充電機充電蓄電池系統(tǒng)散熱部件的市場前景
2017-7-18 11:02:01??????點擊：
第一部分 充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)概覽
電動汽車充電機充電蓄電池熱管理行業(yè)正處于爆發(fā)與變革的前夜，爆發(fā)與變革其實是兩層意思。爆發(fā)是指的今年到明年，國內市場電動汽車，尤其是充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)從無到有，從忽視到重視的爆發(fā)，這是我們一個能明顯看到的趨勢；而變革是另一層意思，是潛在的，是指2-3年后，由各充電機充電蓄電池熱管理子系統(tǒng)的分立式冷卻到與傳統(tǒng)充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)集成式的冷卻所帶來的行業(yè)重構，打破現(xiàn)有汽車充電機充電蓄電池熱管理成熟供應體系市場格局所帶來的行業(yè)變革。究竟是誰的“新奶酪”，我們一起來分析。
備注：傳統(tǒng)的汽車企業(yè)里面的充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)其實是比較復雜的，核心還是人感受到的舒適和耗能之間的平衡。一般是體現(xiàn)在空調系統(tǒng)、發(fā)動機系統(tǒng)和體感溫度等平衡，這是門大學問。
電動汽車充電機充電蓄電池熱管理與傳統(tǒng)汽車充電機充電蓄電池熱管理的異同
要分析為什么有“新奶酪”，我們先要分析異同。傳統(tǒng)汽車的充電機充電蓄電池熱管理架構大家都比較熟悉了，主要包括了傳統(tǒng)的空調充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)以及傳統(tǒng)的動力總成的充電機充電蓄電池熱管理子系統(tǒng)；而現(xiàn)有的電動汽車充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)在原有的基礎上還囊括了電機電控充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)以及充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)，其中又以充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)最為關鍵，因為充電機充電電池的散熱絕熱導熱直接關系到了充電機充電電池的安全以及長期工況之后的一致性問題，更是各大車廠充電機充電電池系統(tǒng)廠家考慮的重中之重。
我這里換了一個圖，比較清晰的說明，由于充電機充電電池系統(tǒng)成本最貴，而且需要滿足原有車輛的使用地理范圍和相應的溫度范圍，而溫度是對充電機充電電池產(chǎn)品的壽命和性能產(chǎn)生直接作用的變量。因此充電機充電電池系統(tǒng)團隊為了滿足性能、保修和安全性，都需要提出獨立的加熱和散熱的要求。所以一般充電機充電電池系統(tǒng)都有獨立的充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)。
首先根據(jù)各車型的不同，整車充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)會增加或共用1個水泵，主要承擔電機，電控以及充電機充電電池的液冷的需求，例如特斯拉和smart都有兩個水泵，而具體到充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)一般需增加低溫下環(huán)境下啟動的充電機充電電池加熱器，低溫散熱器（通過風扇散熱），而充電機充電電池包外一般還加設了充電機充電電池冷卻器，也就是我們常稱的chiller來給充電機充電電池和電控高效散熱；
具體的運行工況，以充電機充電電池包液冷方案為例，chiller主要用于在充電機充電電池高溫或快充工況時的散熱，起到給充電機充電電池快速降溫的作用；而在一般溫度情況下，可直接通過低溫散熱器散熱來滿足冷卻要求。
直冷，則是在液冷基礎上更加集成化了整車的充電機充電蓄電池熱管理，通過與汽車空調冷卻系統(tǒng)的結合，冷媒在膨脹閥節(jié)流后通過蒸發(fā)的形式帶走充電機充電電池的熱量。一般設計直冷方案時，回路會與汽車空調回路串起來，主要器件包括了冷凝器，膨脹閥，蒸發(fā)器和壓縮機。
直冷系統(tǒng)能極大的提升換熱效率，同時較少的部件能提高生產(chǎn)的節(jié)拍，將是未來的趨勢，但同時也對汽車空調軟件控制系統(tǒng)和對三電系統(tǒng)換熱的理解提出了較高要求，所以說這其實一項既需要傳統(tǒng)汽車空調充電機充電蓄電池熱管理控制能力，也需要對三電充電機充電蓄電池熱管理理解的綜合技術解決方案。
