電動(dòng)汽車熱管理行業(yè)正處于爆發(fā)與變革的前夜,爆發(fā)與變革其實(shí)是兩層意思。爆發(fā)是指的今年到明年,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電動(dòng)汽車,尤其是電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)從無到有,從忽視到重視的爆發(fā),這是我們一個(gè)能明顯看到的趨勢(shì);而變革是另一層意思,是潛在的,是指2-3年后,由各熱管理子系統(tǒng)的分立式冷卻到與傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)集成式的冷卻所帶來的行業(yè)重構(gòu),打破現(xiàn)有汽車熱管理成熟供應(yīng)體系市場(chǎng)格局所帶來的行業(yè)變革。究竟是誰的“新奶酪”,我們一起來分析。
電動(dòng)汽車熱管理與傳統(tǒng)汽車熱管理的異同
要分析為什么有“新奶酪”,我們先要分析異同。傳統(tǒng)汽車的熱管理架構(gòu)大家都比較熟悉了,主要包括了傳統(tǒng)的空調(diào)熱管理系統(tǒng)以及傳統(tǒng)的動(dòng)力總成的熱管理子系統(tǒng);而現(xiàn)有的電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)在原有的基礎(chǔ)上還囊括了電機(jī)電控?zé)峁芾硐到y(tǒng)以及電池?zé)峁芾硐到y(tǒng),其中又以電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)最為關(guān)鍵,因?yàn)殡姵氐纳峤^熱導(dǎo)熱直接關(guān)系到了電池的安全以及長(zhǎng)期工況之后的一致性問題,更是各大車廠電池系統(tǒng)廠家考慮的重中之重。
我們來看一張目前主流的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的工作原理圖:
首先根據(jù)各車型的不同,整車熱管理系統(tǒng)會(huì)增加或共用1個(gè)水泵,主要承擔(dān)電機(jī),電控以及電池的液冷的需求,例如特斯拉和smart都有兩個(gè)水泵,而具體到電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)一般需增加低溫下環(huán)境下啟動(dòng)的電池加熱器,低溫散熱器(通過風(fēng)扇散熱),而電池包外一般還加設(shè)了電池冷卻器,也就是我們常稱的chiller來給電池和電控高效散熱;
具體的運(yùn)行工況,以電池包液冷方案為例,chiller主要用于在電池高溫或快充工況時(shí)的散熱,起到給電池快速降溫的作用;而在一般溫度情況下,可直接通過低溫散熱器散熱來滿足冷卻要求。
而所謂直冷,則是在液冷基礎(chǔ)上更加集成化了整車的熱管理,通過與汽車空調(diào)冷卻系統(tǒng)的結(jié)合,冷媒在膨脹閥節(jié)流后通過蒸發(fā)的形式帶走電池的熱量。一般設(shè)計(jì)直冷方案時(shí),回路會(huì)與汽車空調(diào)回路串起來,主要器件包括了冷凝器,膨脹閥,蒸發(fā)器和壓縮機(jī)。直冷系統(tǒng)能極大的提升換熱效率,同時(shí)較少的部件能提高生產(chǎn)的節(jié)拍,將是未來的趨勢(shì),但同時(shí)也對(duì)汽車空調(diào)軟件控制系統(tǒng)和對(duì)三電系統(tǒng)換熱的理解提出了較高要求,所以說這其實(shí)一項(xiàng)既需要傳統(tǒng)汽車空調(diào)熱管理控制能力,也需要對(duì)三電熱管理理解的綜合技術(shù)解決方案。
電池?zé)峁芾硇枨蟮谋l(fā)
相較于傳統(tǒng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)市場(chǎng)份額已經(jīng)非常成熟,新能源汽車帶來了三電系統(tǒng)的熱管理需求,相較于功率電子較為成熟的熱管理系統(tǒng),新誕生的電池?zé)峁芾硇枨髣t是電動(dòng)汽車最誘人的一塊“新奶酪”。
而其實(shí)電池?zé)峁芾碓趪?guó)外的量產(chǎn)車型早已不是一件新鮮事,下表曉宇簡(jiǎn)單羅列了一下目前國(guó)內(nèi)外主流的幾款量產(chǎn)新能源汽車的冷卻方案:
