2024年全世界电动车销量超1800万辆,中国电动车销量超1200万辆,新能源渗透率达47.6%。,热管理市场规模预计将在2025年突破千亿大关。千禧年至今,智能电动汽车的热管理系统历经多代革新,从分散式热管理向高度集成迭代,全行业积极探索节能减碳要求下的整车热管理极致集成创新。
“热变量”专访是——TIMER热管理平台旗下连续10多年持续跟踪报道新能源汽车热管理产业的特别栏目,本次特邀Timer热管理平台发起人&嘉之道汽车董事长徐锦泉先生领衔采访,对话中国新能源汽车热管理领域的领军人物,剥茧全球热管理市场演变动因,把脉热管理行业走向,点睛技术突破关键课题,为行业内外人士提供权威视角和前瞻思考。
目前兼任中国汽车工程学会理事、中冷协技术委员专家、中国汽车工业协会汽车空调委员会技术专家、上海市汽车工程学会汽车空调专委会副主任、美国SAE会员。
曾任上海易初通用机器公司研发中心副主任、上海三电汽车空调有限公司董事副总经理、艾泰斯热系统研发(上海)有限公司技术总监。
拜访黄国强博士的那天是个明媚的冬日,刚到办公室,黄博士还在和比亚迪的专家们讨论最后一个问题。结束后,便马不停蹄地开始了本次专访。10余年来,栏目曾与黄博士有过多次深度对线,在新能源汽车厮杀更激烈,热管理领域也从市场导入,变成新能源汽车供应链里创新最活跃的部分,也是各整车品牌短兵相见的“杀手锏“之一。
在两个多小时的专访中,Timer热管理平台发起人徐锦泉先生从热管理的多个热点问题出发对话黄国强博士,黄博士的回答及其详尽专业,尤其是在关键技术领域和未来展判断上。洋洋洒洒几万字的录音稿在精简浓缩后也有近万字,篇幅所限,我们将这次专访分为上下两篇。上篇也就是本篇,将聊聊眼下的热管理如何化解里程焦虑、提升使用者真实的体验?以及特斯拉的创新案例揭示了哪些行业趋势?不日发出的第二篇则聚焦热管理技术如何迎接智能化时代的挑战,从软件定义汽车到全球产业链重塑。
热管理技术已从幕后技术跃升为新能源汽车市场之间的竞争的核心领域。通过提升热管理效率,不仅可缓解里程焦虑,更在触觉(温度调节)、听觉(NVH静音)和嗅觉(空气净化)三个维度直接塑造使用者真实的体验。尤其在疫情后健康需求激增的背景下,热管理系统从功能模块升级为品牌护城河,成为用户忠诚度的“隐形门槛”。
黄国强:热管理效率的提升不单单是一个技术层面的问题,更是缓解消费者“里程焦虑”的核心因素。正因如此,热管理技术已从“幕后技术”跃升为新能源汽车市场之间的竞争的关键领域。企业若希望在激烈的市场之间的竞争中脱颖而出,必须将热管理视为核心技术之一。
徐锦泉:自2021年以来,汽车热管理产业的附加值迅速增长,您认为这是否标志着行业进入了一个重要的转折点?
黄国强:热管理的发展要远早于此。2020年,比亚迪正式公开宣布全方面实施电动化战略,而这一时间点也恰好是国务院《新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》的收官之年。在传统燃油车时代,热管理主要涉及发动机冷却和车内空调,而随着新能源汽车的发展,热管理的应用场景范围已大幅拓展,涵盖电池、电机、电控等核心系统,并进一步延伸至充电桩、充电站等外部设施。
徐锦泉:原来热管理作为汽车一个部件或系统在产业端关注度较高,现在的热管理和广大乘客的感受息息相关了,无论是电池续航能力,还是智能坐舱舒适度这类问题,都会和“热管理”有关,是因为动力方式改变还是智能化的推进?
黄国强:新能源汽车的续航能力焦虑是电动车时代特有的痛点,这一问题与整车的能耗管理紧密关联,而能耗管理的核心正是热管理。通过提升热管理效率,能够大大降低能量损耗,从而延长续航里程,减少用户的焦虑。此外,新能源汽车引入的大容量电池、快充技术等新技术同样需要高效的热管理系统来确保其稳定性和安全性,否则这些技术难以实现真正的落地应用。
徐锦泉:您刚刚说到热管理能有效缓解用户的里程焦虑,那除此以外,热管理技术还能怎样提升使用者真实的体验呢?
一、触觉(温度感知):空调系统的冷热调节速度是否足够快,能否在极端天气下提供稳定的温度控制。
二、听觉(车内噪音):新能源汽车相比燃油车少了发动机噪音,因此热管理系统的运转噪声成为主要噪声源。NVH(噪声、振动与声振粗糙度)优化对使用者真实的体验至关重要。
三、嗅觉(空气质量):车内空气的洁净度、异味控制、抗菌能力等因素,必然的联系到乘客的舒适度和健康体验。尤其是在疫情之后,用户对空气质量的要求明显提升,热管理系统在这一方面的作用愈发重要。
徐锦泉:黄博士在疫情期间我们的线上演讲上就对健康汽车的热点做了具体阐述,目前这一观点是否还影响着热管理呢?
