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新能源車熱管理系統分析

科技 更新时间:2024-08-30 01:23:39

新能源汽車的市場占有率之所以不斷提高,各大核心系統的疊代升級功不可沒,其中熱管理系統的重要性日益顯現。與傳統燃油車相比,新能源汽車的熱管理系統更複雜,作用也更突出,不僅要滿足舒适性的制熱和制冷功能,還要協調三電系統的溫度要求,從而提高安全性、增加續駛裡程。

在新能源汽車熱管理系統中,包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等在内的傳感器應用很廣泛。據國内研究機構預測,2025年全球新能源汽車熱管理市場規模或将達到1278億元,其中中國市場占據485億元。随着熱管理行業的市場規模發展壯大,傳感器的需求也相較以往更為旺盛。

在全球的傳感器巨頭中,森薩塔科技很早就捕捉到電動化的趨勢,憑借幾十年來在傳統汽車空調傳感器領域積累的豐富經驗,推出了一系列适用于新能源汽車的傳感器産品。

森薩塔科技高級市場經理李章春表示:“新能源汽車所需的傳感器不僅數量更多,功能要求也上升到新的層面,這對我們既是機遇也是挑戰。”

新能源車熱管理系統分析(對話森薩塔科技李章春)1

森薩塔科技高級市場經理 李章春

新能源賦予熱管理新的定義

傳統燃油車的熱管理系統以動力總成和空調為主,而新能源汽車增加了電驅、電池、電控三大系統,對熱管理系統有了更嚴格的要求,因此,系統複雜性大大提高。

傳統的燃油車依賴發動機來供熱,其熱管理體系經過上百年的演變已經非常成熟。而新能源汽車沒有了發動機這一熱源,因此需要通過其它方式來制熱,空調不僅要實現制冷和制熱,還必須給動力電池提供冷卻,并且保證電機在高效的溫度條件下工作。

低溫趴窩是制約新能源汽車在北方推廣的最大痛點。早期新能源汽車多采用PTC加熱的方式,結構簡單,成本較低,在低價車型中廣泛地應用,但是PTC加熱畢竟耗電量大,讓車輛本身就不理想的續駛裡程進一步縮水。

現階段新能源汽車的空調正在往熱泵的方向發展。李章春介紹道,PTC的問題是不節能,它的原理和電熱寶類似,需要消耗大量的能量。而熱泵則可以提升整車的能效。到2025年,熱泵空調在新能源汽車的滲透率将在50%左右,到2027年進一步提高至60%~70%。

熱泵空調則更接近搬運工的角色,将低溫逆流到高溫,将高溫工質通過冷凝器和車内空氣進行換熱來達到制熱的目的,通過這種方式的加熱效率更高,能夠解決新能源汽車冬季場景續駛裡程縮短甚至無法起動的問題,并且随着近些年技術的疊代,成本已經下降許多。

為新能源汽車定制的空調傳感器

“傳統燃油汽車空調系統的單車成本在1000~2000元,而新能源汽車的熱泵空調成本達到了6000元左右。這其中,傳感器的數量相比傳統空調大為提升。”李章春表示,這些傳感器包括壓力、溫度、流量傳感器等,單車熱管理傳感器的成本大概在400~500元,并且仍呈上升的趨勢。

森薩塔科技在汽車空調領域有着30多年的量産經驗,可以提供豐富的傳感器解決方案。随着新能源汽車的快速普及,森薩塔科技也在布局這一領域,為新能源汽車量身定制了滿足熱管理需求的産品。李章春向我們重點介紹了兩款傳感器。

新能源汽車熱管理系統一方面要滿足人體冷熱舒适感以及電池包的最佳工作溫度,另一方面也希望盡可能降低能量消耗從而增加單次充電的續駛裡程。為此,森薩塔科技開發了壓力溫度集成傳感器,可應用于混動和純電動汽車,為制冷、熱泵循環提供準确的壓力和溫度信号輸出,保障系統高效運行。這款傳感器已經批量投放市場,年出貨量接近千萬。

新能源車熱管理系統分析(對話森薩塔科技李章春)2

空調壓力溫度集成傳感器

通過将壓力溫度一體集成,節省了客戶端的對配閥座及線束,相應地節省了整車的成本及重量。此外,森薩塔科技憑借成熟的傳感元件及控制模塊,實現對壓力和溫度的精确測量,能滿足-40 ℃~150 ℃下的車輛環境溫度要求。而且通過NTC暴露式設計,大大提升了溫度響應時間。

森薩塔科技另一項創新的産品是CO2壓力溫度集成傳感器。常見的熱泵系統在低于20 ℃的工況下,制熱性能會大幅衰減甚至停止運作。在這一背景下,通過更換制冷劑而使用自然工質冷媒 CO2,便成為熱泵系統顯著提高冬季制熱性能的重要解決方案。

新能源車熱管理系統分析(對話森薩塔科技李章春)3

CO2壓力溫度集成傳感器

CO2壓力溫度集成傳感器采用密封式的鋼結構壓力腔體設計,能有效降低洩漏隐患;基于 MSG 玻璃微熔矽應變片技術,可将壓力信号轉化為客戶需求的信号,并能靈活地定制不同壓力量程,電壓輸入為9~16 VDC,LIN輸出壓力和溫度信号,過電壓保護為40 VDC,爆破壓力為340 BAR。

中國市場的機遇

中國已經成為全球最大的新能源汽車市場,并且相比于其它地區市場,對新技術的熱忱度更高,越來越多的産品率先在中國市場得到量産應用。

“新能源汽車的熱管理系統愈發重要,車輛續駛裡程的40%将取決于熱管理。由此也帶來了相關傳感器的大範圍應用,未來,熱管理傳感器将朝着模塊化、集成化、智能化、輕量化等方向發展,為客戶降低成本的同時,提高系統的快速響應能力。森薩塔科技将始終如一地貫徹本地化戰略,為中國市場提供高度本地化的傳感器産品。”

新能源車熱管理系統分析(對話森薩塔科技李章春)4

應用于空調系統的傳感器

李章春表示,從2006年開始,森薩塔科技在江蘇常州建設了第一條産線,到如今拓展為19條基于陶瓷電容的壓力傳感器産線;各類傳感器的年出貨量達到一億支,其中熱管理系統相關的傳感器年出貨量達到2500萬支左右,占據80%的市場份額;此外,森薩塔科技擁有近40年的熱管理傳感器量産經驗,在其供應鍊穩定、産能充足的加持下,未來,這一數字有望再迎突破。

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