冬季續航縮水怎麼辦?揭秘熱管理係統背後的芯片力量
發布時間:2026-04-16 來源:轉載 責任編輯:lily
【導讀】電動汽車普遍存在的“冬季續航縮水”與“夏季空調耗電”痛點,讓熱管理係統(TMS)從幕後走向台前,成為僅次於三電係統的關鍵成本構成。隨著技術從早期的獨立回路向高度集成的熱泵係統演進,TMS正經曆著從分布式向集中式架構的深刻變革。這一變革不僅重塑了供應鏈格局,更對底層控製芯片提出了“MCU+驅動一體化”jigaojichengdudequanxinyaoqiu。benwenjiangshenrujiedureguanlixitongdejishudiedailujing,pouxijichenghuaqushixiaxinpianchangshangmianlindetiaozhan,bingyinaxinweiweili,tantaoguochanxinpianruhetongguo“一站式”解決方案助力車企突圍。
更值得關注是,當前熱管理係統芯片國產化率都比較低,市場份額約在5%~10%之(zhi)間(jian),仍(reng)有(you)廣(guang)闊(kuo)成(cheng)長(chang)空(kong)間(jian)。那(na)麼(me),當(dang)前(qian)汽(qi)車(che)熱(re)管(guan)理(li)領(ling)域(yu)正(zheng)經(jing)曆(li)哪(na)些(xie)重(zhong)要(yao)技(ji)術(shu)變(bian)革(ge)?國(guo)內(nei)芯(xin)片(pian)廠(chang)商(shang)又(you)該(gai)如(ru)何(he)幫(bang)助(zhu)車(che)企(qi)應(ying)對(dui)這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)?圍(wei)繞(rao)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti),納(na)芯(xin)微(wei)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)專(zhuan)家(jia)方(fang)舟(zhou)向(xiang)EEWorld深入解讀了行業趨勢與納芯微的戰略布局。
熱管理係統走向集成化
集成化是近幾年汽車行業的關鍵詞,比如汽車電子電氣架構(EEA)向區域架構(Zonal)轉型,熱管理係統也不例外。
回顧過往,第一階段的熱管理係統各個回路基本獨立,隨著電機功率和充電功率的提升,開始在風扇強製散熱的基礎上引入液冷和PTC製熱技術;第二階段實現電機電控和電池熱管理回路的串並聯,從而充分利用電機電控的餘熱對電池係統加熱,而對駕駛艙和電池的加熱仍需通過PTC實現;第di三san代dai引yin入ru餘yu熱re回hui收shou一yi體ti化hua熱re泵beng技ji術shu,冷leng媒mei側ce和he水shui媒mei側ce實shi現xian集ji成cheng化hua,並bing采cai用yong集ji成cheng歧qi管guan模mo塊kuai和he集ji成cheng閥fa門men模mo塊kuai,整zheng體ti結jie構gou更geng複fu雜za,集ji成cheng度du和he效xiao率lv顯xian著zhu提ti升sheng,還hai減jian少shao了le對duiPTC元件的依賴。
當前,電動汽車熱管理已進入“係統化競爭”階段,全集成式熱管理方案正被廣泛應用於新能源汽車中。這些方案中,閥體、控製器與驅動電路被整合於緊湊空間內,控製器貼近閥體布局,所有執行器驅動集成於單塊PCB。這不僅便於在軟件定義汽車(SDV)架構下進行統一軟件升級,也提升了整車熱管理策略的執行效率。
集成化對芯片帶來的挑戰
從分布式到集中式,必然會帶來諸多挑戰,方舟指出,主要體現在以下三方麵:
一是供應鏈結構重塑。過去分布式係統中,主機廠、總成廠、控製器廠、執(zhi)行(xing)器(qi)廠(chang)分(fen)工(gong)明(ming)確(que),核(he)心(xin)在(zai)於(yu)執(zhi)行(xing)器(qi)的(de)算(suan)法(fa)開(kai)發(fa)部(bu)分(fen)。而(er)在(zai)集(ji)中(zhong)式(shi)趨(qu)勢(shi)下(xia),總(zong)成(cheng)廠(chang)及(ji)熱(re)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)廠(chang)商(shang)需(xu)直(zhi)接(jie)對(dui)接(jie)執(zhi)行(xing)器(qi)業(ye)務(wu),甚(shen)至(zhi)現(xian)在(zai)部(bu)分(fen)主(zhu)機(ji)廠(chang)開(kai)始(shi)自(zi)主(zhu)研(yan)發(fa),收(shou)回(hui)原(yuan)屬(shu)於(yu)執(zhi)行(xing)器(qi)廠(chang)商(shang)的(de)設(she)計(ji)權(quan)限(xian)。
