汽車熱管理行業分析-需求升級千億市場空間值得期待1、汽車熱管理系統變革1.1

新能源汽車推動熱管理系統升級傳統燃油汽車熱管理主要包含的是空調系統和發動機系統的熱管理，目的是為了整

車各項零部件處于合適的溫度，保障車輛發揮出最佳的駕駛性能。由于新能源汽車與傳

統燃油汽車在結構上的巨大差異，當新能源汽車滲透率不斷提升時，熱管理行業必然催

生出更多的需求。與傳統燃油車相比，新能源汽車主要有三點不同。第一，兩者均需要進行空調系統

熱管理，然而在空調制熱的情況下，傳統燃油車可以通過發動機的余熱給車內供熱，而

新能源車則必須要主動進行制熱。第二，由于兩者的動力系統不同，傳統燃油車動力系

統熱管理主要針對發動機和變速箱，而新能源車熱管理主要針對電機和電機控制器。第

三，新能源車相比傳統燃油車增加了電池熱管理，由于新能源車以電池電能作為驅動能

源，當電池溫度過高可能帶來一定風險，因此有必要進行電池熱管理。插電混動車結合

了傳統燃油車和純電動車的特點，相比純電動車而言更為復雜，還需配備發電機熱管理

系統。1.2

空調熱管理傳統燃油車與新能源汽車由于在動力結構上不同，所以兩者在空調制熱系統上有很大差別，而兩者的空調制冷系統在工作原理上則基本類似。均是通過壓縮機將制冷劑推

動到冷凝器降溫，然后經過膨脹閥壓力調節，使制冷劑以液態形式進入蒸發器。由于制

冷劑沸點較低，進入蒸發器后便會蒸發吸熱使蒸發器內溫度降低，鼓風機將車內熱空氣

吹過低溫蒸發器后便會形成冷風制冷。兩者主要的區別在于傳統燃油車使用發動機為壓

縮機提供動力，而新能源汽車使用的是電動壓縮機。1.2.1

燃油車空調制熱系統燃油車的發動機工作時燃燒溫度最高可達到

2500℃，即使怠速運轉時燃燒溫度也在

1000℃左右，這個熱量如果不散發出去就會損壞發動機。而燃油車內空調系統的制熱恰

恰是利用了發動機的余熱，具體工作原理為冷卻液流入發動機吸熱，然后高溫冷卻液再

流回水箱散熱，這時鼓風機將低溫空氣吹入高溫水箱，低溫空氣吸收水箱熱能便會形成

暖風制熱。1.2.2

新能源汽車空調制熱系統由于純電動車內沒有發動機，電機電控在運行過程中溫度也無法達到發動機的水平，

因此無法利用動力組件為車內供熱。目前純電動車空調制熱系統主要使用的是

PTC制熱

和熱泵制熱。PTC制熱是指利用正溫度系數很大的半導體材料作為熱敏電阻，通過熱敏電阻發熱

來提高溫度。目前

PTC制熱包括

PTC風暖制熱和

PTC水暖制熱兩種方式，

PTC水暖制

熱是將

PTC加熱器與空調暖風芯體相連，通過

PTC加熱器的液體流向車內空調暖風芯

體，空氣通過暖風芯體加熱后直接吹入車內，實現車內采暖功能；PTC風暖制熱只需要

將傳統汽車空調暖風芯體替換為

PTC加熱器即可制熱。PTC制熱具有成本低、換熱效率高和安全可靠等特點，但是

PTC最大的缺點是消

耗電能，影響電車續航里程。PTC制熱在極致情況下，也只能實現

100%的能量轉換，

即耗費

1

焦耳的電能最多也只能提供

1

焦耳的熱量。在當下純電動車續航能力普遍不強

的情況下，PTC制熱的發展有所制約。目前使用

PTC制熱的新能源車型有比亞迪秦

EV、

幾何

A、帝豪

EV和北汽

EU5

等。熱泵制熱就是把熱量從相對低溫處（車外）搬到相對高溫處（車內），利用低沸點

的制冷劑將環境中的熱量帶入到乘客艙中，乘客艙得到的熱量為消耗的電能與吸收的低

位熱能之和，因此其制熱系數

COP（（吸收的低位熱能+消耗電能）/消耗電能）一定大

于

1。熱泵空調可以有效節省電能，但也存在成本高、低溫環境制熱效率低等特點，因此

當前熱泵空調主要應用于中高端新能源車型中，如特斯拉

modelY、蔚來

ES6、寶馬

i3

和捷豹

i-Pace等。1.3

電池熱管理目前，新能源汽車動力電池主要為鋰離子電池，鋰電池性能對溫度變化較為敏感，

而動力電池冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時也會影響到電池壽命和使用安全。

由于充放電過程中電池本身會產生一定熱量，從而導致溫度上升，而溫度升高會影響動

力電池的諸多性能參數。因此為了提高電池使用壽命和發揮電池最佳功效，有必要對電

池進行熱管理，增加散熱設施，控制電池運行的溫度環境。根據傳熱媒介的不同，較為

常見的三種電池熱管理方式分別為空氣冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻。1.3.1

空氣冷卻空氣冷卻又稱風冷，是指通過運動產生的風將電池的熱量經過排風風扇帶走，常見

于混合動力汽車電池熱管理中。風冷通風方式一般分為串行和并行兩種方式，目前大部

