小米的冬季續(xù)航之王沒那么好當

12月28日，雷軍在小米汽車的技術(shù)發(fā)布會上說：“作為一輛純正的北方車，小米定了一個小目標，立志做電動車冬季續(xù)航之王。通過強大的電池熱管理技術(shù)，小米汽車可在低溫環(huán)境下，實現(xiàn)續(xù)航保持率同級最高，空調(diào)升溫速度同級更快，充電速度同級更快。”

沒錯，自從懂車帝冬測事件發(fā)酵后，車企宣發(fā)開始特意強調(diào)冬天續(xù)航的問題，終于，一個長期不為大眾所了解的細分賽道——熱管理，開始被越來越多的人關(guān)注。

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熱管理，一個長期被公眾忽視的核心賽道

今天我們提及新能源汽車技術(shù)，繞不開三電——電池、電機和電控。實際上，熱管理系統(tǒng)也是新能源汽車相較燃油車變化最大的部分之一，同時也是體現(xiàn)新能源汽車性能的核心指標之一。

熱管理，就是實現(xiàn)制冷和加熱功能。傳統(tǒng)汽車和新能源汽車都需要耗費能源來制冷，這個出發(fā)點是一樣的，但是燃油車的發(fā)動機余熱可以利用起來制熱，因此實現(xiàn)起來非常容易，而新能源制熱則只能再次耗費能源，這一點底層原理的細小差異導致整個熱管理系統(tǒng)被迫重構(gòu)。

具體而言，一個好的熱管理系統(tǒng)，能夠在降低能耗的同時，提升電池的安全性和乘客的舒適度。簡單來說，在冬天，新能源汽車需要直接耗電、而不是像傳統(tǒng)燃油車用發(fā)動機余熱去加熱座艙，另一方面鋰電池在低溫環(huán)境效率就會大打折扣。所以低溫就是新能源車的天敵，而要解決這個問題，電池技術(shù)再怎么進步都沒有用，必須得依靠車企的熱管理技術(shù)。

所以，從技術(shù)原理來看，新能源汽車的熱管理系統(tǒng)比燃油車的還要復雜。從以下兩個結(jié)構(gòu)圖中，我們就能清晰地感受了。

簡單來說，新能源汽車的熱管理有以下三個回路：

空調(diào)回路。

此回路主要實現(xiàn)座艙的制冷和制熱，難點是制熱部分，由于新能源汽車必須主動加熱，早期的技術(shù)方案是比較廉價的PTC方案，技術(shù)原理和家里用的取暖設(shè)備“小太陽”差不多，簡單說就是成本低，壽命長，但是耗電高，從而明顯減低了新能源汽車的續(xù)航里程。

更有前景、快速發(fā)展的是熱泵技術(shù)。相對PTC，熱泵的能效比明顯更高，行業(yè)內(nèi)最早采用這種技術(shù)的是特斯拉的Model Y。根據(jù)業(yè)內(nèi)的測試結(jié)果，熱泵相對于PTC，可以電能消耗縮減一半。

電池回路。

此回路是為了提升電池的舒適度，鋰電池比較理想的工作溫度范圍是20-30度左右。為此，熱管理系統(tǒng)中需要專門搭建一個電池回路來伺候祝這個核心零部件。從技術(shù)上看，冷媒通過耦合器流入，通過熱交換最終實現(xiàn)熱傳導。

電機電控回路。

電機電控為了防止器件溫度過高，也有熱管理的需求。目前一般和電池回路并聯(lián)，通過液冷的方式散熱。從技術(shù)上講，電機電控回路也是寄生于空調(diào)回路的。

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新能源熱管理，特斯拉依舊遙遙領(lǐng)先？

為什么說熱管理極其重要？因為它是新能源汽車三電系統(tǒng)重要的外設(shè)。

雖然長久以來，公眾話題性不強，但是，這個細分賽道的規(guī)模卻不小。拆解整車來看，相對于燃油車，一臺新能源汽車的熱管理系統(tǒng)的整體成本是6000元，高達燃油車的三倍。

如果我們做一個簡單的測算，如果到2025年全球新能源車的滲透率達到20%左右，也就是一年銷售2000萬輛，一臺車對應(yīng)熱管理系統(tǒng)的單價是6000元，市場空間就有1200億人民幣。而且到2025年時，這個行業(yè)還在快速增長。

但令人唏噓的是，這其實是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的短板。這個環(huán)節(jié)目前基本仍被海外公司壟斷。國內(nèi)比較知名的熱管理汽車公司有三花智控、銀輪股份，但在整個熱管理市場的份額仍只有低個位數(shù)。當前，日本的電裝、韓國的翰昂、德國的馬勒和法國的法雷奧，被稱為熱管理的四大巨頭，在全球市場的合計份額超過70%。以日本電裝為例，每年的汽車熱管理業(yè)務(wù)收入是超過百億美元的，妥妥的隱形冠軍。

值得進一步說明的是，一般一個行業(yè)集中度高，就反映這個行業(yè)壁壘很高，熱管理系統(tǒng)作為自由競爭市場，最終形成壟斷，只能說明這個看起來不起眼的行業(yè)，技術(shù)門檻并不低。

