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E电园|周江峰：热管理系统供应商在电动汽车时代的机会

出品｜搜狐汽车·E电园
9月16日-9月17日 ， 中国电动汽车百人会在南京国际博览中心举办2020全球新能源汽车供应链创新大会 。来自国家新能源汽车创新工程项目专家组、相关政府部门、整车厂、零部件企业的众多大咖与会并抛出了与产业发展相关的关键意见 。
在全球经济下行、汽车产业进入存量市场、汽车新四化转型的关键节点 ， 汽车供应链企业们面临着盈利能力下滑、增长乏力、价值链条转移、新玩家入局等等挑战 。而克服这些挑战 ， 创新变革、提升抗风险能力、重新体现自身价值 ， 就成了当下汽车供应链企业们所面临的关键命题 。
本次大会就上述命题进行了着重讨论 ， 对于供应链目前所面临的问题、需要达成的目标以及实现目标的路径进行了具体规划 。
E电园|周江峰：热管理系统供应商在电动汽车时代的机会
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杭州三花研究院有限公司总经理周江峰与会并发表演讲 ， 以下为演讲实录：
各位领导、各位专家 ， 上午好 。
就像主持人说的 ， 刚才我们前面谈了很多电池、电机、电驱、电控 ， 这个其实是我们做新能源经常谈到的“三电” 。我们做热管理 ， 其实在传统汽车的时候其实并不受重视 ， 只是用来车身舒适性控制就行了 ， 车厢的温度调好 ， 最多加上一个发动机的热管理 ， 这个是传统汽车的热管理 。电动车上来初期的时候热管理也并不受重视 ， 那个时候大家延续的思维还是用传统的车过来 ， 车的电动化后传统热源没有了 ， 就加一个PTC ， 电池的冷却大部分是靠自然冷却 ， 也没有考虑水冷 ， 随着电池的密度越来越高 ， 现在我们也引入了电池的水冷技术等等 。今天我们看到热管理在电动汽车时代到来的时候我们存在哪些机会 ， 会有哪些新的技术 。
我总结了一下 ， 有三个方面：第一个是绿色环保 ， 大家都很关心汽车排放 ， 汽车排放现在解决了 ， 从燃油汽车变成了电动车 。在热管理里面 ， 用到的制冷剂是不是环保？刚才说到的电动汽车如果用PTC是不是高效？这个是我们今天的第一个话题 ， 绿色环保、高效节能 。第二个方面其实前面很多嘉宾也都提到过的集成化 ， 在电动汽车的领域里 ， 新的热管理系统 ， 随着整车的需求也提出了一个集成化的需求 。第三个也是离不开我们一直在谈的电动化、网联化、智能化 ， 热管理方面是不是也有智能化的一些技术可以运用呢？今天我的报告就是围绕这三个方面展开 。
第一个 ， 我们谈谈绿色环保 。绿色环保 ， 刚才我已经提到了 ， 从制冷剂方面来说 ， 我们现在用的R134a大家都很熟悉 ， 所有的中国汽车厂现在普遍用的都是R134a ， 欧美现在法规已经出来说慢慢的要向R1234yf去转变 。为什么会有这个转变呢？其实还是环保 ， 大家可以看到 ， 新的制冷剂对臭氧层都没有破坏性的 ， 第二个就是对全球的变暖的影响 ， 它所有的制冷剂都是对二氧化碳相对值进行比较 。第三个就是汽车离不开制冷和制热系统 ， 即热泵系统.我们评估了四个潜在的制冷剂 ， 哪一个是适合未来的热泵系统需求的 ， 我们也做了一个评估 ， 后面我会系统的来说 。
从各个方面来看 ， 如果我们抛弃了安全性来说 ， R290 ， 也就是丙烷其实也是一个不错的制冷剂 ， 它可以满足热泵的需求 ， 但是它也是一个高可燃性的物质 ， 在有一些汽车厂其实也做了一些前期的研发 ， 但是没有很大的推广 。最后一种就是R744 ， 也就是二氧化碳 ， 二氧化碳现在对于热管理来说是一个比较热门的话题 ， 很多厂家也都在做前期的研发 ， 包括欧洲的一些主机厂 。
我们刚才说了 ， R1234yf肯定是要走过的一个路程 ， 所有的整车厂现在面临着出口欧洲的车 ， 首先提出的肯定就是1234的这个需求 。国家其实在前一段时间也发出了一个对整车厂的调研报告 ， 可能在2023年 ， 要对整车厂有一个R134a用量的限制 ， 也就是每个车厂100吨 ， 这是什么概念呢？我们说通常一辆车冷媒的用量是在500到600克 ， 如果用这个限额来说 ， 这个车厂的冷媒限额只能限制在每年只能产10万到20万 ， 其他的车就不能用这个冷媒了 ， 这个是我们这个行业要考虑的问题 。
