新能源汽车热管理市场概况、技术情况及发展趋势

新能源汽车热管理市场概况、技术情况及发展趋势-有驾

1、行业市场概况

新能源汽车热管理系统是从整车角度出发,通过统筹车辆的空调、动力电池、电机等相关部件及子系统的相关匹配、优化与控制,以此来有效解决整车热管理相关的问题的系统。新能源汽车热管理按照功能可划分为动力电池热管理、电机电控热管理和空调热管理,用于调节电池、动力及空调系统至最佳温度区间。

(1)动力电池热管理市场

①动力电池热管理原理

电池热管理,是基于电池的电化学特性与产热机理,以及电池最佳充放电温度区间,为解决电池在温度过高或过低情况下工作所引起的热散逸或热失控问题,而采取的管理行为和相应形成的管理系统。动力电池的高效工作温度区间为 20-35℃,若温度过低(<0℃),则导致电池充放电功率性能下降,缩短续航里程;若温度过高(>45℃),会产生电池热失控风险,威胁整车安全,因此维持电池内部温度及电池模块间温度的均匀性成为电池热管理的核心任务。目前,新能源汽车电池热管理主要可分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和制冷剂直接冷却。

②动力电池热管理市场规模

新能源汽车产销量的疾速增长和国内电池厂的快速发展,直接推动和促进了电池液冷管、电池液冷板需求的增长。据测算,新能源汽车动力电池热管理系统单车价值约为 2,300 元-3,300 元,其中电池液冷管、电池液冷板的单车价值约为 685 元,根据新能源汽车的产销量推测 2024 年全球新能源汽车动力电池液冷管、电池液冷板的市场规模约为 125 亿元,其中我国相关市场规模约为 88 亿元。在不考虑电池集成技术革新所引致的电池液冷产品附加值提升等因素的情况下,预测 2025 年全球动力电池液冷管、电池液冷板的市场规模将达到 153 亿元,其中,国内市场规模将达到 113 亿元,具有广阔的成长空间。

(2)电机电控热管理市场

①电机电控热管理原理

电机及电控系统的工作是新能源汽车能量输出的关键,在新能源车电机电控系统(电机、逆变器、充电机 OBC 等)高功率输出或充电情况下,内部零部件会产生大量热量,热量累积导致的升温会直接影响到元件的输出功率,从而导致电机内部短路、磁体退磁等问题。随着新能源汽车的普及,市场对于汽车的动力要求不断提升,高功率、高扭矩、高转速的电机需求得以加大,而在高性能的同时也意味着产品工作时产生的热量也会更多,因此对于电驱动产品的热管理要求也在不断提高。目前整车电机电控系统的冷却方式主要分为风冷、液冷和油冷。

②电机电控热管理市场规模

据测算,新能源汽车电机电控热管理系统单车价值约为 1,400 元,其中电控系统散热器的单车价值约为 200 元,根据新能源汽车的产销量推测 2024 年全球新能源汽车电控系统散热器的市场规模约为 36 亿元,其中我国相关市场规模约为 26 亿元。在不考虑电机电控损耗密度提高导致的电控系统热管理零部件附加值提升等因素的情况下,预测 2025 年全球电控系统散热器的市场规模将达到 45 亿元,其中国内市场规模将达到 33 亿元,市场快速增长。

2、行业技术情况

采取液冷技术路径的散热器通过调节温度进而影响电池、电子元器件的运转效率及电路安全,是新能源热管理系统的关键零部件之一,主要应用于新能源汽车热管理,储能、移动电源热管理,以及空中交通、工程机械、船舶等特殊环境热管理等领域。应用场景对产品的设备工作状态和使用寿命要求严格,因此下游厂商对热管理零部件供应商的工艺技术水平及质量保证能力有较高要求。

液冷散热器的生产技术水平具体体现在工艺方案设计和生产制造两个环节。工艺方案设计是指生产商根据下游主机厂商、电池厂商提供的需求资料,通过分析产品性能,设计生产流程,以及选择和设计制作生产过程中需要的设备、模具等工艺装备,最终设计成内部生产工艺图纸,确保各工序及最终成品各项参数指标满足甚至高于下游主机厂商的要求。

生产制造环节是通过冲压、波浪成型、焊接、机加工等手段,将铝材、辅材加工为液冷散热器成品。下游应用领域对液冷散热器产品的散热效果、密封性、设计精准度以及轻量化要求提出严格要求,在出厂前应进行相关检测并满足相关国家和行业标准及设计要求,包括外观质量、性能、水质性能、环境适应性、工作方式等多方面的测试和验证。

3、行业技术的发展趋势

(1)热管理系统向集成化趋势发展

集成化是通过全新的设计和工艺,将以往由多个零部件分别实现的功能,集成在一个模块组件中,以实现由单个模块组件代替多个零部件的技术手段。在电动汽车续驶和整车能耗的压力下,具备更低热管理能耗、更宽工作温域、更低系统成本和更紧凑的系统结构的一体化集成热管理系统成为电动汽车发展的大势所趋。

(2)生产过程智能化、自动化进一步加速

近年来,随着我国人口红利的逐渐消失以及劳动力成本的快速攀升,经济发展由高速发展向高质量发展转变,国内工业制造业企业的转型升级刻不容缓。智能化生产线的引入可极大提高生产效率及产品质量稳定性,将一系列的复杂工作通过制程的优化、工艺的改良和资源的优化配置,进而实现自动化批量生产。

(3)汽车零部件轻量化大势所趋

随着环保问题和能源问题日益凸显,低碳经济和节能减排的号召相继被提出。近年来,全球各国汽车节能减排标准日趋提高,节能减排已经成为汽车行业发展的主旋律之一,汽车行业呈现轻量化发展趋势。纯电动汽车重量每减少 100kg,可行驶里程增加 10%,节约电池成本 15%-20%,因此新能源汽车对轻量化零部件需求更为广泛。作为实现汽车轻量化的重要途径,材料应用轻量化备受业界关注,零部件行业将会从降低汽车自重的方面进行新材料的应用,铝镁合金、塑料制件在汽车中的使用量是降低整车重量、减少汽车排放的有效的措施之一。

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