分風冷系統均采取并行方式。在串行通風時，空氣沿著一側從通道流入，然后帶走電池

發出的熱量從另一側流出，所以空氣流出側制冷效果要弱于空氣流入側，使得電池組內

存在一定溫差。而并聯通風方式在設計時，會對進出口的風道和電池間隔進行細致的安

排，確保每塊電池流過的空氣流量均勻，減少電池組內溫差。風冷系統具有結構簡單、重量輕、成本低等優點，但是空氣與電池組表面的熱交換

系數較低，散熱效率較差，因此風冷僅能勝任能量密度和放電功率均較低的電池組熱管

理。隨著未來新能源汽車續航里程的逐步提升，電池能量密度只可能會越來越高，風冷

在未來的電池熱管理中恐難勝任。1.3.2

液體冷卻液體冷卻作為當前最普遍的電池熱管理技術，是指將電池間接或直接接觸導熱率較

高的液體，從而進行冷卻。直接接觸式是指利用制冷劑（R134a等）蒸發散熱的原理，

制冷劑在蒸發器中蒸發并快速高效地將電池系統的熱量帶走，從而完成對電池系統的冷

卻。間接接觸式最為常見，而間接接觸式又以液冷板形式最為典型。即將液冷板放置在

兩個電池單體之間，使得電池表面直接與液冷板接觸，從而把電池產生熱量傳遞給液冷

板，液冷板內液體通過循環流動將熱量帶走使電池系統冷卻。與風冷相比，液冷具有熱交換效率高、冷卻面積大、中間熱阻小、冷卻均勻等諸多

優點，在中高端電動汽車上面應用非常廣泛。然而液冷方式也存在部分缺點，如冷卻液

容易泄露、成本相對偏高、結構相對復雜等。1.3.3

相變材料冷卻在動力電池熱管理系統中，空氣冷卻和液體冷卻均屬于主動熱管理，只有相變材料

冷卻屬于被動熱管理。相變材料冷卻方式通常選取具有較大潛熱和較小相變溫度的材料，

通過融化吸熱貯存能量，在需要時通過凝固將熱量釋放，使得整體在此過程中維持等溫

或近似等溫條件，進而控制電池單體和電池組的溫差，保持溫度的相對恒定和均勻。與

傳統風冷和液冷方式相比，具有高效、節能、溫度波動小、防止熱失效等優點，是國內

外動力電池熱管理的熱點研究方向。但相變材料冷卻的缺點在于，相變材料僅僅是一種

儲熱或吸熱的物質，其自身無法對任何物質進行散熱。當相變材料在完全相變之后，電

池的熱量將無法被有效地帶走，因此在目前的研究中會考慮將相變材料冷卻與風冷或液

冷相結合。1.3.4

主流新能源汽車動力電池熱管理方式從目前國內多款熱銷的新能源汽車電池熱管理方式來看，價格較低的

A00

級和

A0

級新能源汽車多選擇風冷方式，價格相對較高的

B級和

C級新能源汽車都是選擇液冷方

式。這其中主要原因在于

A00

級和

A0

級車電池容量較小、電機功率較低，散熱需求較

少，同時也從成本控制的角度選擇風冷的方式。1.4

動力系統熱管理傳統燃油車與電動新能源汽車在動力組成部分截然不同。傳統燃油車以發動機為動

力源，結合變速箱帶動車輛平穩運行，而純電動車動力來源為電動機，結合電機控制器

來控制車輛的啟動運行。1.4.1

發動機和變速箱熱管理發動機熱管理系統可以使發動機在工作循環時保持最佳溫度，處于最低油耗狀態。

發動機冷卻方式可以分為風冷和水冷，目前幾乎所有汽車發動機冷卻方式均為水冷，主

要由于水冷冷卻效率高，同時水冷可以提供更為穩定的溫度環境，在冬季時還可以用發

動機冷卻的余熱為車內供暖。具體工作流程為通過水泵提高冷卻液壓力，強制冷卻液在

發動機的冷卻水道中循環流動，最后進入水箱散熱器，將發動機多余熱量帶走。變速箱冷卻原理與發動機冷卻原理基本相似，主要區別為冷卻介質不同，變速箱冷

卻液需要使用專用的變速箱潤滑油。變速箱內部潤滑油經過油泵流至系統各零部件進行

潤滑并帶走摩擦產生的熱量，最后經過散熱器降溫后，流至油底殼完成循環。1.4.2

電機和電控熱管理電機和電機控制器帶動汽車行駛的過程中會存在部分電能損耗，轉化為熱能釋放，

因此也有必要對新能源汽車的電機電控組件進行熱管理。目前對兩者的熱管理主要是集

中在冷卻部分，也有風冷和水冷兩種方式，風冷主要應用于電機功率較小的低端車型，

水冷則在功率較高的中高端車型中使用較多。其具體工作流程與發動機有所類似，也是

依靠水泵帶動冷卻液在冷卻管道中循環流動，通過散熱器等熱交換過程，使冷卻液帶走

電機電控產生的熱量。2、行業情況2.1

下游整體汽車銷量有望穩步增長，新能源汽車滲透率不斷提高汽車熱管理行業市場需求與下游汽車行業景氣度密切相關。從最近

16

年的汽車銷

量數據來看，中國汽車銷量經歷了先快速增長再滑坡的過程。2005-2017

年中國汽車銷

量從

576

萬輛增長到

2887

萬輛，總體汽車銷量增長了

4

倍，年復合增速達到

14.38%。

自

2018

年開始，中國汽車行業先后受到中美貿易戰、機動車國五標準切換國六、新冠

疫情等不利因素影響，導致汽車銷量逐年滑坡。2021

年汽車整體銷量