刚才说了 ， 欧美在推R1234 ， 其实欧洲是很不情愿的走1234 ， 因为怎么说呢？1234的冷媒是被美国两大冷媒的制造商垄断的 ， 一个是杜邦 ， 一个是霍尼韦尔 ， 而且还有专利保护 ， 同时欧洲评估出来说1234还是对环境有一定的破坏 ， 所以他们还是想往二氧化碳方面转变 ， 当然这条路并不是那么容易走 。而日本方面 ， 我们说它有日本电装 ， 它是全球热管理方面的龙头企业 ， 他其实正在等待着全球做出一个最后的决定 。而中国 ， 我们总归是这几条路 ， 要么就是1234 ， 要么就是二氧化碳 。
【E电园|周江峰：热管理系统供应商在电动汽车时代的机会】这一块儿是电动汽车大家比较关心的一个问题 ， 就是EV-TEST ， 它其实是一个能耗的评估指标 ， 在这个里面其实和热管理相关的大家可以看到还是有比较多的相关项的 。这些相关项 ， 我其实把这个放在这里 ， 给我们后期的技术方面往哪一个方向指引呢？我认为热泵可能会作为一个热管理今后的主要方向 ， 我们也和一些主机厂做了一些合作 ， 在做EV-TEST方面做了一些整车的测试 。
我举一个例子 ， 如果是一个A级车 ， 用PTC采暖的话 ， 那么它的功耗是在1800瓦 ， 而用到热泵的话通常是在900瓦 ， 也就是说它可以节省一半的能耗 。如果折算到整个整车的行驶里程里面 ， 大概整车的行驶历程的增加达到了10%以上 ， 对整车的行驶历程做出了一些微薄的贡献 。
刚才说 ， 热泵可能是未来电动汽车的发展方向 ， 我们刚才把冷媒也梳理了一下 ， 134a、1234 ， 大家可能都对这两个冷媒有所熟悉 ， 这两个冷媒的使用环境相对来说 ， 比如说能够保证零下十度采暖应该是没有什么大的问题 ， 那么零下十度以下可能就会有一些问题 ， 大家可以看到有的车厂用了134a的热泵系统 ， 它官宣是零下十五度可以工作 ， 但是很少有人说可以用到零下二十度 。国家其实还有一个强制法 ， 就是零下十八度的除霜要求 ， 就是说采暖需要在零下十八度对车辆的前挡玻璃进行除霜 。那么怎么来满足这个要求呢？我们推出了一个基于二氧化碳的一个热泵系统的方案 ， 这个方案其实也兼顾了制冷和制热 ， 因为二氧化碳在制热方面确实是有很好的优势 ， 它甚至可以工作到零下三十度都可以进行采暖 ， 但是它相对薄弱的是它的制冷方面会比较薄弱 。这个系统的架构是针对了制冷方面也进行了一些优化 。
这个是整个制冷方面的一个测试情况 ， 大家可以看到 ， 这是一个A级车 ， 在四十度的 ， 也就是外界四十度 ， 用外循环的时候 ， 整个空调制冷能够可以达到7500多瓦 ， 基本可以满足整车的制冷性能要求 。同时我们的制冷系统和134a进行了一个对比 。我们说是否用二氧化碳去替代134a ， 能够满足现在我们说的134a的一个同等的性能 ， 能够满足同等的COP ， 也就是说达到相同的制冷能力所消耗的功是不是相等 。从右边的这两张图来看 ， 及时已经达到了基本接近了 ， 基本可以用二氧化碳来做制冷的方式来替代134a是没有什么大的问题 。
可能第二个部分就是大家更关心的就是采暖问题 ， 采暖方面二氧化碳的优势可以更好的发挥出来 ， 大家可以看到在零下二十度它的工作绝对没有问题 ， 而且它同时可以给出的是7000多瓦的热量给到车厢里 ， 而且这个时候它的COP还能保证2以上 ， 就是说如果我达到7000多瓦的加热能力 ， 只要消耗3700多瓦的压缩机的功 。如果是PTC的话 ， 大家可以想象一下 ， 我可以节省了3000多瓦的功耗 。
同样 ， 我们按照SAE的指标进行了一个二氧化碳的采暖系统的评估 。大家可以看到 ， 大家可能比较关心的是出风温度 ， 出风温度只能说基本没有问题 ， 可以满足SAE的所有的这些指标 。
这是二氧化碳和134a的制热能力的对比图 ， 很明显 ， 我们只是在负十度的情况下进行了对比 ， 因为134a我们不建议在零下二十度进行使用 ， 所以我们是在零下十度进行的对比 。这个时候我们可以看到它的能力有很明显的提升 ， 达到了80%多的提升 。同样 ， 零下二十五度我们进行了相关的测试 ， 它的能耗COP也能达到2 。这是第一部分 ， 我们可以看到二氧化碳的各个方面的性能 ， 其实我们现在有信心说可以替代134a ， 但是还没有那么容易 ， 因为二氧化碳其实在第一张我在分析四种制冷剂冷媒的时候 ， 也说到了它的压力要比传统的媒高出10倍 ， 也就是说它是一个高压系统 ， 它对整个热管理系统的相关零部件都会有一个革命性的变化 ， 这都是对我们的热管理的一个挑战 。第二个部分 ， 我就是想介绍一下二氧化碳的另外一个特性 ， 就是它的泄漏率很高 ， 怎么保证它在整车的生命周期里 ， 以很低的泄漏率保证整车的使用 ， 这也是我们今后需要去改善的地方 。
