新能源车热管理：电子膨胀阀技术解析

新能源车热管理：电子膨胀阀技术解析

新能源汽车热管理是确保电动汽车高效运行的关键技术领域，其中电子膨胀阀作为核心部件之一，其技术发展和市场格局备受关注。本文将详细介绍电子膨胀阀的工作原理、技术优势以及市场现状，特别是中国企业在该领域的竞争力。

行业概况

新能源汽车热管理零部件市场呈现出明显的分化特征。价值含量较高的压缩机市场主要由外资厂商长期垄断，技术壁垒高，国产替代需求较大。相比之下，其他低价值量的零部件参与者众多，市场份额分散，头部厂商受益有限，这为创业企业提供了发展机遇。

然而，在阀类产品领域，情况有所不同。由于家电领域也涉及阀件，中国头部的冷媒阀企业在持续的技术迭代下，技术已超过国外的汽车零部件企业，市场份额均已处于世界领先水平。据GIR（Global Info Research）调研，按收入计，2023年全球电动汽车电子膨胀阀收入大约149.2百万美元。根据立鼎产业研究院数据，2022年，三花智控、不二工机、盾安环境在我国电子膨胀阀市场中的销量份额分别为40.0%、26.8%和26.2%，稳居行业前三位。在全球市场上，三花智控与不二工机和盾安环境共同占据了90%的市场份额，显示出其在全球电子膨胀阀市场中的主导地位。

什么是膨胀阀？

膨胀阀是制冷系统中的关键部件，主要负责控制进入蒸发器的制冷剂流量，以适应制冷负荷的变化，并防止压缩机发生液击现象。其核心功能体现在对流量的精度控制以及产品的一致性。

膨胀阀能够将液体进行雾化，其原理是高压冷却液通过细孔喷出后，分散为微小液滴，压力降低的同时冷却液温度下降。在新能源汽车热管理领域，集成趋势和精细化主动控制是重要发展方向。基于热管理对回路流量精准控制的要求，电子驱控的膨胀阀由于具备更好的温感能力、更高的精度控制能力，逐步成为热管理系统刚需产品。

热力膨胀阀

热力膨胀阀通过控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来调节膨胀阀的开度，从而控制进入蒸发器的制冷剂流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，避免液态制冷剂进入压缩机产生液击现象。

当制冷剂温度过高时，感温包中的制冷剂蒸发，经毛细管向膜片施压，推动顶杆和阀芯向下移动，阀门开启幅度增大。但温度较低的时候，感温包内部的制冷剂对膜片施加的压力变化会减小，进而减小了阀门开闭幅度变化。

感温包的方案对过热度的检测具有滞后性，阀门的响应速度较慢，而且控制精度不高。因此，为了提高响应速度、流量控制精度以及可工作的温度范围等，电子膨胀阀开始导入。

电子膨胀阀

电子膨胀阀（Electronic Expansion Valve，简称EEV或EXV）分为四个部分：阀体、压力传感器、温度传感器和控制器。感温元件一般采用热电偶或热电阻，替代热力膨胀阀的感温包，直接高精度感知蒸发器的过热度。

电子膨胀阀工作时，压力传感器将蒸发器出口压力，温度传感器将过热度传给控制器，控制器将信号处理后，输出指令作用于电子膨胀阀的永磁步进电机，将阀门打开到需要的幅度，以保持蒸发器需要的供液量。简单而言，就是“传感器+电机+控制器”的电气传动方案优于“感温包+膜片”的流体传动方案。

大口径电子膨胀阀

由于新能源汽车的电池管理系统针对快充、慢充、低温行驶等多种不同工况衍生出多种工作模式，新能源热泵系统对电子膨胀阀的反应速度、精度、内漏、质量和功能提出更多要求，精度控制和闭合速度有优势的大口径EXV成了新的方案。

大口径EXV分为球阀和针阀两种路线。球阀的优势在于开闭简单，只需要将阀体旋转90度就可以实现全通径或全闭合，更适用于只需要实现两侧通断功能的管路。针阀的优势在于可以调节流量，能够实现对流量的精准控制，但全开或全闭需要多次扭动以改变针状螺杆的位置，通断效率不及球阀。

大口径针阀预计将成为主流。针阀的大口径产品在精准控制方面具备先天优势；大口径球阀则精度控制偏差较大；此外，过度依靠齿轮组合驱动而产生的缝隙会影响球阀的一致性导致其使用寿命不及针阀。鉴于热管理系统对整车的安全性和续航有极为重要的作用，一致性和寿命问题是有实质影响的。