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新能源汽车产业链研究(空调企业篇)
作者:admin 时间:2019-1-22 15:43:38
1、电动汽车用空调原理
对于电动汽车以及其他拥有高压电源的汽车来说,均可以采用电动压缩机制冷空调系统。该系统的基本原理为,电池组的直流电经逆变器为空调压缩机驱动电动机供电,空调电动机带动压缩机旋转,从而形成制冷循环,产生制冷效果。电动压缩机制冷空调系统相对于传统汽车空调系统的改变量最小,在结构上只是压缩机驱动动力源由发动机变为驱动电动机。
电动空调是为电动汽车开发的,与传统汽车空调压缩机最大的区别是自带电机结构驱动和控制器进行控制,只需接入电源和控制信号。动力来源于电动汽车电池。

图表1 传统汽车空调与电动汽车空调结构对比


燃油汽车空调系统的暖风热源主要由发动机冷却液提供,而电动汽车的暖风系统与之不同。电动汽车空调系统暖风常见的方案如下:
①热泵。由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵式空调系统工作原理如图所示。空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀转换,实线箭头表示制冷工况,虚线箭头表示制热工况。从原理上讲,该系统与普通的热泵空调并无区别,但是用于电动汽车上,其专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电动机和逆变器控制系统。在热泵工况下,系统从融霜模式转为制热模式时,风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发,在风窗玻璃上结霜,影响驾驶的安全性。
②PTC电加热器。PTC电加热器是采用PTC热敏电阻元件为发热源的一种加热器。PTC热敏电阻通常是用半导体材料制成的,它的电阻随湿度变化而急剧变化,当外界温度降低,PTC电阻值随之减小,发热量反而会相应增加。按材质可以分为陶瓷PTC热敏电阻和有机高分子PTC热敏电阻。用于空调辅助电加热器的是陶瓷PTC热敏电阻。PTC热敏电阻元件因具有随环境温度高低的变化,其电阻值随之增加或减小的变化特性,所以PTC加热器具有节能、恒温、安全和使用寿命长等特点。

图表2 电动汽车热泵式空调系统原理


空调辅助电加热器可以分为粘接式陶瓷PTC加热器和金属PTC管状加热器。粘接式陶瓷PTC加热器是将多个陶瓷PTC芯片及铝波纹散热片用耐高温树脂胶粘接在一起的加热器,其散热性好,电气性能稳定。其中粘接式陶瓷PTC加热器又分为加热器表面带电型和加热器表面不带电型。
金属PTC管状加热器采用进口镍铁合金丝为发热材料,发热管外镶铝散热片,其散热效果非常好。加热器配用温度控制器和热熔断器,使产品使用更安全可靠。这种加热器具有PTC材料的良好特性,一些空调均采用此类加热器作为辅助加热。
③余热+辅助PTC。利用大功率器件(功率变换、驱动电机、电机控制器等)工作时产生的热量,对车内环境进行热交换。当热量不足时,启用辅助PTC加热器。
新能源汽车空调能耗占整车能耗15%以上;PTC热电阻加热供暖方式能耗很大,热泵技术节能效果明显,成为替代PTC的应用趋势。国外的宝马、三菱、日产都开始采用电动涡旋压缩机的技术来进行采用,目前国内现在也有部分车型的采用,但是现在的技术水平还是处于单机的水平。
对于热泵技术,进一步提升功率密度,降低最低工作温度是下一步研发的重点,也是节能重要的手段。

2、电动汽车空调系统市场概况
汽车空调系统包括众多零配件,主要包括: 压缩机、蒸发器、冷凝器、暖风芯体、水箱、中冷器、油冷器、HVAC 管路总成、HVAC 外壳膨胀阀、控制单元等。
在传统汽车空调领域,主要以外资品牌为主,根据近几年中国汽车空调销量统计,SUV和皮卡空调市场排名靠前包括法雷奥、电装、伟世通、Macs、协众南京、德尔福等;商用车空调方面有协众南京、湖北美标、东风贝洱、法雷奥等;空调市场总体排名靠前的包括法雷奥、德尔福、伟世通、电装、三电贝洱等,占50%以上市场份额。
国内的汽车空调企业围绕整车厂分布,大多与该地区整车厂有合资关系。如贝洱与东风合资建有东风贝洱,一汽与法雷奥合资建有一汽法雷奥,空调国际与长安合资建有南方英特,上汽华域与三电、贝洱合资建有上海三电贝洱等。
新能源汽车空调方面,国内本土企业关键技术缺乏,研发能力有限,大都是移植轿车空调系统,更换下压缩机方式解决,无法满足现阶段要求。另外,外资企业占有技术优势,但不愿意对国内企业做技术转让。
目前新能源汽车用空调市场仍延续传统汽车空调市场格局,整车与空调企业供应关系变化不大。
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