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隨著新能源汽車的發(fā)展和普及，與之相關(guān)的整車熱管理問題迅速上升為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。眾所周知，整車熱管理系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣，將直接影響汽車的整體性能，對于整車的重要性不言而喻。而新能源汽車的發(fā)展，對于其熱管理系統(tǒng)亦是一場重大的變革。
受全新驅(qū)動(dòng)方式影響，新能源汽車熱管理系統(tǒng)較之傳統(tǒng)燃油車變得更加復(fù)雜，對于整車的重要性也愈加提升。以二者共同擁有的空調(diào)系統(tǒng)為例，因動(dòng)力方式的轉(zhuǎn)變，新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)也發(fā)生了較大變化。
六大差異下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
在將傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)與新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)進(jìn)行分析對比后，天津三電汽車空調(diào)有限公司總工程師陸新林總結(jié)了以下六大差異點(diǎn)：
● 壓縮機(jī)不同：傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)采用機(jī)械傳動(dòng)式壓縮機(jī)，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)則采用電驅(qū)動(dòng)式壓縮機(jī)；
● 空調(diào)系統(tǒng)冬天的采暖熱源不同：傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)冬季的熱源來源于發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱，而新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)主要通過PTC加熱或熱泵加熱；
● 空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)對象的變化：傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)只管理乘員艙的舒適性，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)不僅要管理乘員艙的舒適性還要負(fù)責(zé)整車的溫度管理；
● 控制系統(tǒng)不同：基于以上三點(diǎn)，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制要比傳統(tǒng)汽車更為復(fù)雜，而現(xiàn)實(shí)情況是新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)與控制相關(guān)的技術(shù)與數(shù)據(jù)積累又不如傳統(tǒng)汽車豐富；
● 零部件的成熟度不同：傳統(tǒng)汽車空調(diào)發(fā)展時(shí)間長，零部件基礎(chǔ)雄厚，而新能源汽車空調(diào)上的部分新生零部件，如電動(dòng)壓縮機(jī)、電子膨脹閥等尚不成熟。
● 測試方法及標(biāo)準(zhǔn)差異：新能源汽車空調(diào)部分新生零部件的單體標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)等還欠缺，有待進(jìn)一步完善。
較之傳統(tǒng)汽車，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)呈現(xiàn)出的6大差異點(diǎn)，無疑蘊(yùn)藏著許多新的市場機(jī)遇，但同時(shí)也不得不面對諸多新的技術(shù)挑戰(zhàn)。
南京奧特佳新能源科技有限公司副總經(jīng)理陳祥吉告訴蓋世汽車，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)集成空調(diào)制冷采暖、動(dòng)力電池冷卻功能，還增加了一些新零部件的應(yīng)用，如電動(dòng)壓縮機(jī)、冷卻模塊的板式換熱器、電磁閥等，將引發(fā)新的市場需求為行業(yè)帶來一些新機(jī)遇。不過，新能源汽車空調(diào)熱管理系統(tǒng)功能的增加、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，對技術(shù)和成本又提出了新的挑戰(zhàn)。