黄国强:当时这一问题是行业热点,并且其影响持续至今,尤其在公共交通领域。例如,我们为英国伦敦公交提供配套服务。目前,伦敦公交的司机座舱与乘客区域采用隔离设计,这一措施就源于疫情期间的防控要求。这种车辆配置对空调系统提出了更高的技术方面的要求,例如如何确保车内空气的洁净度与清新度、如何有效去除异味、如何提升抗菌性能以及如何优化静音效果,以满足公共交通环境下的高标准需求。
过去,行业普遍将电池视为热管理的一部分,但黄博士提出了颠覆性的视角——两者实为“竞合关系”。若电池突破单位体积内的包含的能量与成本瓶颈,热管理的价值可能被压缩;但短期内,热管理仍是平衡电池缺陷的关键。与此同时,高压快充与极端气候对热管理提出新挑战,车企需将地域化需求纳入研发框架,避免技术“偏科”导致市场“偏瘫”。
黄国强:这样的一个问题不仅仅涉及热管理,也与电池技术紧密关联。从技术竞争角度来看,整车热管理其实就是在与电池技术“竞争”市场空间。如果电池的单位体积内的包含的能量足够高,同时度电成本足够低,车辆对热管理技术的依赖度将一下子就下降。换句话说,如果未来电池技术能够彻底突破单位体积内的包含的能量与成本瓶颈,热管理的作用可能会被相应压缩。
黄国强:目前电池的发展路径包括半固态电池和全固态电池。半固态电池仍然包含少量电解液,其技术形态与现有电池体系较为接近,而全固态电池则完全不含电解液,单位体积内的包含的能量有望从目前的200Wh/kg提升至500Wh/kg。电池显著的技术进步,将极大提高单位体积的能量存储能力,由此减少充电次数,缓解续航焦虑,自然对热管理的需求就减少了。
徐锦泉:关于电池和热管理的竞合关系,想延伸和您讨论一下,目前现在的电池相关热点就是固态电池,如果真的到了量产那一天,热管理的增长曲线是否会开始收敛?
黄国强:并不会,在产业竞争中,先发优势至关重要。即便全固态电池技术成熟,现有的热管理产业链也不会轻易被取代。产业升级往往是渐进式的,而不是彻底颠覆性的。例如,一座建筑的暖通系统已经搭建完成,突然要求将空调供暖全部更换为地暖,不仅需要大规模改造,而且成本极高。因此,任何新技术的推广都需要仔细考虑现有产业链的适配性,而不是简单地用一种新技术完全替代旧技术。
还有是因为产能的限制。现在的半固态电池,线兆只是小批量,线个GWh。至于全固态电池量产要到2030年,当前磷酸铁锂电池仍占据70%以上份额,其成本与安全性优势短期内难以被颠覆。因此,在可预见的未来,热管理仍将是新能源汽车产业的重要组成部分,即使电池可以替代的话,产业链一定是新的增长曲线,也一定会和热管理有个交叉点
徐锦泉:黄博士的这个方面非常给了我们一个全新的视角,从我们以往的认知来看热管理和电池一直是合作的关系,但未来也许就会发生改变。目前两者之间还是互补的,电池技术本身还未达到一个理想阶段,那么热管理技术就能平衡它的某种缺陷,提升它的效率。
除了电池的挑战以外,还有当前还有哪一些问题是热管理技术需要面对的呢,比如快充,亦或者极端环境问题?
黄国强:五年前,我们与比亚迪共同参与了国家科技部“十四五”专项前瞻研究,重点探讨热管理系统在50摄氏度以上宽温域环境下的适应性及能量效率问题。目前,整车技术发展也在朝着这一方向演进。若车辆无法适应如此广泛的温度区间,其市场竞争力和销量势必会受一定的影响。例如,在中国东北地区,纯电动乘用车的销量相比来说较低,消费者更倾向于选择插电式混合动力车型。因此,插电混合动力的市场增长大多分布在在我国气温零度线以下的地区,特别是东北三省及京津冀地区,而在南方市场,其增长相对有限。
黄国强:快充技术确实会对温控系统造成一定影响,但目前的热管理技术基本能够很好的满足相关需求。当前主流快充采用800伏高压快充,充电电流可达345安培,并运用脉冲充电技术。脉冲充电与传统的连续充电方式存在一定的差异,若以进食作比喻,脉冲充电类似于一次性吞咽较大分量的食物,而连续充电则类似于缓慢、均匀进食。因此,脉冲充电能够在极短的时间内(约15分钟)完成80%的电量补充。
未来,充电功率预计将提升至兆瓦级,以满足多种消费者的需求。一类是追求新技术的用户,另一类则是对时间要求比较高的高端消费者,他们没办法接受长时间充电。不过,高压快充在电动汽车市场中的总体占比仍然较低。对于大多数消费者而言,日常通勤主要依赖家庭充电就可以满足需求。因此,针对不同用户群体,整车系统的配置与成本控制策略也各不相同。然而,无论采用何种快充技术,当前的热管理系统均能够有效支持其应用。
在成本至上的行业语境下,黄博士对特斯拉案例的剖析堪称醍醐灌顶。特斯拉通过热泵、自发热压缩机等创新技术,将热管理从“成本中心”转化为“价值引擎”,并且带动其供应商如三花、拓普等获得技术溢价与市场背书。特斯拉的路径证明,与其陷入内卷式降本,不如通过创新重构价值链。
徐锦泉:前面的问题大多从技术层面出发,您应该也了解到目前新能源汽车降本增效的浪潮,那我们热管理系统要不要在成本控制方面寻求平衡?
