上汽集团：新能源热管理系统环保制冷剂替代探讨

新能源汽车的蓬勃发展对热管理系统提出了前所未有的挑战与机遇。相较于传统燃油车，新能源热管理系统关联部件众多，需求复杂多样，涵盖了乘客舱舒适性、动力电池温控、电驱系统冷却、电子元件散热以及整车热害防护等多个维度，其复杂性和集成度显著提高，成为决定车辆性能、续航和安全的关键系统之一。

上汽集团热管理系统高级经理牛凤仙详细介绍了上汽集团热管理系统的集成与应用情况。上汽大乘用车通过技术迭代，从第一代电空调系统发展到第三代一体式热管理系统，实现了热管理系统的高度集成和高效能量转换。特别是第三代系统，采用直接式热泵系统，较双间接式热泵效率提升显著，同时实现了电控深度集成和高结构成本效率。

牛凤仙｜上汽集团热管理系统高级经理

以下为演讲内容整理:

新能源热管理系统的复杂特性与提升方向

新能源热管理系统呈现出鲜明的复杂性特征。首先，相关系统繁多且需求多样化。这包括乘客舱的制冷、制热、通风、除霜除雾、空气质量、气味管理以及方向盘加热、座椅加热、风窗玻璃加热乃至集成式冰箱等舒适性需求；整车热害管理涉及前舱热害、排气通道热害、热源管理、传递路径管理和材料耐热性；发动机及附件冷却；电驱系统热管理及其余热利用；电池热管理的冷却、加热、均温及储热利用；以及日益重要的各类电气元件的散热需求。如此众多的热源和需求，导致行业尚未形成统一的热管理系统解决方案。

图源:演讲嘉宾素材

其次，技术方案迭代速度快且呈现多样化。需求本身和热源的多样化催生了不同的技术路线，行业竞争激烈，推动方案螺旋式上升，迭代周期缩短。同时，热管理产业链日益成熟丰富，零部件配套成本变化迅速，这也促使主机厂基于成本优化频繁调整方案。

第三，全球气候差异对系统提出差异化要求。车辆销往不同地区面临极端环境挑战:中东、印度等极热地区需强化制冷性能；北欧、西伯利亚等极寒地区对制热效率和低温启动要求严苛；泰国等高温高湿地区与北欧等低温高湿地区则对系统除湿能力有不同侧重。这要求热管理系统具备良好的环境适应性和针对性设计能力。

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面对这些挑战，上汽专家指出，热管理系统的提升应围绕多个维度的“效率”展开:能量转换效率:提升COP值，优化热量的搬运和利用效率，降低系统能耗。空间转换效率:追求小型化、集成化，减少空间占用。结构成本效率:在满足需求的前提下，通过模块化设计、去冗余、共用部件等手段实现系统成本最优。生产制造效率:高度集成化设计有助于简化装配，提高生产节拍和质量稳定性。

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上汽集团热管理系统的集成创新与实践

上汽集团在新能源热管理领域布局较早，积累深厚。在最新一代技术中，上汽集团重点聚焦成本、效率、尺寸、集成度和平台化应用，目标是高效打通乘客舱、电池、电驱系统与环境之间的热量传递路径上汽集团最新推出的第三代一体式热管理系统代表了其集成创新的最新成果。该系统通过深度集成，将传统分散的部件整合为四大核心模块:空调箱:集成了行业首创的空调智能执行器。热管理集成模块:采用新材料新工艺。电动压缩机。前端模块: 包含风扇、冷凝器、散热器；前舱智能执行器负责控制集成，支持FOTA。

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该系统在多个效率维度实现显著提升:高能量转换效率、高结构成本效率、电控深度集成、控制器数量大幅精简。首创I Blower控制器:创新性地将无刷鼓风机、鼓风机控制器、空调控制器三者高度集成。这不仅消除了预控集成鼓风机带来的散热难题，还显著优化了线束布置。在荣威D6(售价7.98万起)上实现了10万元以下车型标配无刷鼓风机，开创行业先河。

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高空间转换效率:分散子零件一体式集成，总装零件减少12个，管路接口下降40%。热管理集成模块创新:采用冷媒侧5阀与水侧6通阀的均衡设计，整体尺寸紧凑。材料与工艺突破:国内首次应用高压真空压铸工艺于集成模块，并创新研发具有上汽专利的铝稀土材料，成功打破特斯拉的铝镍合金专利垄断。上汽第三代集成模块(含水壶)尺寸为373 * 260 * 255mm，重量7.8kg。与特斯拉Model Y集成模块(尺寸360 * 340 * 365mm，重量11.12kg)相比，体积减小约30%，重量减轻约30%。该系统的实际性能表现优异，低温续航达成率高。载该系统的荣威D6，在天津中汽研进行的-7℃低温测试中，续航达成率达到65.4%。值得注意的是，其热管理能耗平均为500W，较特斯拉Model 3的平均606W低16%。

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冬季实际路测领先，2025年2月北京冬季媒体路试显示，荣威D6的低温续航达成率为86.5%，显著高于采用同类直接式热泵系统的竞品(达成率75.3%)，领先优势达11%。

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下一代环保制冷剂替代的挑战与路径

随着全球环保法规日益严格，寻找HFC-134a和HFO-1234yf的替代方案成为行业焦点。上汽专家从整车视角，围绕效率维度，分析了主流备选制冷剂的替代路径与挑战。

在能量转换效率、空间转换效率、生产制造效率、开发效率方面表现成熟稳定。通过与混合制冷剂叠加使用，其能量转换效率可提升10%~30%。当前成本已较早期大幅下降。挑战主要在于法规不确定性。欧盟PFAS法规虽已确认1234yf的GWP值(0.501)和当前使用许可(GWPlt;150)，但其“含氟气体”的标签要求(需标明重量和CO2当量)已导致出口车型公告变更繁琐(如2024年经历的两次标签变更)。法规“靴子”是否完全落地及未来是否会有额外限制仍存疑。

R290的预研目前主要集中在EV车型上，而对于HEV/PHEV/EREV等车型，其布置方式和适配性研究尚在进行中。若应用R290，将引发系统架构变革:集成模块需转向以压缩机为核心；前舱布局冲突较大，后驱布局或更可行；空调箱可能需外置化；高性能板式换热器需求迫切；多通路水阀(如10通、14通)的应用可行性待研究；高温环境下COP优化(受限于前端散热)及极低温下冷却液性能也需关注。

图源:演讲嘉宾素材

未来展望与挑战

PFAS等环保法规的不确定性对混合制冷剂的应用推广产生了抑制效应，主机厂态度趋于谨慎。同时，GWP阈值的变化也影响了技术路线的优先级。成本因素在国内市场驱动作用明显，这导致CO2系统的大规模应用时间表相比前几年的预期有所延后。主机厂和供应商的资源投入更趋务实。R290成为重点突破口，鉴于其环保和效率潜力，行业正加大和加快对R290技术的研发投入，特别是在安全性标准明确之后，有望成为下一代主流选择。主机厂与热管理系统供应商的合作至关重要。

考虑到不同动力形式的适配难度，未来中短期内，市场上存在多种制冷剂方案并存的现象是大概率事件。针对不同车型平台和区域市场，选择最优的制冷剂解决方案将是主机厂面临的关键挑战。