但前文提到了，新能源汽車的熱管理系統(tǒng)與燃油車相比有本質(zhì)區(qū)別，為此，我們以特斯拉為例，嘗試總結(jié)出新能源汽車熱管理系統(tǒng)的技術(shù)演化方向。之所以選擇特斯拉，是因為它作為行業(yè)先驅(qū)，沒有作業(yè)可抄，所以只能自己創(chuàng)新。

我們通過特斯拉三代熱管理系統(tǒng)的發(fā)展闡述其熱管理的發(fā)展過程，體現(xiàn)為：第一由單一零部件向組件集成，第二是各自回路不再是獨立的循環(huán)，系統(tǒng)耦合度提高。

資料來源：美國專利商標局（USPTO）-特斯拉專利文件，國信證券經(jīng)濟研究所整理

第一代：應(yīng)用于 ModelS/X 車型，單冷空調(diào)+PTC 加熱座艙和電池回路，其中制冷劑負責座艙制冷，PTC 負責駕駛艙制熱，冷卻液負責電池、電機、電控的制熱與制冷，電機回路與電池回路通過多通閥切換串并聯(lián)，各個熱管理回路相互獨立。

第二代：應(yīng)用于 Model3 車型，單冷空調(diào)+PTC 加熱座艙。首先通過冷卻液集成模塊 Superbottle 來控制冷卻液回路，使得系統(tǒng)更加緊湊。

其次，電池回路取消水暖 PTC 加熱，而通過電機堵轉(zhuǎn)模式加熱，電機堵轉(zhuǎn)指通過為電機定子供電而不引起轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，定子線圈發(fā)熱，將電機熱量與電池回路進行熱交換，以達到加熱回路的目的。

第三代：熱泵模式取代 PTC，應(yīng)用于 ModelY 車型，差異是：首先冷媒側(cè)引入熱泵系統(tǒng)，水路側(cè)開發(fā)了八通閥進行調(diào)度，空調(diào)系統(tǒng)與三電耦合，形成冷媒冷卻液總成，集成度進一步提高。

其次，加熱模式，特斯拉出于成本考慮舍棄了高壓加熱器（單價較貴，預計約 152 美元），但仍保留了一個低壓 PTC（用于極低溫條件），整體熱管理加熱組合包括：純熱泵系統(tǒng)、電機堵轉(zhuǎn)加熱、低壓 PTC 加熱等。

特斯拉熱泵系統(tǒng)總成集成了三大塊：

1、冷媒側(cè)總成，集成了傳感器、電子膨脹閥、電池冷卻器和液冷冷凝器等部件。

2、水路側(cè)總成，集成了傳感器、膨脹水壺、電子水泵、水閥等。

3、水路調(diào)度系統(tǒng)八通閥，八通閥實際是兩個四通閥疊加而成，因此擁有 8 個矩形端口，通過一個四位置步進電機控制，根據(jù)八通閥的連接實現(xiàn)對電池系統(tǒng)和電機系統(tǒng)水路串并聯(lián)的設(shè)置。

集成化的優(yōu)勢在于，產(chǎn)品更加緊湊，可以簡化整車空間布局，減少管路布局、降低成本、降低體積與重量等。同時，通過集成化可以提升制造效率，如前端模塊共用性高，可提高零部件利用率與整車生產(chǎn)效率。

在特斯拉集成模塊后，包括比亞迪、華為、寧德時代等公司均推出了自身的熱管理集成解決方案。華為通過部件集成管路降低 40%，控制集成可靠性提升 50%。

比如華為TMS將傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)中 12 個部件集成為一體，采用基板替代原有的互通管路，實現(xiàn)熱管理系統(tǒng)管路數(shù)量降低 40%、部件數(shù)量降低 10%，易于安裝和維護。

比如，比亞迪在熱管理系統(tǒng)方面專門開發(fā)了電池復合直冷技術(shù)，一方面通過電池上下兩層都鋪上直冷板的設(shè)計來增加電池的制冷面積，另一方面則通過上下兩側(cè)獨立的冷媒控制系統(tǒng)來根據(jù)冷板的溫度不同獨立自適應(yīng)控制冷板溫度。通過這樣的設(shè)計，可以將電池冷卻面積提升一倍，換熱能力提升85%以上。

比如，寧德時代的熱管理方案是首創(chuàng)大面積水冷。麒麟電池將水冷板插入電芯間替代橫縱梁，兼具支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能。冷卻流道的外壁與電池排之間設(shè)置中間導熱結(jié)構(gòu)，如導熱膠、導熱銅片等，以實現(xiàn)間接換熱。 實現(xiàn)5min快速熱啟動，10min快充至80%，平均時間縮短至一半。 

可見，盡管目前熱管理賽道依舊是外資獨占鰲頭，但值得欣慰的是，隨著中國新能源市場的不斷擴大，應(yīng)用場景不斷豐富，一定會帶動一大批該細分賽道的公司獲得長足發(fā)展。

國內(nèi)熱管理公司收入占比。

總結(jié)而言，中國產(chǎn)業(yè)鏈在熱管理賽道的持續(xù)進步，不僅將結(jié)束外資長期壟斷的格局，還將保證中國的新能源汽車（特別是中低價位的電動車）在極寒條件下，不會再快速掉電，進而實現(xiàn)中國南北方的電車平權(quán)。

       原文標題 : 小米的冬季續(xù)航之王沒那么好當