對于新能源汽車,其熱管理系統除了空調系統之外,還包括電池熱管理、電機電控熱管理及其他設備的冷卻。電動車和傳統燃油車最大的不同在于動力系統,前者是電能轉化為機械能,后者是化學能轉化為內能再轉化為機械能。因此,電動車的電池熱管理系統非常重要,其直接關系到電池的安全性、性能及使用壽命等。
電動車空調系統由電能驅動。對于新能源汽車(特別是純電動汽車),既沒有發動機作為空調壓縮機的動力源,也沒有發動機余熱可以利用達到取暖、除霜的效果。通常來講,電動車空調系統的冷源、熱源和其他能源都來自電池。圖5 是福克斯電動車空調系統解決方案,其工作原理為壓縮制冷+電機余熱+水加熱PTC 模式。
制熱方案包括PTC 和熱泵模式等。目前市場上主流的電動車空調系統中,(1)制冷方案:基本都采用電動壓縮制冷方式,如福克斯電動車空調系統的制冷采用的是“壓縮機-冷凝器-膨脹閥-蒸發器”的制冷循環;(2)制熱方案:主要包括PTC(液體/空氣)和熱泵系統等,如福克斯電動車在溫度較低或車輛起動時采用PTC 加熱方案,電機溫度達到一定數值后采用電機余熱方案,特斯拉Model-X 制熱模式采用空氣PTC 方案,比液體PTC 方案的效率更高。
電動車空調單車價值是傳統汽車的兩倍以上。電動車的空調系統不僅要實現制冷/制熱功能,而且要兼顧系統能耗,這使得其空調系統的復雜程度更高。與傳統燃油車相比:(1)制冷電動壓縮機的價格更高,其單價約1500 元/臺(傳統壓縮機單價約500 元/臺);(2)制熱新增PTC 器件、電子水泵、電子膨脹閥等,通常PTC 器件價格約300元/臺。綜合來看,傳統燃油乘用車車空調系統的單車價格區間在1400-1500元左右,而純電動乘用車空調系統的單車價格是前者的兩倍以上,在3000-3500 元之間。
BTMS 是新增模塊,技術壁壘逐步提升。我們以液冷電池熱管理系統為例,制冷模塊包括電動壓縮機(與空調系統共用)、冷卻片、電池冷卻器、電子水泵等組成,制熱模塊包括PTC(與空調系統共用)等,連接模塊包括電子膨脹閥、水管、密封件等。根據我們的計算,液冷電池熱管理系統的單車價值約1500 元左右。