的熱管理供應商，比如法雷奧、德納、三電貝洱(合資)等。主要優勢:較早進入新能源汽車熱管理市場。例如，德納給通用兩代Volt均供應了冷卻方案，優勢:介入早，技術水準突出，但是成本很高。因此對突破國內新能源電動車市場快速開發的格局並不佔優勢;
第二類:國內傳統的汽車熱管理供應商，比如三花智控、銀輪股份、奧特佳、松芝股份等。優勢:對傳統熱交換領域部件有著深刻的理解，且對下游客戶有部分供貨，成本方面與反應速度方面更有優勢。但對整個新能源熱管理系統的控制策略不佔優勢。
第三類:熱管理系統的新興勢力商。優勢:回應快，比如揚州三豐，祥博傳熱，浙江清優等，但他們相較于傳統的汽車空調企業往往體量較小，在市場後期進入價格成本戰時，較容易丟失先發的優勢。
總結:從技術方面講，國外傳統熱管理供應商佔優勢，但從成本、反應速度來講，國內的傳統、新興熱管理供應商更佔優勢，且當前部分傳統熱管理供應商在某細分零部件領域的技術也獲得國際客戶的認可(比如三花智控的電子膨脹閥、蒸發器、四通閥已供貨特斯拉，同時進入到比亞迪、吉利等供貨體系;銀輪股份的蒸發器已經供應廣汽自主、合資福特，並進入到德國大眾的供應體系;松芝股份已經為江淮大眾供應熱管理系統集成;奧特佳在電動壓縮機方面供貨奇瑞等自主品牌。
考慮到從中國新能源在全球銷量的領先地位，技術反覆運算方面國內零部件供應商更佔優勢，技術方面未來也有望突圍)。因此，國內外熱管理系統零部件企業處於同一起跑線，且國內熱管理零部件企業更容易突圍。獲取本文完整報告請百度搜索“樂晴智庫”。
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電池的適宜溫度約在0-38°C之間，此時不需要加熱有不需要冷卻，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減，因此，需要對電池進行均溫管理。熱管理系統對整車的續航和電池壽命有決定性影響，主要體現在以下3個方面:
首先，鋰離子電池的溫度水準直接影響其使用中的能量與功率性能。溫度較低時，電池的可用容量將迅速發生衰減，在過低溫度下(如低於0°C)對電池進行充電，則可能引發瞬間的電壓過充現象，造成內部析鋰並進而引發短路。
其次，鋰離子電池的熱相關問題直接影響電池的安全性。生產製造環節的缺陷或使用過程中的不當操作等可能造成電池局部過熱，並進而引起連鎖放熱反應，最終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件，威脅到車輛駕乘人員的生命安全。
最後，動力電池的大型化使得其表面積與體積之比相對減小，電池內部熱量不易散出，更可能出現內部溫度不均、局部溫升過高等問題，從而進一步加速電池衰減，縮短電池壽命，增加用戶的擁有權總成本。
新能源熱管理系統是一個從0-1的增量市場
從0-1，單車價值量新增4200元
新能源熱管理系統相對于傳統熱管理系統是一個純增量市場，單車價值量將新增4200元。假設到2030年，我國可以實現1000萬新能源乘用車產量，那麼在新能源零部件方面可以新增420億市場空間。
不同類型的車型所採取的熱管理系統是不同的。但典型情況下，新能源熱管理系統將會新增或升級共用的部件有:
1. 水泵或電子水泵:需要新增1-2個且每個水泵的價值量可提升2倍。新能車熱管理系統管路複雜，長度較長，部分節點需要用水泵對冷卻液進行加壓水泵。例如特斯拉和smart都有兩個水泵。
2. 電動壓縮機是電動汽車空調系統與燃油汽車空調系統最重要的不同之處。電動汽車由於有高壓動力電池，經逆變器變換電壓後將產生三相交流電源，所以可以採用高效的渦旋壓縮機等先進技術，不僅節能效果明顯，而且將解決車用空調的製冷劑洩漏和軸封技術難題。
3. 電子膨脹閥及多通路閥:電子膨脹閥是由控制器、執行器和感測器3部分構成。由於電子膨脹閥的感溫部件為熱電偶或熱電阻，因此可以在低溫下準確反應出過熱度的變化，提供更準確的流量調節。
4. 電池冷卻板(chiller)是新能源汽車上專用的緊湊型冷卻器裝置，Chiller中蒸發器被流經動力電池散熱板的冷卻液包裹，冷媒通過熱交換將冷卻液的熱量帶走，起到給電池降溫的作用。當電池溫度超過45°時，必須通過chiller進行冷卻。
5、熱泵供暖系統。熱泵是把“熱”從一個地方“泵”到另一個地方的工具，其並非依靠電能制熱，而是將車外熱量搬到車內來提升車內的溫度。
主要流程:
1) 蒸發器吸收車外空氣的熱量
2) 通過壓縮機進一步升溫
3) 經過冷凝器放到車內制熱，從而實現車外熱量傳遞到車內。熱泵系統最高可節約2/3的電耗，是目前相對主流的供熱系統。
因此，正常情況下，新能源熱管理系統需要單獨製冷時，可將閥1打開，其他控制閥關閉;當電池同時有製冷需求時，閥2打開，此時空調的2條路同時工作，同時閥3、4也同時工作;當電機和電控需要散熱時可通過控制水泵1實現。