液冷=》直冷也未必是一帆風順的，在未來大功率充電的形勢下，充電機充電蓄電池熱管理變成了頭等重大的事情了。
第二部分 技術發(fā)展趨勢
這部分主要是曉宇對于市場的一些考慮，很多技術方案的選擇，其實也是建立在實際的產(chǎn)品遇到問題，不斷地改進和優(yōu)化。國內的電動汽車的技術迭代還是挺快的。這里的技術判斷其實有一些奇怪，在補貼多的時候，用風冷；等到補貼退坡了，我們認識到要加成本去做液冷和直冷了？
所以這段論述是對比國內外的區(qū)別，而國內的技術趨勢其實是分地區(qū)分不同的車型來做。在未來補貼退坡的時候，是分不同的市場策略去做電動汽車。這個滲透率的變化，不是圍繞技術升級來考慮的，而是考慮具體不同的地區(qū)來做的。說實話，這里的充電機充電蓄電池熱管理，加熱的需求反而更迫切更直觀；散熱并沒有放在那么高的位置。
充電機充電蓄電池熱管理需求的爆發(fā)
相較于傳統(tǒng)的汽車空調系統(tǒng)市場份額已經(jīng)非常成熟，新能源汽車帶來了三電系統(tǒng)的充電機充電蓄電池熱管理需求，相較于功率電子較為成熟的充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)，新誕生的充電機充電蓄電池熱管理需求則是電動汽車最誘人的一塊“新奶酪”。而其實充電機充電蓄電池熱管理在國外的量產(chǎn)車型早已不是一件新鮮事，下表曉宇簡單羅列了一下目前國內外主流的幾款量產(chǎn)新能源汽車的冷卻方案：
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車型 |
電池 包/kwH |
冷卻方式^ |
|
Toyota Prius^ |
4.4. |
強制風冷 |
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GM Volt^ |
16^ |
液冷* |
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Nissan Leaf BEV^ |
24. |
自然對流換熱（電池發(fā)去 量很小）^ |
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C-MAX Energy^ |
7.6^ |
風冷^ |
|
Ford Focus BEV^ |
23.' |
液冷 |
|
Tesla Model |
85^ |
液冷 |
|
Geely EV300^ |
45.3^ |
液冷 |
|
BMWi3^ |
33^ |
直冷^ |
|
Benz S400p |
70， |
直冷<4^汽牟電子設計 |
n其中PHEV和EV即大容量的包（大于15kwh）往液冷走，小容量包和HEV低成本考慮往風冷走
n一些小批量豪華車型直接采用了直冷方案
出于對充電機充電電池包大容量散熱需求的考慮，國外的量產(chǎn)車型大多采用了液冷和直冷方案，而反觀目前國內上市的電動汽車充電機充電蓄電池熱管理方案，例如奇瑞，江淮等電動車企采用風冷為主，而北汽，眾泰，比亞迪等目前上市的車型充電機充電電池包還處于自然冷卻狀態(tài)。顯然隨著國家提出的對電動汽車對充電機充電電池高能量密度，長壽命的目標以及客戶導向性的高功率快充能力的要求，目前國內廠商的充電機充電蓄電池熱管理方案并不能完全滿足需求，未來將由目前自然冷卻和風冷方案為主，快速向著液冷，直冷等方案升級，充電機充電蓄電池熱管理向著高效率和精細化邁進的趨勢將日趨明朗。
第三部分 市場分析
電動汽車充電機充電蓄電池熱管理“新奶酪”的市場規(guī)模測算
既然有需求，那么這個“新奶酪”有多大呢？曉宇認為應該分開來算，一部分是新加入的充電機充電蓄電池熱管理的市場份額，而另一部分是未來由于直冷方案的引進所帶來的充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)供應商的重構份額。
首先我們可以大致列一下充電機充電蓄電池熱管理的主要部件，下圖是GM Volt一代模塊里的充電機充電蓄電池熱管理結構件示意圖，應該已經(jīng)是非常成熟的公開方案。我們可以看到在每一個模塊的block里，包括了電芯，泡棉和冷卻片，而冷卻片其實是冷卻系統(tǒng)的一個關鍵部件，所以它也是第一塊“新奶酪”，不管你是放在充電機充電電池間還是充電機充電電池模塊底部，然后伴隨著冷板你還需要加入泡綿等隔熱絕熱材料，同時起到保證冷板與需散熱介質的緊密接觸，同時還需要chiller，甚至一些充電機充電蓄電池熱管理方案里還加入了極端情況下防止熱擴散使用的氣凝膠等其他材料。
