充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)散熱部件的市場(chǎng)前景
2017-7-18 11:02:01??????點(diǎn)擊：
第一部分 充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)概覽
電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硇袠I(yè)正處于爆發(fā)與變革的前夜，爆發(fā)與變革其實(shí)是兩層意思。爆發(fā)是指的今年到明年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電動(dòng)汽車，尤其是充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)從無到有，從忽視到重視的爆發(fā)，這是我們一個(gè)能明顯看到的趨勢(shì)；而變革是另一層意思，是潛在的，是指2-3年后，由各充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾碜酉到y(tǒng)的分立式冷卻到與傳統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)集成式的冷卻所帶來的行業(yè)重構(gòu)，打破現(xiàn)有汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾沓墒旃?yīng)體系市場(chǎng)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(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)其實(shí)是比較復(fù)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(diào)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和體感溫度等平衡，這是門大學(xué)問。
電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砼c傳統(tǒng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼漠愅?/span>
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(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砑軜?gòu)大家都比較熟悉了，主要包括了傳統(tǒng)的空調(diào)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)以及傳統(tǒng)的動(dòng)力總成的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾碜酉到y(tǒng)；而現(xiàn)有的電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)在原有的基礎(chǔ)上還囊括了電機(jī)電控充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)以及充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中又以充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)最為關(guān)鍵，因?yàn)槌潆姍C(jī)充電電池的散熱絕熱導(dǎo)熱直接關(guān)系到了充電機(jī)充電電池的安全以及長(zhǎng)期工況之后的一致性問題，更是各大車廠充電機(jī)充電電池系統(tǒng)廠家考慮的重中之重。
我這里換了一個(gè)圖，比較清晰的說明，由于充電機(jī)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(yīng)的溫度范圍，而溫度是對(duì)充電機(jī)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(jī)充電電池系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)為了滿足性能、保修和安全性，都需要提出獨(dú)立的加熱和散熱的要求。所以一般充電機(jī)充電電池系統(tǒng)都有獨(dú)立的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
首先根據(jù)各車型的不同，整車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)會(huì)增加或共用1個(gè)水泵，主要承擔(dān)電機(jī)，電控以及充電機(jī)充電電池的液冷的需求，例如特斯拉和smart都有兩個(gè)水泵，而具體到充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)一般需增加低溫下環(huán)境下啟動(dòng)的充電機(jī)充電電池加熱器，低溫散熱器（通過風(fēng)扇散熱），而充電機(jī)充電電池包外一般還加設(shè)了充電機(jī)充電電池冷卻器，也就是我們常稱的chiller來給充電機(jī)充電電池和電控高效散熱；
具體的運(yùn)行工況，以充電機(jī)充電電池包液冷方案為例，chiller主要用于在充電機(jī)充電電池高溫或快充工況時(shí)的散熱，起到給充電機(jī)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(chǔ)上更加集成化了整車的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾?，通過與汽車空調(diào)冷卻系統(tǒng)的結(jié)合，冷媒在膨脹閥節(jié)流后通過蒸發(fā)的形式帶走充電機(jī)充電電池的熱量。一般設(shè)計(jì)直冷方案時(shí)，回路會(huì)與汽車空調(diào)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(jī)。
直冷系統(tǒng)能極大的提升換熱效率，同時(shí)較少的部件能提高生產(chǎn)的節(jié)拍，將是未來的趨勢(shì)，但同時(shí)也對(duì)汽車空調(diào)軟件控制系統(tǒng)和對(duì)三電系統(tǒng)換熱的理解提出了較高要求，所以說這其實(shí)一項(xiàng)既需要傳統(tǒng)汽車空調(diào)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砜刂颇芰Γ残枰獙?duì)三電充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砝斫獾木C合技術(shù)解決方案。
液冷=》直冷也未必是一帆風(fēng)順的，在未來大功率充電的形勢(shì)下，充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾碜兂闪祟^等重大的事情了。
第二部分 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
這部分主要是曉宇對(duì)于市場(chǎng)的一些考慮，很多技術(shù)方案的選擇，其實(shí)也是建立在實(shí)際的產(chǎn)品遇到問題，不斷地改進(jìn)和優(yōu)化。國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車的技術(shù)迭代還是挺快的。這里的技術(shù)判斷其實(shí)有一些奇怪，在補(bǔ)貼多的時(shí)候，用風(fēng)冷；等到補(bǔ)貼退坡了，我們認(rèn)識(shí)到要加成本去做液冷和直冷了？