第二个部分就是高度集成化 ， 高度集成化我们可以看到很多的报道 ， 特斯拉、八抓鱼等等热管理的集成化 ， 为什么要做集成化呢？左边是一个传统的热管理系统 ， 很简单 ， 压缩机等等几大件 ， 右边的这套系统是热泵、电动汽车热泵系统的热管理及所以我们可以看到这个里面的部件相当的复杂 。我们再来看一下整车的布置会变成怎么样 。这是一个热管理的整车布置 ， 非常复杂 ， 管路非常多 ， 部件非常多 ， 这个是从整车的布置、整车的美观性 ， 对整车厂都是一个挑战 ， 所以他们提出了希望做一个集成化的要求 ， 所以慢慢的我们都在往集成化方向去走 。最后我这个图片其实就是特斯拉的一个高度集成的一个东西 ， 就是把所有箭头里面这些部件集成在一个很小的区域里 ， 便于整车的布置 。可能今后整车的变化就变成了几个部分了 ， 一个是前端模块 ， 像车外散热等等 ， 第二部分就是车内 ， 就是维持车内舒适性热管理的 ， 加上冷媒的集成模块 ， 这个是整车今后的布置方向 。
第三部分 ， 我们说智能化在热管理方面怎么去运用 。这个里面我们说热管理 ， 我们并不产生热 ， 我们只是把各种热源去综合的进行利用 ， 我们利用了驱动里面的热源 ， 利用了电池里面的热源 ， 利用了空气里面的热源 ， 挪到了需要加热和该制冷的地方 。所以我们是怎么去协调好这些热源 ， 怎么在合适的时候 ， 用合适的方式去把需要的能源搬到他需要的地方 ， 这是我们热管理进行智能化方面要做的工作 。
我举几个例子 ， 比如说我们在冬季在东北的时候 ， 我们在室外充电 ， 我们可以提前对车厢进行预热 ， 这样我们就可以减少你到开车的时候再对车辆进行预热 ， 消耗的电是白白浪费的 ， 那么我在充电的时候同时对车厢进行加热 ， 我进去以后就是一个舒适的环境 ， 然后在比较低负荷的时候维持这个热量 ， 维持这个车厢的舒适性 ， 消耗的能源相对会少一点 。这就需要一个策划 ， 根据整车的智能化以后 ， 它其实都可以把这方面的信息统一化管理 。
第二个方法 ， 比如说你也是在冬季 ， 比如说在东北你停车了 ， 停车以后你可能停车在一个不是很差的环境下 ， 可能是地库 ， 也是零度左右的环境 ， 这个时候是否可以把你车厢里面的热先搬到电池里面 ， 因为电池相对保温性比较好一点 ， 而车厢的保温性能相对比较差一点 ， 通过这些能源的腾挪 ， 来达到一个最佳利用所有的热源、冷源 ， 这个就是我们在今后的智能化方面 ， 就是怎么在合适的时间把合适的能源放到合适的地方 ， 这个是我们要考虑的 。
总结一下 ， 其实就是三个方向 ， 就是热管理今后的方向 ， 第一个是基于绿色环保冷媒的一个热泵系统 ， 这是今后主要车厂的发展方向 。第二个是精确的控制部件以及紧凑的模块化的布置 ， 这个是整车厂对我们提出的一些要求 。第三个就是完整的整车级的热管理智能化控制系统 ， 达到一个能源最优的利用 ， 这也是我们今后长期的工作 。
以上就是我的报告 ， 谢谢大家 。#二氧化碳#电动汽车#电池收藏
我总结了一下 ， 有三个方面：第一个是绿色环保 ， 大家都很关心汽车排放 ， 汽车排放现在解决了 ， 从燃油汽车变成了电动车 。在热管理里面 ， 用到的制冷剂是不是环保？刚才说到的电动汽车如果用PTC是不是高效？这个是我们今天的第一个话题 ， 绿色环保、高效节能 。第二个方面其实前面很多嘉宾也都提到过的集成化 ， 在电动汽车的领域里 ， 新的热管理系统 ， 随着整车的需求也提出了一个集成化的需求 。第三个也是离不开我们一直在谈的电动化、网联化、智能化 ， 热管理方面是不是也有智能化的一些技术可以运用呢？今天我的报告就是围绕这三个方面展开 。
以上就是我的报告 ， 谢谢大家 。


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