乘员舱热管理从传统燃油车时代简单的发动机余热供暖,发展到如今以PTC制热为主流、热泵空调为未来趋势的技术路线,其关键拐点在于新能源车电动化带来的制热系统增量需求与能效提升的技术突破。
从余热供暖到电制热:技术路线的演变
在传统燃油车时代,乘员舱制热依赖发动机余热,无需额外制热系统。随着新能源车普及,电动车因缺少发动机余热,必须新增独立的制热系统,这成为热管理领域最显著的增量。乘员舱热管理在整车热管理中价值量占比近六成,重要性突出。
两大技术路线:PTC 与热泵
当前乘员舱制热方案主要分为PTC制热和热泵空调两种:
- PTC制热:将电能直接转换为热能,成本低、适应低温(-20°C),但能耗高,会严重降低续航里程。
- 热泵空调:通过冷媒从车外吸热并“搬运”到座舱,能效系数比PTC高出2—3倍,可延长20%以上续航,但管路复杂、成本较高,低温(<-10°C)性能较差。
目前国内电动车仍以PTC制热为主流。PTC加热器在电车热管理成本中占比超过25%,龙头企业东方电热正通过扩产将产能从25万套/年大幅提升至200万套/年,以抢占市场先机。
热泵趋势与CO2冷媒探索
考虑到加热效率和系统集成化趋势,热泵空调被视作未来方向。热泵系统以电动压缩机为核心,集成度更高,且可通过冷媒升级进一步提升制热效率。在冷媒路线上,CO2(R744)热泵因低温制热性能更优(-15°C下能效系数达2.2),且环保可持续,在主流车企中得到探索,但系统耐压升级成本较高。短期来看,CO2热泵搭载进程有望加速。
常见问题
为什么燃油车没有乘员舱热管理增量,而电动车有?
燃油车利用发动机余热供暖,无需额外制热系统。电动车没有发动机,必须新增独立的制热系统,因此乘员舱制热成为纯增量环节。
PTC和热泵哪个更适合冬季低温环境?
PTC制热不受环境温度影响,即使在-20°C也能稳定工作,但能耗高。热泵空调在-10°C以上能效优势明显,但低于-10°C时性能下降,需配合PTC辅助加热。
热泵空调的核心零部件有哪些?
热泵空调核心零部件包括电动压缩机、电子膨胀阀、四通换向阀、换热器、管路总成等。其中电子膨胀阀技术壁垒较高,三花智控在该环节全球市占率领先,已大量配套北美大客户与比亚迪等车企。