備注：GM的液冷方案，基本國內外同行是不會采用的，目前已知的也就是麥格納給Ford做的方案做了個類似的。這算是一種工程的過設計，充電機充電電池太貴，導致了工程師們對溫度太敏感了。找DANA打聽下這個也散熱片的價格再評估下。我把這個散熱片去掉，貼一下BOLT的散熱結構可能更貼近現(xiàn)實的生活。這和當初A123的工程師的想法是比較一致的。
我們來估算市場規(guī)模時，應該考慮不同車型的情況，因為畢竟不同的車型對充電機充電蓄電池熱管理的需求是完全不一樣的;
電動汽車新增熱管理市場容量估算
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液冷滲透率 |
2016 年 |
2017 年 |
2018 年 |
2020年 |
直冷滲透率 |
2018 |
2020 |
|
||
|
EV乘用車 |
20% |
30% |
70% |
80% |
|
10% |
30% |
|||
|
PHEV乘用車 |
15% |
20% |
50% |
70% |
10% |
25% |
||||
|
EV客車 |
10% |
15% |
30% |
50% |
0% |
20% |
||||
|
PHEV客車 |
5% |
10% |
20% |
40% |
0% |
25% |
||||
|
EV專用車 |
5% |
5% |
10% |
30% |
0% |
20% |
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|
價格 |
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2017 |
2018 |
2020 |
|
|
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乘用車及專用車液冷板價格 |
600 |
500 |
400 |
|
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|
大巴車液冷板價格 |
1200 |
1000 |
800 |
|||||||
|
Chiller 價格 |
300 |
250 |
200 |
|||||||
|
導熱材料價格 |
300 |
250 |
200 |
|||||||
|
系統(tǒng)重構價格 |
6000 |
5000 |
4000 |
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市場規(guī)模/萬元 |
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2017 年 |
2018 年 |
2020年 |
||||||
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謹慎 |
中性 |
樂觀 |
謹慎 |
中性 |
樂觀 |
謹慎 |
中性 |
樂觀 |
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液冷板市場規(guī)模 |
10102.2 |
10884.6 |
12207.9 |
24038. 125 |
25900 |
29048. 13 |
49930 |
53797 |
60339 |
|
|
Chi Her市場規(guī)模 |
4603. 5 |
4960. 2 |
5562.75 |
11086.563 |
11945.63 |
13396. 56 |
22412 |
24148.5 |
27082.5 |
|
|
導熱材料市場規(guī)模 |
4603. 5 |
4960.2 |
5562.75 |
11086.563 |
11945.63 |
13396. 56 |
|
|
|
|
|
1 系統(tǒng)重構市場規(guī)模 |
0 |
0 |
0 |
14959. 375 |
16118. 75 |
18075 |
|
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市場規(guī)模合計 |
19309. 2 |
20805 |
23333.4 |
61170.625 |
65910 |
73916. 25 |
271549 |
292594 |
328149 |
|
u2017年充電機充電蓄電池熱管理市場規(guī)模中性值為約2億，而2018年將在此基礎上翻三倍以上達到6億元以上；
u而隨著直冷的滲透，至2020年充電機充電蓄電池熱管理供應商將有機會擴大為電動車充電機充電蓄電池熱管理供應商，從而將占據(jù)更大的市場規(guī)模達到30億元。
備注:這種估算辦法存在一些問題，就是本質液冷板需要合適鋁變成散熱片的材料成本和工藝成本，目前攪拌摩擦焊等鋁部件工藝，從各個行業(yè)擴展過來，成本是快速下降的（工藝部分一下降）
第四部分 電動汽車充電機充電蓄電池熱管理市場玩家分析