二(er)是(shi)開(kai)發(fa)能(neng)力(li)要(yao)求(qiu)提(ti)升(sheng)。供(gong)應(ying)鏈(lian)重(zhong)構(gou)後(hou),就(jiu)要(yao)求(qiu)相(xiang)關(guan)廠(chang)商(shang)重(zhong)新(xin)學(xue)習(xi)執(zhi)行(xing)器(qi)算(suan)法(fa)和(he)響(xiang)應(ying)的(de)相(xiang)應(ying)的(de)軟(ruan)硬(ying)件(jian)開(kai)發(fa)能(neng)力(li),深(shen)入(ru)了(le)解(jie)芯(xin)片(pian)功(gong)能(neng)與(yu)不(bu)同(tong)負(fu)載(zai)的(de)驅(qu)動(dong)方(fang)式(shi),而(er)這(zhe)些(xie)知(zhi)識(shi)以(yi)往(wang)多(duo)由(you)專(zhuan)業(ye)控(kong)製(zhi)器(qi)廠(chang)商(shang)掌(zhang)握(wo)。
三是催生大量控製芯片需求。這對上遊芯片設計在可靠性、性能與成本控製等方麵提出了更高要求。此外,需針對多通閥、步進式電子膨脹閥、水閥、水泵等不同負載,開發對應的驅動芯片架構。例如,在步進電機驅動芯片中增加細分功能,使電機運行更平滑;在有刷多通閥驅動芯片中集成電流采樣,實現堵轉檢測、開路檢測等診斷功能。
納na芯xin微wei在zai其qi中zhong便bian扮ban演yan著zhe關guan鍵jian角jiao色se。據ju方fang舟zhou介jie紹shao,公gong司si在zai銷xiao售shou布bu局ju上shang既ji有you對dui接jie主zhu機ji廠chang的de銷xiao售shou團tuan隊dui,也ye有you對dui接jie一yi級ji供gong應ying商shang的de銷xiao售shou團tuan隊dui,無wu論lun從cong產chan品pin線xian哪na個ge維wei度du,都dou能neng快kuai速su對dui接jie客ke戶hu的de研yan發fa人ren員yuan和he項xiang目mu,及ji時shi獲huo取qu最zui新xin項xiang目mu信xin息xi,在zai客ke戶hu早zao期qi研yan發fa階jie段duan就jiu能neng提ti供gong產chan品pin評ping估gu支zhi持chi。此ci外wai,納na芯xin微wei的de相xiang應ying速su度du非fei常chang快kuai,會hui為wei客ke戶hu提ti供gong貫guan穿chuan產chan品pin生sheng命ming周zhou期qi的de全quan方fang位wei支zhi持chi,包bao括kuo:
免費評估支持:提供評估板套件與配套GUI軟件,幫助客戶快速驗證產品性能;
完整技術文檔:包括應用筆記、規格書等,明確芯片配置方法與使用規範;
EMC測試支持:提供電磁兼容性測試的相關文檔、要求及實測結果,協助客戶順利通過認證;
全程項目協同:在實際開發中參與原理圖評審,在板級測試、DV/PV等關鍵階段提供現場支持,從前期評估、原型設計到係統調試、量產落地,全程保障項目順利推進。
芯片方案也在走向集成化
無論是電機還是PTC,都dou離li不bu開kai芯xin片pian的de作zuo用yong,其qi中zhong最zui重zhong要yao的de莫mo過guo於yu控kong製zhi和he驅qu動dong。隨sui著zhe熱re管guan理li係xi統tong持chi續xu向xiang集ji中zhong化hua方fang向xiang發fa展zhan,尺chi寸cun越yue做zuo越yue小xiao,對dui應ying的de芯xin片pian方fang案an也ye必bi然ran需xu要yao更geng高gao的de集ji成cheng度du,“MCU+驅動一體化”的需求逐漸成為了市場的核心訴求。
fangzhoubiaoshi,fenbushishejijiaoduodulikongzhiqijiedian,gongyinglianjiaochang,gekongzhiqinanyishixianruanjiancengmiandegujianguiyihua,zhengcheshengjishi,zhenduiduogekongzhiqijiediandeshengjisulvhejianrongxingdouburujizhongshifangan。yinci,zhengchechangzaituidongxitongshengjishi,gengqingxiangyucaiyongtongyiguanlidejizhongshifangan,yitishengweihuxiaolvhexitongdezhengtiyizhixing。