其分析到，技術(shù)方面的挑戰(zhàn)主要有3點(diǎn)：一，如何提供可靠、高效的低溫采暖技術(shù)；二，如何實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷、制熱、電池冷卻、加熱多模式變工況的合理控制；三，如何解決一套系統(tǒng)既要滿足動(dòng)力電池快充時(shí)的大冷量需求，又要兼顧系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié)。
而成本方面的挑戰(zhàn)則為：系統(tǒng)功能增加后，如何合理優(yōu)化設(shè)計(jì)減少整體系統(tǒng)的成本，包括核心零件如何實(shí)現(xiàn)低成本設(shè)計(jì)和制造。
曼胡默爾新能源產(chǎn)品專家邁克爾·哈倫布魯克博士則直指：新能源汽車空調(diào)熱管理系統(tǒng)主要的挑戰(zhàn)在于幾乎所有的空調(diào)系統(tǒng)加熱都必須由動(dòng)力電池提供能量，而這會(huì)明顯地減小純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。
純電動(dòng)車冬季采暖仍顯尷尬
時(shí)值寒冬，邁克爾·哈倫布魯克博士簡短的一句話無疑將新能源汽車空調(diào)尷尬的問題引了出來。如上所述，傳統(tǒng)汽車空調(diào)冬季可用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱采暖，對于沒有熱源的純電動(dòng)汽車而言，則主要通過PTC加熱。
然而，現(xiàn)實(shí)情況是，通過PTC加熱器進(jìn)行采暖，在冬天時(shí)將影響電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程。那么，業(yè)界對此有何解決方案？
對此，陳祥吉坦言，PTC加熱采暖由于能耗高，在冬季嚴(yán)重縮短車輛續(xù)航里程已是新能源汽車技術(shù)的一塊“遮羞布”。“早些年業(yè)界已開始研究替代技術(shù)，目前有熱泵和燃?xì)饧訜崞鲀煞N解決方案，燃?xì)饧訜崞麟m然能解決低溫供暖問題但依靠燃燒柴油仍然會(huì)產(chǎn)生排尾氣排放問題，因此熱泵成為當(dāng)前替代PTC熱點(diǎn)技術(shù)。”
不過，陳祥吉亦指出，當(dāng)前熱泵還存在一些問題，如不能滿足低溫(低于-10℃)運(yùn)行、低溫下不能可靠運(yùn)行、供熱能力不足和能效低(COP)。“以當(dāng)前可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)看，我認(rèn)為要進(jìn)一步完善雙級補(bǔ)氣增焓技術(shù)和低溫制冷劑的應(yīng)用才能很好要解決以上低溫?zé)岜眉夹g(shù)難題。”
在博格思眾亞太區(qū)總裁白濱看來，到目前為止，業(yè)內(nèi)還有沒有一個(gè)很好的解決方案能夠替代PTC加熱器，包括熱泵。其分析到，熱泵相當(dāng)于空調(diào)的逆運(yùn)算，如果空調(diào)順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)就是制冷，逆時(shí)針運(yùn)作則是制熱，然而從制熱原理上來說又有諸多限制條件，譬如把空氣中的熱量吸收進(jìn)來送到室內(nèi)的過程中會(huì)存在一些工藝上的問題，特別是在多變氣候條件下。
陸新林亦表示，與國外相比，國內(nèi)熱泵空調(diào)還面臨著不少問題，如：零部件的價(jià)格高昂；零部件的市場品質(zhì)確認(rèn)不充分；行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完備等。“前兩點(diǎn)需要專業(yè)廠家更好地控制采購成本，提高產(chǎn)品的性價(jià)比，第三點(diǎn)則需要行業(yè)盡快出臺各種標(biāo)準(zhǔn)，提高行業(yè)統(tǒng)一性和整體競爭力。”
新市場引多方企業(yè)布局
那么，就目前發(fā)展階段來看，國內(nèi)汽車空調(diào)系統(tǒng)熱管理領(lǐng)域的企業(yè)競爭格局是怎樣的？未來這種格局是否會(huì)被重構(gòu)？
陳祥吉表示，目前國內(nèi)汽車空調(diào)系統(tǒng)熱管理領(lǐng)域的企業(yè)競爭格局已較為激烈，既有傳統(tǒng)熱管理的四巨頭：電裝、翰昂、法雷奧和馬勒，也有國內(nèi)熱管理企業(yè)新軍：三花智控、奧特佳、松芝股份、銀輪股份、比亞迪、協(xié)眾、超力、飛龍股份、中鼎股份等，這些企業(yè)均在不約而同地布局新能源汽車熱管理市場。
