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新能源汽車熱管理行業(yè)專題報告——主被動協(xié)同助力行業(yè)發(fā)展

2022-12-22 23:08:09·  來源:易貿AUTO行家  
 
新能源汽車在主動和被動兩方面加強對電池的熱管理。主動管理是熱泵系統(tǒng)中冷卻水回路對三電系統(tǒng)進行冷卻/加熱,通過系統(tǒng)主動控制進行調節(jié);被動管理主要起導熱/隔熱、阻燃等作用,通過材料的選擇對熱量的傳輸進行控制。電池能量密度提升疊加更高安全性的要求,

新能源汽車在主動和被動兩方面加強對電池的熱管理。主動管理是熱泵系統(tǒng)中冷卻水回路對三電系統(tǒng)進行冷卻/加熱,通過系統(tǒng)主動控制進行調節(jié);被動管理主要起導熱/隔熱、阻燃等作用,通過材料的選擇對熱量的傳輸進行控制。電池能量密度提升疊加更高安全性的要求,熱管理有望迎來高速增長。

熱泵系統(tǒng)集成度提升,自主產業(yè)鏈優(yōu)勢顯著。在特斯拉八通閥集成化的帶動下,華為、比亞迪等跟進,熱泵集成度和冷卻回路的效率大幅提升。電動車時代,新進整車廠自研能力強,技術自主創(chuàng)新,擺脫傳統(tǒng)的tier1供應模式,積極引入國內自主優(yōu)秀企業(yè)。國內企業(yè)在系統(tǒng)設計和制造、以及重要部件(如八通閥、液冷板、水泵、膠管等)均具有明顯優(yōu)勢。

液冷板和膠管價值量有望提升。目前大部分液冷板位于電池包下方,為達到更好的冷卻效果,未來可將液冷板安裝于電芯之間,使用量和技術難度均有所提升,單車價值量有翻倍潛力,液冷板和鋁熱傳輸材料或將受益;冷卻回路的管路以膠管和尼龍管為主,電動車單車需求量大于燃油車,自主企業(yè)將加速國產替代。

被動熱管理——防火隔熱材料。為了防止讓電池單體自燃擴散至整個動力電池包,一般廠商通過控制影響(如隔熱)和保持溫度(如泄壓、散熱)兩方面來解決。目前三元電池系統(tǒng)中主要在采用的防火隔熱材料主要有氣凝膠、隔離板、隔熱泡棉、熱陶瓷。受益CTP電池工藝放量,導熱/結構膠領域市場空間廣闊,據(jù)我們測算,搭載CTP電池的汽車中導熱膠/結構膠的單車價值量有望從傳統(tǒng)工業(yè)的200-300元/輛上升至800~1000元/輛,我們預計至2025年全球新能源汽車銷量達到2200萬輛,動力電池用膠有望達到200億市場空間。


01、新能源車熱管理難度提升,熱泵系統(tǒng)自主可控


汽車熱管理:空調+動力總成熱管理

燃油車熱管理:

1)空調;2)發(fā)動機冷卻;3)變速箱冷卻。 

電動車熱管理:

1)空調;2)電池冷卻及加熱;3)電機電控冷卻。如果是PHEV車型,則是燃油車+純電車的集成。


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技術原理差異:電動車更加復雜

燃油車熱管理:

1)乘員艙制冷——空調冷媒;2)乘員艙制熱——發(fā)動機余熱;2)發(fā)動機冷卻——冷卻水;3)變速箱 冷卻——冷卻油。 

電動車熱管理:

1)乘員艙制冷——空調冷媒;2)乘員艙制熱——PTC或空調制熱(熱泵);3)動力電池冷卻——冷卻 水;4)動力電池加熱——PTC或電機余熱;5)電機冷卻——水冷/油冷。


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電池快充對熱管理提出更高的要求

快充下電池發(fā)熱量增大,對熱管理需求提升。快充時需要對電芯提前加熱,但溫度太高會加劇電芯的老化,因此需要熱 管理系統(tǒng)保證電芯處于合理溫度范圍內。


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液冷是動力電池主要冷卻方式

液冷是動力電池冷卻的主流技術,其冷卻速度更快、換熱系數(shù)更高。相比其他兩種冷卻方式,液冷式能夠更快更高效地 進行冷卻,并且體積變化小,可以最低限度影響電池的正常使用,提高電池的使用壽命。但是液冷式對密封要求高、結 構較為復雜,因此成本較高,下一步的降本提效尤為重要。液冷方式主要以液冷板的形式放置于兩電芯之間。


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寧德時代麒麟電池對熱管理需求提升

寧德時代麒麟電池提升液冷板需求量。首席科學家吳凱在2022世界動力電池大會——“云上宜賓”高端對話活動上表示, 麒麟電池在兩塊電芯的中間加裝液冷板,使相鄰兩塊電芯的熱傳導降低、提升安全性。傳統(tǒng)電池液冷板采用整板結構,置 于電池組下方,麒麟電池采用的全新布局方式將大幅提升單車液冷板用量。


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熱泵空調逐步取代純PTC,提升續(xù)航里程

熱泵比PTC能耗更低,提升電動車續(xù)航里程。PTC加熱采用PTC加熱絲將電力轉化為熱量,再由鼓風機將熱風送進乘員艙, 低溫制熱效果好,但電能消耗高。熱泵加熱通過冷媒在車外通過換熱器吸熱,并將熱量帶入車內的方式給車內供暖,相比于PTC加熱方式,電能消耗低,可大幅提升電動車續(xù)航里程,但其在低溫環(huán)境下制熱效果較差。


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熱泵空調逐步取代純PTC,續(xù)航里程提升14%

熱泵比PTC能耗更低,提升電動車續(xù)航里程。以Model3為例,相比于PTC加熱方式,熱泵空調的百公里平均電耗降低2.2- 2.5kwh,假設電池容量為50kWh,可增加約35km的續(xù)航里程,提升幅度為14%。

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