這種轉變會對芯片架構提出新的要求。分布式方案是一個MCU匹配一個電機,集中式方案的架構則是一個MCU搭配多個負載或電機,在芯片層麵進行功能整合,並在通道匹配上具備明顯的成本優勢。
“不過,分布式和集成式方案會長期共存,雖然有部分市場份額會向集成式切換,但分布式方案存量市場仍然很大。”方fang舟zhou解jie釋shi道dao,一yi方fang麵mian,集ji成cheng式shi控kong製zhi器qi需xu靠kao近jin執zhi行xing機ji構gou,而er特te別bie大da的de功gong率lv負fu載zai往wang往wang安an裝zhuang位wei置zhi較jiao遠yuan,長chang距ju離li布bu線xian會hui使shi集ji成cheng方fang案an成cheng本ben升sheng高gao,因yin此ci這zhe類lei負fu載zai更geng適shi合he采cai用yong分fen布bu式shi控kong製zhi;lingyifangmian,bufenkehuqingxiangyuzaizhixingjigoudicengshixiansuanfahuonengliguiyihua,zaitongguoshangcengjinxingzhengcherenwuguanlixitongdetiaopei,fenbushijiagouyinqijiegouxiangduijiandan、無需針對通道數量做定製,在控製邏輯和方案實現上更為簡潔。
聚焦集中式方案
“無論是分布式還是集中式,國產芯片都有機會,所以我們都會布局,但相對更加聚焦於集中式方案。分布式方案以納芯微NSUC係列產品為代表,集成式方案則以NSD係列為代表。”方舟介紹道。
從市場演進來看,集中式方案目前處於逐步起量階段,市場份額不斷上升。2020年以前熱管理基本以分布式為主,普遍采用納芯微NSUC係列芯片;但在2021~2022年,集中式熱管理進入早期階段,相關產品多采用國際品牌的芯片;2022~2023年,受特斯拉集中式熱管理方案影響,部分客戶開始轉向集成式方案;自2024年起,以納芯微為代表的國產芯片開始進入該集中式熱管理市場並迅速獲得客戶認可。
首先,在風門控製部分,納芯微主推NSD83xx-Q1係列產品。該係列包含6/8/10/12通道產品,能夠幫助客戶控製更多種類的負載,內部集成PWM生成器,支持SPI通信控製,同時集成故障檢測功能,主要用於控製風道流向,比如控製風從主駕出風口或後排出風口流出。
其次,電子膨脹閥控製方麵,納芯微主推NSD8381-Q1、NSD8389-Q1兩代步進電機驅動產品。其中,NSD8389-Q1實現了最高256細分模式和8種decay模式,更高的細分模式意味著客戶使用該芯片能夠實現更精準的電機控製,電機運行噪音更小、轉動更絲滑無抖動。此外,產品針對電子膨脹閥提供無感堵轉檢測、負fu載zai開kai路lu檢jian測ce和he每mei通tong道dao的de過guo流liu檢jian測ce等deng功gong能neng。值zhi得de一yi提ti的de是shi,電dian子zi膨peng脹zhang閥fa要yao求qiu對dui冷leng卻que劑ji流liu量liang實shi現xian高gao精jing度du控kong製zhi,因yin此ci必bi須xu采cai用yong雙shuang極ji性xing步bu進jin電dian機ji驅qu動dong,目mu前qian納na芯xin微wei是shi國guo內nei少shao數shu具ju備bei該gai類lei專zhuan用yong車che規gui驅qu動dong量liang產chan能neng力li的de企qi業ye之zhi一yi。
最後,在分布式方案中,納芯微主推NSUC1610,主要應用於執行器與電機集成的模塊中,該產品支持FOC、單電阻采樣等關鍵技術。
目前納芯微也在布局MCUyewu,suiranqibujiaowan,dantongyangshinaxinweijishutixidezhongyaozuchengbufen,bingyumonichanpinxianxingchenghubuguanxi。duici,fangzhouqiangtiao,naxinweibaochikaifanghezuomoshi,chanpintongguobiaozhunSPI接口即可配置控製,不限定客戶MCU選型;在係統方案中,聚焦模擬驅動環節,與合作夥伴協同完成方案落地;同時公司內部設有係統團隊,負責MCU與模擬芯片的整體聯調與優化,確保芯片與係統穩定協同。
在廣闊的市場中闖
在熱管理領域,納芯微的核心戰略可歸結為兩個關鍵詞:“集中式”與“一站式”。
