受全新驅(qū)動方式影響,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:
● 壓縮機不同:傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)采用機械傳動式壓縮機,新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)則采用電驅(qū)動式壓縮機;
● 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)動機的余熱,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責整車的溫度管理;
● 控制系統(tǒng)不同:基于以上三點,新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制要比傳統(tǒng)汽車更為復雜,而現(xiàn)實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,如電動壓縮機、電子膨脹閥等尚不成熟。
● 測試方法及標準差異:新能源汽車空調(diào)部分新生零部件的單體標準、系統(tǒng)標準等還欠缺,有待進一步完善。
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,無疑蘊藏著許多新的市場機遇,但同時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、動力電池冷卻功能,還增加了一些新零部件的應用,如電動壓縮機、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:首先,如何提供可靠、高效的低溫采暖技術(shù);第二,如何實現(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;第三,如何解決一套系統(tǒng)既要滿足動力電池快充時的大冷量需求,又要兼顧系統(tǒng)低負荷時的調(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)化設計減少整體系統(tǒng)的成本,包括重要零件如何實現(xiàn)低成本設計和制造。
曼胡默爾新能源產(chǎn)品首席專家邁克爾·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)加熱都必須由動力電池提供能量,而這會明顯地減小純電動汽車的續(xù)航里程。
純電動車冬季采暖仍顯尷尬
時值寒冬,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)動機的余熱采暖,對于沒有熱源的純電動汽車而言,則主要通過PTC加熱。然而,現(xiàn)實情況是,通過PTC加熱器進行采暖,在冬天時將影響電動車續(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”?!霸缧┠陿I(yè)界已開始研究替代技術(shù),目前有熱泵和燃氣加熱器兩種解決方案,燃氣加熱器雖然能解決低溫供暖問題但依靠燃燒柴油仍然會產(chǎn)生排尾氣排放問題,因此熱泵成為當前替代PTC熱點技術(shù)?!辈贿^,陳祥吉亦指出,當前熱泵還存在一些問題,如不能滿足低溫(低于-10℃)運行、低溫下不能可靠運行、供熱能力不足和能效低(COP)?!耙援斍翱蓪崿F(xiàn)的技術(shù)看,我認為要進一步完善雙級補氣增焓技術(shù)和低溫制冷劑的應用才能很好要解決以上低溫熱泵技術(shù)難題?!?
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)展機會,市場到成熟階段就會越來越集中,新能源汽車熱管理領(lǐng)域也一樣?!?陳祥吉強調(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)會逐步被淘汰,目前的產(chǎn)業(yè)格局也會被重構(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,其認為,長遠來看這種格局的變化不大,因為多數(shù)熱管理零部件廠具有一定的主機廠背景,零部件企業(yè)主要隨主機廠的變化而變化。
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個月下降,且全年基本將呈現(xiàn)負增長。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:“置身銷量低迷的當下,新能源汽車熱管理供應商也會面臨市場下滑和價格下調(diào)導致的利潤下降壓力?!倍业氖?,從目前市場規(guī)模來看,空調(diào)熱管理市場還沒有真正達到飽和?!岸唐趲啄陜?nèi),新能源汽車熱管理系統(tǒng)市場會隨著新能源汽車的數(shù)量和比例而增加,傳統(tǒng)汽車熱管理比例會減少但總體數(shù)量應該不會減少。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?!标愊榧硎尽j懶铝謩t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的設計開發(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雜,標定的工況更多。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?“當前的技術(shù)重點在滿足舒適性和提升效率,未來會更加強調(diào)安全?!?陳祥吉表示,新能源汽車熱管理系統(tǒng)會從傳統(tǒng)汽車時代的“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?!澳苄切履茉雌嚭蛡鹘y(tǒng)燃油車的**區(qū)別,而新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的能效涉及多個部件和系統(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?!标懶铝直硎?,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)運行的經(jīng)濟性、智能控制、EMC等方面的要求在日益提高。當然,零部件的輕量化、靜音化、高效化是永恒的課題。