車型 | 電池包大小/kwh | 冷卻方式 |
Toyota Prius | 4.4 | 強(qiáng)制風(fēng)冷 |
GM Volt | 16 | 液冷 |
Nissan Leaf BEV | 24 | 自然對(duì)流換熱(電池發(fā)熱量很?。?/p> |
C-MAX Energy | 7.6 | 風(fēng)冷 |
Ford Focus BEV | 23 | 液冷 |
Tesla Model S | 85 | 液冷 |
Geely EV300 | 45.3 | 液冷 |
BMW i3 | 33 | 直冷 |
Benz S400 | 70 | 直冷 |
我們不難首先電池?zé)峁芾砥鋵?shí)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù),普遍存在于國(guó)外量產(chǎn)車型,他們有幾個(gè)明顯的特點(diǎn):
1.其中PHEV和EV即大容量的包(大于15kwh)往液冷走,小容量包和HEV低成本考慮往風(fēng)冷走;
2.一些小批量豪華車型直接采用了直冷方案
出于對(duì)電池包大容量散熱需求的考慮,國(guó)外的量產(chǎn)車型大多采用了液冷和直冷方案,而反觀目前國(guó)內(nèi)上市的電動(dòng)汽車電池?zé)峁芾矸桨?,例?a class='link' target='_blank'>奇瑞,江淮等電動(dòng)車企采用風(fēng)冷為主,而北汽,眾泰,比亞迪等目前上市的車型電池包還處于自然冷卻狀態(tài)。顯然隨著國(guó)家提出的對(duì)電動(dòng)汽車對(duì)電池高能量密度,長(zhǎng)壽命的目標(biāo)以及客戶導(dǎo)向性的高功率快充能力的要求,目前國(guó)內(nèi)廠商的熱管理方案并不能完全滿足需求,未來將由目前自然冷卻和風(fēng)冷方案為主,快速向著液冷,直冷等方案升級(jí),電池?zé)峁芾硐蛑咝屎途?xì)化邁進(jìn)的趨勢(shì)將日趨明朗。
電動(dòng)汽車熱管理“新奶酪”的市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算
既然有需求,那么這個(gè)“新奶酪”有多大呢?曉宇認(rèn)為應(yīng)該分開來算,一部分是新加入的電池?zé)峁芾淼氖袌?chǎng)份額,而另一部分是未來由于直冷方案的引進(jìn)所帶來的熱管理系統(tǒng)供應(yīng)商的重構(gòu)份額。
首先我們可以大致列一下電池?zé)峁芾淼闹饕考?,下圖是GM Volt一代模塊里的熱管理結(jié)構(gòu)件示意圖,應(yīng)該已經(jīng)是非常成熟的公開方案:
我們可以看到在每一個(gè)模塊的block里,包括了電芯,泡棉和冷卻片,而冷卻片其實(shí)是冷卻系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部件,所以它也是第一塊“新奶酪”,不管你是放在電池間還是電池模塊底部,然后伴隨著冷板你還需要加入泡綿等隔熱絕熱材料,同時(shí)起到保證冷板與需散熱介質(zhì)的緊密接觸,同時(shí)還需要chiller,甚至一些熱管理方案里還加入了極端情況下防止熱擴(kuò)散使用的氣凝膠等其他材料。
我們來估算市場(chǎng)規(guī)模時(shí),應(yīng)該考慮不同車型的情況,因?yàn)楫吘共煌能囆蛯?duì)熱管理的需求是完全不一樣的:
我們可以推算出:
1.2017年電池?zé)峁芾硎袌?chǎng)規(guī)模中性值為約2億,而2018年將在此基礎(chǔ)上翻三倍以上達(dá)到6億元以上;
2.而隨著直冷的滲透,至2020年電池?zé)峁芾砉?yīng)商將有機(jī)會(huì)擴(kuò)大為電動(dòng)車熱管理供應(yīng)商,從而將占據(jù)更大的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到30億元。
電動(dòng)汽車熱管理市場(chǎng)玩家分析