所以這段論述是對(duì)比國(guó)內(nèi)外的區(qū)別，而國(guó)內(nèi)的技術(shù)趨勢(shì)其實(shí)是分地區(qū)分不同的車型來做。在未來補(bǔ)貼退坡的時(shí)候，是分不同的市場(chǎng)策略去做電動(dòng)汽車。這個(gè)滲透率的變化，不是圍繞技術(shù)升級(jí)來考慮的，而是考慮具體不同的地區(qū)來做的。說實(shí)話，這里的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾?，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(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硇枨蟮谋l(fā)
相較于傳統(tǒng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)市場(chǎng)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(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硇枨?，相較于功率電子較為成熟的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，新誕生的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硇枨髣t是電動(dòng)汽車最誘人的一塊“新奶酪”。而其實(shí)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾碓趪?guó)外的量產(chǎn)車型早已不是一件新鮮事，下表曉宇簡(jiǎn)單羅列了一下目前國(guó)內(nèi)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^ |
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Toyota Prius^ |
4.4. |
強(qiáng)制風(fēng)冷 |
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GM Volt^ |
16^ |
液冷* |
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Nissan Leaf BEV^ |
24. |
自然對(duì)流換熱（電池發(fā)去 量很小）^ |
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C-MAX Energy^ |
7.6^ |
風(fēng)冷^ |
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Ford Focus BEV^ |
23.' |
液冷 |
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Tesla Model |
85^ |
液冷 |
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Geely EV300^ |
45.3^ |
液冷 |
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BMWi3^ |
33^ |
直冷^ |
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Benz S400p |
70， |
直冷<4^汽牟電子設(shè)計(jì) |
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(fēng)冷走
n一些小批量豪華車型直接采用了直冷方案
出于對(duì)充電機(jī)充電電池包大容量散熱需求的考慮，國(guó)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(guó)內(nèi)上市的電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾矸桨?，例如奇瑞，江淮等電?dòng)車企采用風(fēng)冷為主，而北汽，眾泰，比亞迪等目前上市的車型充電機(jī)充電電池包還處于自然冷卻狀態(tài)。顯然隨著國(guó)家提出的對(duì)電動(dòng)汽車對(duì)充電機(jī)充電電池高能量密度，長(zhǎng)壽命的目標(biāo)以及客戶導(dǎo)向性的高功率快充能力的要求，目前國(guó)內(nèi)廠商的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾矸桨覆⒉荒芡耆珴M足需求，未來將由目前自然冷卻和風(fēng)冷方案為主，快速向著液冷，直冷等方案升級(jí)，充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐蛑咝屎途?xì)化邁進(jìn)的趨勢(shì)將日趨明朗。
第三部分 市場(chǎng)分析
電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾怼靶履汤摇钡氖袌?chǎng)規(guī)模測(cè)算
既然有需求，那么這個(gè)“新奶酪”有多大呢？曉宇認(rèn)為應(yīng)該分開來算，一部分是新加入的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼氖袌?chǎng)份額，而另一部分是未來由于直冷方案的引進(jìn)所帶來的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)供應(yīng)商的重構(gòu)份額。
首先我們可以大致列一下充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼闹饕考?，下圖是GM Volt一代模塊里的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾斫Y(jié)構(gòu)件示意圖，應(yīng)該已經(jīng)是非常成熟的公開方案。我們可以看到在每一個(gè)模塊的block里，包括了電芯，泡棉和冷卻片，而冷卻片其實(shí)是冷卻系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部件，所以它也是第一塊“新奶酪”，不管你是放在充電機(jī)充電電池間還是充電機(jī)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(shí)起到保證冷板與需散熱介質(zhì)的緊密接觸，同時(shí)還需要chiller，甚至一些充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾矸桨咐镞€加入了極端情況下防止熱擴(kuò)散使用的氣凝膠等其他材料。
備注：GM的液冷方案，基本國(guó)內(nèi)外同行是不會(huì)采用的，目前已知的也就是麥格納給Ford做的方案做了個(gè)類似的。這算是一種工程的過設(shè)計(jì)，充電機(jī)充電電池太貴，導(dǎo)致了工程師們對(duì)溫度太敏感了。找DANA打聽下這個(gè)也散熱片的價(jià)格再評(píng)估下。我把這個(gè)散熱片去掉，貼一下BOLT的散熱結(jié)構(gòu)可能更貼近現(xiàn)實(shí)的生活。這和當(dāng)初A123的工程師的想法是比較一致的。
我們來估算市場(chǎng)規(guī)模時(shí)，應(yīng)該考慮不同車型的情況，因?yàn)楫吘共煌能囆蛯?duì)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼男枨笫峭耆灰粯拥?
