时间:2022-08-24 15:23:12 | 浏览:8491
(报告出品方:中信建投证券)
一、新能源车热管理功能架构及趋势新能源车热管理系统技术迭代的目的在于实现各回路热量与冷量需求的内部匹配,能耗最优,降低电 池能耗实现制冷与制热功能;纯电动车型的热管理回路主要包括汽车空调回路(驾驶舱热管理回路)、电 池热管理回路,电机热管理回路。其中,空调制暖回路可以通过 PTC 或热泵产生热量、空调制冷回路可以 产生冷量;电池热管理回路可产生热量,但在不同情况下既需要被制冷又需要被制热;电机热管理回路可 产生热量,主要需要被制冷。如果我们按照热量与冷量的供给和需求角度去划分各个回路: 热量供给方:空调制暖回路、电池热管理回路、电机(或电驱动)热管理回路; 冷量供给方:空调制冷回路; 热量需求方:驾驶舱、电池热管理回路; 冷量需求方:驾驶舱、电池热管理回路、电机热管理回路。
热管理系统升级可提升新能源汽车整车续航里程和车主驾驶体验。1)高效的热管理技术能够降低整 车能耗,在不增加动力电池容量的情况下提升续航里程。同时,汽车空调系统能够通过调节 PTC 功率或者 热泵功率保持汽车座舱恒温,使得乘客体感温度舒适;2)通过对热管理回路结构差异、零部件增减量拆 分来看,新能源车热管理系统单车价值量可达 5000-10000 元(含热泵),显著高于传统燃油车一般不高于 2500 元的价值量。随着热管理技术、集成化程度、冷媒介质等解决方案升级,有望驱动热管理单车价值量 提升。
通过分析梳理热管理技术解决方案迭代变化历史,我们发现行业在加速成长期具备二大特征: 第一,目前国内主流主机厂已完成热管理基本功能实现,但热管理技术仍在不断创新和迭代。通过梳理特 斯拉、丰田等强势主机厂和三花、银轮等热管理厂商的技术路线,我们认为热泵空调及集成控制等技术迭 代方向明确。目前,领先的主机厂的电机热管理、电池热管理和座舱热管理均已衍生出了第二代、三代技 术,且每一代技术对于软件和硬件的集成要求都更高。以电机热管理的主动液冷技术为例,为了快速冷却 电机,车载电脑需要根据预设程序调节回路中冷却液流量大小,并可根据电池包热量决定是否通过四通阀 将电池回路和电机回路进行串联,以实现更高效的集成热管理控制。我们认为,新能源汽车热管理方案的 技术趋势是通过集成或改变各回路的连接方式等方式,实现各热管理回路内部能耗最优,尽可能减少对于 电池能耗的依赖。
第二,主机厂主导热管理解决方案开发,定制化特征显著;政策层面无明确热管理技术路线指引;通 过整理工信部、市场监管总局等监管部门的政策,我们发现国家政策对技术指引较少,主要聚焦于新能源 整车及电池安全上。目前,国家多部门先后出台政策以防控电池在极端情况下发生自燃、爆炸现象。但是, 并没有对具体热管理技术路线做出指引要求。以热泵技术为例,目前欧洲等国出于环保要求禁止使用 R134a, 但并没有确定未来进一步的冷媒路线(CO2 或 R1234yf)。
在热管理技术层面,特斯拉在 Model S/X/3/Y 四款车型中先后迭代出了 3 个版本的技术路线;分别在 电机余热回收、大型集成式控制阀、电机堵转技术、整车热管理标定和智能热管理算法方面拥有极强的技 术积累。通过比较特斯拉和国内各家主机厂商技术差异,我们认为以 Model Y 为代表的特斯拉第三代技术 在能耗管理和热控制方面具有卓越的优势。相较之下,国内主机厂和热管理厂商仍停留在电机余热回收阶 段(特斯拉第一代技术),2021 年热泵渗透率仅约二成,尚未大规模量产大型集成式控制和智能热管理算 法等解决方案。
特斯拉 Model Y 是新能源车热管理技术集大成者。2010-2019 年新能源纯电动热管理技术仍然处于实现基 本功能阶段,技术仍在频繁迭代(集成化),同时类似于冷媒技术升级等技术趋势尚未明确,行业竞争格局尚未 完全定型(各供应商基于自身优势产品逐步扩展热管理其余环节产品)。2020 年特斯拉 Model Y 开辟了新能源 车热管理解决方案新标杆,2021 年比亚迪及华为等跟进推出新型高效解决方案,对于其技术路线的分析有助于 梳理技术发展路径以及前瞻预判技术趋势: 1) 技术特点一:大型集成式八通阀。将热泵空调系统和电机、电池热管理回路动态地结合在一起,实现 电机余热回收,减少管路用量,节能降本; 2) 技术特点二:采用 R1234yf 冷媒的多功能热泵。基于 R1234yf 的热泵通过回收热管理回路中的余热,同时辅以低电压加热器并采用冷媒再循环技术,加强了低温环境下热管理回路的制热量和制热效率, 提升续航,改善车主体验; 3) 技术特点三:电机油冷。在 Model 3 的系统中,特斯拉加入油冷模块来辅助冷却,大幅提高热管理效率, 满足电机的高功率运行的冷却要求。
二、新能源车热管理 1.0 技术架构核心观点:为了更好地了