黄国强:整车热管理的成本并非首要考量因素,最关键的仍然是安全性,安全的优先级始终最高。从电池热管理的角度而言,无论采用何种技术方法,第一个任务是确保电池温度的有效控制,防止热失控的发生,从而保障基本的行驶安全。相较于燃油车,新能源汽车在这方面的挑战更复杂。与此同时,在“碳达峰、碳中和”的政策背景下,热管理的发展也受到极大推动。清洁能源,如风能和光伏发电,必然涉及储能,而储能系统同样离不开热管理技术。因此,尽管热管理的应用场景不一样,其核心技术仍然具有较强的通用性,这也有助于降低整体成本。
徐锦泉:那么,热管理系统在整车制造成本中的比例如何?例如,电池可能占据整车制造成本的30%-40%左右,热管理系统的成本占比如何?
黄国强:整车热管理系统的成本占比因车型类别的不同而有所差异,例如轿车、SUV和MPV的成本结构并不完全相同。此外,更重要的考量因素仍然是安全性,在保证同等性能和可靠性的前提下,成本才会成为考量因素。目前,行业并未将成本作为首要决策依据。
徐锦泉:也就是说,在整车热管理领域,市场更关注技术的先进性,而非仅仅关注成本控制。只要技术足够成熟并具备竞争力,市场自然会接受其成本。
黄国强:没错,特斯拉就是一个典型案例。它充分的利用了与热管理相关的多种边缘技术,例如通过压缩机自发热提升热管理效率。这些突破性的技术复合应用在传统开发过程中较少被采用。因此,外界虽然认为特斯拉在热管理方面的成本较低,实际上,其技术附加值极高。
徐锦泉:也就是说,要关注研发技术投入产出的ROA(总资产收益率),而不是片面关注成本的减少
黄国强:特斯拉有自己的技术投入产出“算账”方法,这或许与马斯克始终追求前沿技术的理念密不可分。例如,特斯拉是首个大规模应用热泵系统的整车企业,同时也是首个引入阀门导流集成模块的企业。此外,特斯拉的压缩机自发热技术明显提升了整体系统的制热能力和能源利用效率。这些创新的潜在成本都是高昂的都需要高额的研发投入,不仅限于特斯拉自身的研发资金,也带动了供应商的技术投入,但是产品创新使得特斯拉获得丰厚的品牌溢价,供货商也同步获得巨大回报
以特斯拉的供应商为例,无论是三花、拓普,还是银轮、空调国际,在成为特斯拉的供应商后,都经历了显著的市场认可和长期资金市场的积极反馈。三花在2016-2021年间研发费用率从3.8%提升至5.2%,却获得全球50%新能源车阀类市场占有率,由此可见,特斯拉技术扩散形成研发投入-技术突破-市场扩容的正向循环,让市场普遍看好其供应商的技术能力,推动其市值增长;另一方面,由于其与特斯拉的合作经验,国内其他整车厂商也主动寻求合作机会,比如银轮在供应特斯拉超大型冷凝器后,其产品快速导入蔚来、小鹏等企业,据研究之后发现,特斯拉供应商平均获得2.3个新客户订单,且报价溢价率达15%-20%,从而逐步推动了供应链的技术创新。
徐锦泉:并且三花同种类型的产品在非特斯拉体系实现72%的兼容设计,迫使后来者增加适配成本。技术创新也在另一程度上形成了标准锁定的路径依赖,客观上为行业树立了技术范式。
黄国强:创新是基础,同时也必须紧密围绕消费者需求展开。以通用五菱为例,企业通过精准的市场定位和完善的产品策划,使其产品在市场上获得了广泛认可。
中国整车热管理前瞻技术共创生态平台历经十二载,深度聚焦热管理全产业链,始终站在技术首发的潮头。从空调系统到三电热管理再到整车热管理,我们用前瞻技术分享推动行业进步,我们以整车为核心构筑热管理产业链的宏伟版图。
如今,我们重新起航,专注细致划分领域和整车智能化落地,以展、会、论坛多种形式布局全国多城市各产业空间,共创热管理产学研生态,为整车厂及零部件企业搭建技术交流与合作的桥梁,促进产业链上下游、相关组织机构的高效对接与协同交流。