電動(dòng)汽車新增熱管理市場(chǎng)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 |
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EV乘用車 |
20% |
30% |
70% |
80% |
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10% |
30% |
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PHEV乘用車 |
15% |
20% |
50% |
70% |
10% |
25% |
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EV客車 |
10% |
15% |
30% |
50% |
0% |
20% |
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PHEV客車 |
5% |
10% |
20% |
40% |
0% |
25% |
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EV專用車 |
5% |
5% |
10% |
30% |
0% |
20% |
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價(jià)格 |
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2017 |
2018 |
2020 |
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乘用車及專用車液冷板價(jià)格 |
600 |
500 |
400 |
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大巴車液冷板價(jià)格 |
1200 |
1000 |
800 |
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Chiller 價(jià)格 |
300 |
250 |
200 |
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導(dǎo)熱材料價(jià)格 |
300 |
250 |
200 |
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系統(tǒng)重構(gòu)價(jià)格 |
6000 |
5000 |
4000 |
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市場(chǎng)規(guī)模/萬元 |
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2017 年 |
2018 年 |
2020年 |
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謹(jǐn)慎 |
中性 |
樂觀 |
謹(jǐn)慎 |
中性 |
樂觀 |
謹(jǐn)慎 |
中性 |
樂觀 |
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液冷板市場(chǎng)規(guī)模 |
10102.2 |
10884.6 |
12207.9 |
24038. 125 |
25900 |
29048. 13 |
49930 |
53797 |
60339 |
|
|
Chi Her市場(chǎng)規(guī)模 |
4603. 5 |
4960. 2 |
5562.75 |
11086.563 |
11945.63 |
13396. 56 |
22412 |
24148.5 |
27082.5 |
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導(dǎo)熱材料市場(chǎng)規(guī)模 |
4603. 5 |
4960.2 |
5562.75 |
11086.563 |
11945.63 |
13396. 56 |
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1 系統(tǒng)重構(gòu)市場(chǎng)規(guī)模 |
0 |
0 |
0 |
14959. 375 |
16118. 75 |
18075 |
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市場(chǎng)規(guī)模合計(jì) |
19309. 2 |
20805 |
23333.4 |
61170.625 |
65910 |
73916. 25 |
271549 |
292594 |
328149 |
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u2017年充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硎袌?chǎng)規(guī)模中性值為約2億，而2018年將在此基礎(chǔ)上翻三倍以上達(dá)到6億元以上；
u而隨著直冷的滲透，至2020年充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砉?yīng)商將有機(jī)會(huì)擴(kuò)大為電動(dòng)車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砉?yīng)商，從而將占據(jù)更大的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到30億元。
備注:這種估算辦法存在一些問題，就是本質(zhì)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(gè)行業(yè)擴(kuò)展過來，成本是快速下降的（工藝部分一下降）
第四部分 電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硎袌?chǎng)玩家分析
既然“奶酪”不小，那么誰會(huì)來槍這塊“新奶酪”呢,曉宇認(rèn)為明顯可以看到的有三股勢(shì)力；
第一是國(guó)外傳統(tǒng)的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砉?yīng)商，包括了法雷奧，德納，三電貝洱（合資）等，他們其實(shí)很早就計(jì)入了電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼氖袌?chǎng)，例如德納給通用兩代Volt均供應(yīng)了冷卻方案，他們的優(yōu)點(diǎn)在于介入很早，技術(shù)水平非常突出，例如德納設(shè)計(jì)的冷卻片，流道只有幾mm，然后成本也相應(yīng)的比較高，對(duì)于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電動(dòng)車快速開發(fā)的格局他們并不占優(yōu)勢(shì)；