既然“奶酪”不小,那么誰會(huì)來槍這塊“新奶酪”呢,曉宇認(rèn)為明顯可以看到的有三股勢(shì)力;第一是國(guó)外傳統(tǒng)的熱管理供應(yīng)商,包括了法雷奧,德納,三電貝洱(合資)等,他們其實(shí)很早就計(jì)入了電動(dòng)汽車熱管理的市場(chǎng),例如德納給通用兩代Volt均供應(yīng)了冷卻方案,他們的優(yōu)點(diǎn)在于介入很早,技術(shù)水平非常突出,例如德納設(shè)計(jì)的冷卻片,流道只有幾mm,然后成本也相應(yīng)的比較高,對(duì)于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電動(dòng)車快速開發(fā)的格局他們并不占優(yōu)勢(shì);第二類供應(yīng)商,是國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的汽車熱管理供應(yīng)商通過收購(gòu),增發(fā)的方式來介入這塊業(yè)務(wù),例如銀輪股份,三花新能源,中鼎股份,納百川等,他們的優(yōu)勢(shì)在于有著傳統(tǒng)業(yè)務(wù)支撐,對(duì)傳統(tǒng)熱交換領(lǐng)域有著深刻的理解,而對(duì)三電系統(tǒng)熱管理的理解將是他們重點(diǎn)發(fā)力的對(duì)象;而第三類則是一股新興勢(shì)力,他們響應(yīng)快,對(duì)三電系統(tǒng)理解深刻,比較適應(yīng)目前國(guó)內(nèi)這種三電系統(tǒng)快速開發(fā),迅速量產(chǎn)的節(jié)奏,他們包括揚(yáng)州三豐,祥博傳熱,浙江清優(yōu)等,但他們相較于傳統(tǒng)的汽車空調(diào)企業(yè)往往體量較小,在市場(chǎng)后期進(jìn)入價(jià)格成本戰(zhàn)時(shí),較容易丟失先發(fā)的優(yōu)勢(shì)。
電動(dòng)汽車熱管理行業(yè)未來格局分析
電動(dòng)汽車熱管理行業(yè)未來的格局究竟會(huì)如何,首先曉宇認(rèn)為“新奶酪”將會(huì)帶來兩個(gè)變革,一個(gè)是現(xiàn)有的子系統(tǒng)熱管理商,如電池?zé)峁芾砩逃蓆ier2上升到tier1所帶來的話語權(quán)和壁壘的變革;二是行業(yè)結(jié)構(gòu)的變革,并不存在完全替代,而是可能打破現(xiàn)有汽車空調(diào)熱管理市場(chǎng),出現(xiàn)新的電動(dòng)汽車熱管理的集成商,而現(xiàn)有整個(gè)熱管理市場(chǎng)份額將被打破,從一個(gè)均衡到另一個(gè)均衡;
首先其實(shí)對(duì)于有設(shè)計(jì)能力的一線主機(jī)廠電池廠,只需要冷板工藝好的熱管理供應(yīng)商即可,而對(duì)于二三線沒有設(shè)計(jì)能力的主機(jī)電池廠還需供應(yīng)商能力主導(dǎo)的熱管理設(shè)計(jì);
從趨勢(shì)上看,傳統(tǒng)汽車熱管理廠商(如銀輪,三花,及收購(gòu)THF進(jìn)入中鼎股份等)進(jìn)入新能源領(lǐng)域已成必然,他們的優(yōu)勢(shì)在與成熟工藝的技術(shù)積累及汽車熱交換行業(yè)的穩(wěn)定客戶,但單從客戶角度來看,并不是所有的客戶都一定需要熱管理的集成商,可以說未來可能出現(xiàn)類似于目前電池管理系統(tǒng)(BMS)產(chǎn)業(yè)格局的情況,即:
一線傳統(tǒng)熱管理廠商切入新能源,目標(biāo)一線主機(jī)廠成為熱管理行業(yè)最前列的組合,而其技術(shù)核心在于整體熱交換效率的提升,生產(chǎn)節(jié)拍的減少以及供應(yīng)商穩(wěn)定的工藝配套能力上;
二線傳統(tǒng)熱管理廠商與新進(jìn)入三電熱管理廠商PK二三線主機(jī)廠和電池廠的市場(chǎng),其關(guān)注點(diǎn)會(huì)在熱管理全套方案的系統(tǒng)集成能力,對(duì)直冷方案的儲(chǔ)備以及對(duì)電池本身熱管理的理解,這里將成為整個(gè)“新奶酪”份額爭(zhēng)奪的主戰(zhàn)場(chǎng);
最后想說的是,應(yīng)該說熱管理的新奶酪很大,但動(dòng)作慢的企業(yè)很有可能丟失先發(fā)優(yōu)勢(shì),而成為備選的B點(diǎn)供應(yīng)商,而目前先發(fā)的電池類熱管理企業(yè)又極有可能成為未來覺醒過來的汽車熱管理廠商的并購(gòu)目標(biāo)。
以上均為個(gè)人的粗淺認(rèn)識(shí),敬請(qǐng)大家批評(píng)指正。
來源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:曉宇
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