好在現(xiàn)階段，國內(nèi)汽車空調(diào)系統(tǒng)熱管理市場份額還比較分散，集中度沒有傳統(tǒng)汽車空調(diào)那么高。“根據(jù)家用空調(diào)、傳統(tǒng)汽車空調(diào)行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，任何新行業(yè)在起步發(fā)展階段都有眾多參與者以尋找新的發(fā)展機(jī)會(huì)，市場到成熟階段就會(huì)越來越集中，新能源汽車熱管理領(lǐng)域也一樣。” 陳祥吉強(qiáng)調(diào)稱，那些不重視研發(fā)投入和提供穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量制造投入的企業(yè)會(huì)逐步被淘汰，目前的產(chǎn)業(yè)格局也會(huì)被重構(gòu)。
陸新林亦表示，目前國內(nèi)熱管理技術(shù)主要以歐系、日系、韓系及自主企業(yè)為主，這與國內(nèi)車系分布相關(guān)。不過，其認(rèn)為，長遠(yuǎn)來看這種格局的變化不大，因?yàn)槎鄶?shù)熱管理零部件廠具有一定的主機(jī)廠背景，零部件企業(yè)主要隨主機(jī)廠的變化而變化。
市場此消彼長OR相輔相成
自今年7月份以來，新能源汽車市場從原有的高漲之勢快速跌落到下行通道，截至11月份已經(jīng)連續(xù)5個(gè)月下降，且全年基本將呈現(xiàn)負(fù)增長。車市低迷對新能源汽車空調(diào)熱管理市場有何影響？未來新能源空調(diào)熱管理市場前景如何？其與傳統(tǒng)汽車空調(diào)熱管理是否是此消彼長的關(guān)系？
陳祥吉直言：“置身銷量低迷的當(dāng)下，新能源汽車熱管理供應(yīng)商也會(huì)面臨市場下滑和價(jià)格下調(diào)導(dǎo)致的利潤下降壓力。”而所幸的是，從目前市場規(guī)模來看，空調(diào)熱管理市場還沒有真正達(dá)到飽和。
“短期幾年內(nèi)，新能源汽車熱管理系統(tǒng)市場會(huì)隨著新能源汽車的數(shù)量和比例而增加，傳統(tǒng)汽車熱管理比例會(huì)減少但總體數(shù)量應(yīng)該不會(huì)減少。不過，長期來看，未來空調(diào)熱管理市場肯定是此(傳統(tǒng)汽車)消彼(新能源汽車)長的關(guān)系。”陳祥吉表示。
陸新林則表示，傳統(tǒng)汽車空調(diào)熱管理與新能源汽車熱管理的發(fā)展并非此消彼長而是相輔相成。“新能源汽車熱管理技術(shù)的發(fā)展基于傳統(tǒng)汽車空調(diào)熱管理，也有部分技術(shù)產(chǎn)品有別于傳統(tǒng)汽車。例如，HVAC的設(shè)計(jì)開發(fā)基于傳統(tǒng)汽車系統(tǒng)，但控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)汽車的控制邏輯更復(fù)雜，標(biāo)定的工況更多。另外，新能源車上的許多新技術(shù)與產(chǎn)品也在傳統(tǒng)車上有所應(yīng)用。”
未來發(fā)展趨勢
由上可見，新能源汽車的發(fā)展給車輛空調(diào)系統(tǒng)帶來的變革是多方位的，除了高效制冷、通暖外，未來新能源汽車空調(diào)熱管理系統(tǒng)還將朝著哪些趨勢發(fā)展？
“當(dāng)前的技術(shù)重點(diǎn)在滿足舒適性和提升效率，未來會(huì)更加強(qiáng)調(diào)安全。” 陳祥吉表示，新能源汽車熱管理系統(tǒng)會(huì)從傳統(tǒng)汽車時(shí)代的“舒適性”向“舒適+安全”技術(shù)要求發(fā)展，從以前單純的“硬件為主”轉(zhuǎn)向“軟硬兼并“的技術(shù)方向，因此需要企業(yè)大幅度提升軟件開發(fā)能力。
白濱則表示，基本需求不會(huì)變，就是調(diào)節(jié)溫度和濕度，在把這兩件事做好后，就需要考慮提高新能源汽車的能效。“能效是新能源汽車和傳統(tǒng)燃油車的大區(qū)別，而新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的能效涉及多個(gè)部件和系統(tǒng)，甚至與整車ECU密切相關(guān)，后期如何從空調(diào)系統(tǒng)方面提高新能源汽車的能效比，就要看各廠商的本事了。”
陸新林表示，除了基本的制冷、通暖功能外，新能源汽車空調(diào)熱管理系統(tǒng)在安全性、舒適性、NVH、系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、智能控制、EMC等方面的要求在日益提高。當(dāng)然，零部件的輕量化、靜音化、高效化是永恒的課題。
(原標(biāo)題：論道變革下的新能源汽車空調(diào)熱管理系統(tǒng))
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