第二類供應(yīng)商，是國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砉?yīng)商通過收購，增發(fā)的方式來介入這塊業(yè)務(wù)，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(shì)在于有著傳統(tǒng)業(yè)務(wù)支撐，對(duì)傳統(tǒng)熱交換領(lǐng)域有著深刻的理解，而對(duì)三電系統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼睦斫鈱⑹撬麄冎攸c(diǎn)發(fā)力的對(duì)象；
第三類則是一股新興勢(shì)力，他們響應(yīng)快，對(duì)三電系統(tǒng)理解深刻，比較適應(yīng)目前國(guó)內(nèi)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(yáng)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(diào)企業(yè)往往體量較小，在市場(chǎng)后期進(jìn)入價(jià)格成本戰(zhàn)時(shí)，較容易丟失先發(fā)的優(yōu)勢(shì)；
簡(jiǎn)單來說，就是成本為王；整個(gè)熱系統(tǒng)是充電機(jī)充電電池系統(tǒng)廠家和OEM車企設(shè)計(jì)的，整個(gè)部件成本將成為重點(diǎn)打擊對(duì)象。我們是從沒有冷卻進(jìn)入液冷的，必然對(duì)成本非常敏感。
電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硇袠I(yè)未來格局分析
曉宇認(rèn)為“新奶酪”將會(huì)帶來兩個(gè)變革:
一)現(xiàn)有子系統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砩蹋绯潆姍C(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砩逃蓆ier2上升到tier1所帶來的話語權(quán)和壁壘的變革；
備注：充電機(jī)充電電池系統(tǒng)現(xiàn)在是個(gè)總成部件，這里Tier1的地位不穩(wěn)固，而且可替代性太強(qiáng)，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(jié)構(gòu)的變革，并不存在完全替代，而是可能打破現(xiàn)有汽車空調(diào)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硎袌?chǎng)，出現(xiàn)新的電動(dòng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼募缮?，而現(xiàn)有整個(gè)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硎袌?chǎng)份額將被打破，從一個(gè)均衡到另一個(gè)均衡；
有設(shè)計(jì)能力的一線主機(jī)廠充電機(jī)充電電池廠，只需要冷板工藝好的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砉?yīng)商即可
二三線沒有設(shè)計(jì)能力的主機(jī)充電機(jī)充電電池廠還需供應(yīng)商能力主導(dǎo)的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)
從趨勢(shì)上看，傳統(tǒng)汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾韽S商（如銀輪，三花，及收購THF進(jìn)入中鼎股份等）進(jìn)入新能源領(lǐng)域已成必然，他們的優(yōu)勢(shì)在與成熟工藝的技術(shù)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(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼募缮蹋梢哉f未來可能出現(xiàn)類似于目前充電機(jī)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(jī)充電蓄電池?zé)峁芾韽S商切入新能源，目標(biāo)一線主機(jī)廠成為充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硇袠I(yè)最前列的組合，而其技術(shù)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(yīng)商穩(wěn)定的工藝配套能力上；
n二線傳統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾韽S商與新進(jìn)入三電充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾韽S商PK二三線主機(jī)廠和充電機(jī)充電電池廠的市場(chǎng)，其關(guān)注點(diǎn)會(huì)在充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砣追桨傅南到y(tǒng)集成能力，對(duì)直冷方案的儲(chǔ)備以及對(duì)充電機(jī)充電電池本身充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼睦斫?，這里將成為整個(gè)份額爭(zhēng)奪的主戰(zhàn)場(chǎng)；
充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾淼男履汤液艽?，?dòng)作慢的企業(yè)很有可能丟失先發(fā)優(yōu)勢(shì)，而成為備選的B點(diǎn)供應(yīng)商，而目前先發(fā)的充電機(jī)充電電池類充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾砥髽I(yè)又極有可能成為未來覺醒過來的汽車充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾韽S商的并購目標(biāo)。
備注：我其實(shí)我們要分析隨著大容量充電機(jī)充電電池上來以后對(duì)充電機(jī)充電電池的充電機(jī)充電蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的需求是減小還是變大的。你看看這些車的電機(jī)的特性，額定功率沒有大幅提高的時(shí)候，整個(gè)充電機(jī)充電電池的散熱系統(tǒng)其實(shí)是由快充的要求決定的，而不是動(dòng)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(jié)合在一起。3C以上畢竟存在著很多的挑戰(zhàn)。
小結(jié)：我把題目改成散熱了，因?yàn)闆]有談及加熱。充電機(jī)充電電池模組的加熱，要讓充電機(jī)充電電池在北京的嚴(yán)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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