既然“奶酪”不小，那么誰會來槍這塊“新奶酪”呢,曉宇認為明顯可以看到的有三股勢力；
第一是國外傳統(tǒng)的充電機充電蓄電池熱管理供應商，包括了法雷奧，德納，三電貝洱（合資）等，他們其實很早就計入了電動汽車充電機充電蓄電池熱管理的市場，例如德納給通用兩代Volt均供應了冷卻方案，他們的優(yōu)點在于介入很早，技術水平非常突出，例如德納設計的冷卻片，流道只有幾mm，然后成本也相應的比較高，對于目前國內市場電動車快速開發(fā)的格局他們并不占優(yōu)勢；
第二類供應商，是國內傳統(tǒng)的汽車充電機充電蓄電池熱管理供應商通過收購，增發(fā)的方式來介入這塊業(yè)務，例如銀輪股份，三花新能源，中鼎股份，納百川等，他們的優(yōu)勢在于有著傳統(tǒng)業(yè)務支撐，對傳統(tǒng)熱交換領域有著深刻的理解，而對三電系統(tǒng)充電機充電蓄電池熱管理的理解將是他們重點發(fā)力的對象；
第三類則是一股新興勢力，他們響應快，對三電系統(tǒng)理解深刻，比較適應目前國內這種三電系統(tǒng)快速開發(fā)，迅速量產(chǎn)的節(jié)奏，他們包括揚州三豐，祥博傳熱，浙江清優(yōu)等，但他們相較于傳統(tǒng)的汽車空調企業(yè)往往體量較小，在市場后期進入價格成本戰(zhàn)時，較容易丟失先發(fā)的優(yōu)勢；
簡單來說，就是成本為王；整個熱系統(tǒng)是充電機充電電池系統(tǒng)廠家和OEM車企設計的，整個部件成本將成為重點打擊對象。我們是從沒有冷卻進入液冷的，必然對成本非常敏感。
電動汽車充電機充電蓄電池熱管理行業(yè)未來格局分析
曉宇認為“新奶酪”將會帶來兩個變革:
一)現(xiàn)有子系統(tǒng)充電機充電蓄電池熱管理商，如充電機充電蓄電池熱管理商由tier2上升到tier1所帶來的話語權和壁壘的變革；
備注：充電機充電電池系統(tǒng)現(xiàn)在是個總成部件，這里Tier1的地位不穩(wěn)固，而且可替代性太強，只是直接供貨而已，不具備整合與其他系統(tǒng)的可能性
二)行業(yè)結構的變革，并不存在完全替代，而是可能打破現(xiàn)有汽車空調充電機充電蓄電池熱管理市場，出現(xiàn)新的電動汽車充電機充電蓄電池熱管理的集成商，而現(xiàn)有整個充電機充電蓄電池熱管理市場份額將被打破，從一個均衡到另一個均衡；
有設計能力的一線主機廠充電機充電電池廠，只需要冷板工藝好的充電機充電蓄電池熱管理供應商即可
二三線沒有設計能力的主機充電機充電電池廠還需供應商能力主導的充電機充電蓄電池熱管理設計
從趨勢上看，傳統(tǒng)汽車充電機充電蓄電池熱管理廠商（如銀輪，三花，及收購THF進入中鼎股份等）進入新能源領域已成必然，他們的優(yōu)勢在與成熟工藝的技術積累及汽車熱交換行業(yè)的穩(wěn)定客戶，但單從客戶角度來看，并不是所有的客戶都一定需要充電機充電蓄電池熱管理的集成商，可以說未來可能出現(xiàn)類似于目前充電機充電電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)業(yè)格局的情況，即：
n一線傳統(tǒng)充電機充電蓄電池熱管理廠商切入新能源，目標一線主機廠成為充電機充電蓄電池熱管理行業(yè)最前列的組合，而其技術核心在于整體熱交換效率的提升，生產(chǎn)節(jié)拍的減少以及供應商穩(wěn)定的工藝配套能力上；
n二線傳統(tǒng)充電機充電蓄電池熱管理廠商與新進入三電充電機充電蓄電池熱管理廠商PK二三線主機廠和充電機充電電池廠的市場，其關注點會在充電機充電蓄電池熱管理全套方案的系統(tǒng)集成能力，對直冷方案的儲備以及對充電機充電電池本身充電機充電蓄電池熱管理的理解，這里將成為整個份額爭奪的主戰(zhàn)場；
充電機充電蓄電池熱管理的新奶酪很大，動作慢的企業(yè)很有可能丟失先發(fā)優(yōu)勢，而成為備選的B點供應商，而目前先發(fā)的充電機充電電池類充電機充電蓄電池熱管理企業(yè)又極有可能成為未來覺醒過來的汽車充電機充電蓄電池熱管理廠商的并購目標。
備注：我其實我們要分析隨著大容量充電機充電電池上來以后對充電機充電電池的充電機充電蓄電池熱管理系統(tǒng)的需求是減小還是變大的。你看看這些車的電機的特性，額定功率沒有大幅提高的時候，整個充電機充電電池的散熱系統(tǒng)其實是由快充的要求決定的，而不是動力需求決定的。而快充的需求，平常的液冷要架不住的，直接邁入制冷甚至多種辦法結合在一起。3C以上畢竟存在著很多的挑戰(zhàn)。
小結：我把題目改成散熱了，因為沒有談及加熱。充電機充電電池模組的加熱，要讓充電機充電電池在北京的嚴寒下挑戰(zhàn)快充，這得下多大的功夫才能搞得出來啊^_^
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