現狀:仍以降溫冷卻為主，熱管理系統尚不成熟
新能源熱管理本質上是集降溫、保溫及升溫三種策略為一體的系統。目前新能源熱管理系統以降溫冷卻為主，且根據冷卻介質的不同，以效率與成本較低的空氣冷卻(風冷)和液體風冷(液冷)為主。
空氣冷卻技術是新能源熱管理系統的主要應用之一。風冷是以低溫空氣為介質利用熱的對流來降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻。
該技術利用自然風(自然冷卻)或風機(強制冷卻)，配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫，系統結構簡單、便於維護，在早期的電動乘用車和當前的電動大巴、電動物流車被應用廣泛，如NissanLeaf、KIASoulEV等。
液體冷卻是當前應用最廣的新能源熱管理系統。液冷是通過液體對流換熱方式將電池產生熱量帶走以達到降溫目的的一種散熱技術。
液體介質的換熱係數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著。同時，形式上較為靈活，既可以將電池單體或模組沉浸在液體中，也可在電池模組間設置冷卻通道，又或者在電池底部採用冷卻板。
因此是目前大多數車型，尤其是新能源乘用車車型應用的主流技術路線。國內外的典型產品如BMWi3、TESLA、Volt、之諾、吉利帝豪都採取這種技術路線。
直冷(製冷劑直接冷卻)是利用製冷劑蒸發潛熱的原理，在整車或電池系統中建立空調系統，將空調系統的蒸發器安裝在電池系統中，製冷劑在蒸發器中蒸發並快速高效地將電池系統的熱量帶走，從完成對電池系統冷卻的作業。
目前通過直冷的冷卻方式主要集中在中高端車型上，最典型的有BMWi3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。
風冷、液冷、直冷這三種冷卻方式各有優缺點，綜合考慮下，當前風冷和液冷最先得到應用，為主流，真正區別于傳統車輛熱管理的技術尚未開始應用。從製冷功率和控制策略講，直冷方式功率最高、控制策略最難做(適用於大型功率或複雜工況下，更滿足新能源高續航和快充的要求)，液冷次之，風冷最差(適用於在小型功率且良好工況下使用)。
從成本角度講，風冷(尤其座艙空調)最有優勢，直冷次之，液冷最貴。但未來隨著電池模組容量的增大、快充模式的普及發展，直冷模式將會是新能源電池熱管理系統的主要發展方向。
出於對電池包大容量散熱需求的考慮，國外的量產車型大多採用了液冷方案，比如，特斯拉、寶馬I3。而國內上市的電動汽車電池熱管理方案，比如北汽、眾泰、吉利等目前上市的車型電池包還處於自然冷卻狀態。
我們認為，目前國內廠商的熱管理方案並不能完全滿足需求，未來將由目前自然冷卻和風冷方案為主，快速向著液冷、直冷等方案升級，電池熱管理向著高效率和精細化邁進的趨勢將日趨明朗。
同一起跑線，國內熱管理零部件企業有望突圍當前，熱管理系統的零部件參與廠商主要分為3類:國外傳統的熱管理供應商、國內傳統的熱管理供應商和新興熱管理供應商。
第一類:國外傳統的熱管理供應商，比如法雷奧、德納、三電貝洱(合資)等。主要優勢:較早進入新能源汽車熱管理市場。例如，德納給通用兩代Volt均供應了冷卻方案，優勢:介入早，技術水準突出，但是成本很高。因此對突破國內新能源電動車市場快速開發的格局並不佔優勢;
第二類:國內傳統的汽車熱管理供應商，比如三花智控、銀輪股份、奧特佳、松芝股份等。優勢:對傳統熱交換領域部件有著深刻的理解，且對下游客戶有部分供貨，成本方面與反應速度方面更有優勢。但對整個新能源熱管理系統的控制策略不佔優勢。
第三類:熱管理系統的新興勢力商。優勢:回應快，比如揚州三豐，祥博傳熱，浙江清優等，但他們相較于傳統的汽車空調企業往往體量較小，在市場後期進入價格成本戰時，較容易丟失先發的優勢。
總結:從技術方面講，國外傳統熱管理供應商佔優勢，但從成本、反應速度來講，國內的傳統、新興熱管理供應商更佔優勢，且當前部分傳統熱管理供應商在某細分零部件領域的技術也獲得國際客戶的認可(比如三花智控的電子膨脹閥、蒸發器、四通閥已供貨特斯拉，同時進入到比亞迪、吉利等供貨體系;銀輪股份的蒸發器已經供應廣汽自主、合資福特，並進入到德國大眾的供應體系;松芝股份已經為江淮大眾供應熱管理系統集成;奧特佳在電動壓縮機方面供貨奇瑞等自主品牌。
考慮到從中國新能源在全球銷量的領先地位，技術反覆運算方面國內零部件供應商更佔優勢，技術方面未來也有望突圍)。因此，國內外熱管理系統零部件企業處於同一起跑線，且國內熱管理零部件企業更容易突圍。獲取本文完整報告請百度搜索“樂晴智庫”。
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