針對“集中式”,方舟指出,全行業正共同推動電子電氣架構(EEA)congfenbushixiangjizhongshiyanjin。duanqilaikan,jizhongshireguanlifanganzaikehuduanrengchuyutuiguangchuqi,xuduokehuzhengchuyudiyidaichanpinluodijidierdaichanpinkaifajieduan,weilainaxinweirengjiangchixutuijinzheyijincheng。
針對”一站式“,方舟指出,在集中式熱管理係統中,單個控製器需要驅動水泵、電子膨脹閥、多通閥、截止閥、香氛係統閥門、風門等五六種負載,這些負載在驅動方式、電(dian)流(liu)需(xu)求(qiu)與(yu)參(can)數(shu)特(te)性(xing)上(shang)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong),納(na)芯(xin)微(wei)可(ke)為(wei)各(ge)類(lei)負(fu)載(zai)提(ti)供(gong)匹(pi)配(pei)的(de)芯(xin)片(pian)方(fang)案(an),實(shi)現(xian)客(ke)戶(hu)需(xu)求(qiu)的(de)全(quan)麵(mian)覆(fu)蓋(gai),使(shi)其(qi)無(wu)需(xu)分(fen)散(san)采(cai)購(gou)。客(ke)戶(hu)隻(zhi)需(xu)提(ti)供(gong)負(fu)載(zai)列(lie)表(biao),就(jiu)能(neng)根(gen)據(ju)負(fu)載(zai)的(de)電(dian)流(liu)、電機類型、調速需求、診(zhen)斷(duan)要(yao)求(qiu)等(deng),匹(pi)配(pei)對(dui)應(ying)的(de)芯(xin)片(pian),客(ke)戶(hu)的(de)選(xuan)型(xing)和(he)決(jue)策(ce)過(guo)程(cheng)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)高(gao)效(xiao)。另(ling)外(wai),一(yi)站(zhan)式(shi)還(hai)意(yi)味(wei)著(zhe)如(ru)果(guo)客(ke)戶(hu)全(quan)部(bu)從(cong)納(na)芯(xin)微(wei)這(zhe)裏(li)采(cai)購(gou)產(chan)品(pin),後(hou)續(xu)任(ren)何(he)問(wen)題(ti)納(na)芯(xin)微(wei)都(dou)會(hui)負(fu)責(ze)解(jie)決(jue),不(bu)會(hui)因(yin)為(wei)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)出(chu)現(xian)適(shi)配(pei)問(wen)題(ti)產(chan)生(sheng)責(ze)任(ren)不(bu)清(qing)晰(xi)情(qing)況(kuang)。
從產品策略來看,納芯微在電機驅動鏈路上始終聚焦於模擬核心能力的強化,包括電流精度、熱性能一致性、baohuyuzhenduanjizhijizhengtikekaoxingbiaoxian。zhexienengliguanxidaoxitongchangqiwendingyunxing,shinaxinweichixutourudezhongdianfangxiang。duiyureguanlichanpindeyanfa,naxinweitongchangxiantuichugongnengquanmiandepingtaixingxinpian,zaizhenduijutichangjingjinxingyouhua。
納芯微對熱管理市場有很強的信心。據方舟預估,一套典型集中式熱管理係統包含2個水泵、3個電子膨脹閥、3~4路風門、1~2個多通閥,其中芯片價值約20~25元。按國內年銷乘用車約2200萬輛、自主品牌占比60%~70%、集中式熱管理在新能源車中滲透率約20%估算,當前覆蓋車輛約300萬~400萬輛,對應芯片市場規模約8000~9000萬元。
“隨著集中式熱管理滲透率的不斷提升,以及國產化率的逐步提高,未來市場規模將持續擴大,發展前景非常廣闊。”方舟如是說。
這一趨勢為國產芯片廠商打開了巨大的市場窗口,但也對產品的集成度、可靠性及算法支持能力提出了嚴苛考驗。納芯微通過布局“MCU+驅動”的一站式策略,精準覆蓋了從電子膨脹閥到多通閥的多樣化負載需求,有效解決了客戶選型難、shipeinandewenti。suizhejizhongshireguanlishentoulvdetishengjiguochanhuatidaidejiasu,jubeiquanlianlujiejuefangannenglidexinpianqiye,jiangzaizheyiqianyijisaidaozhongzhanjuhexinshengtaiwei。

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