【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，讓熱管理系統（TMS）從幕后走向臺前，成為僅次于三電系統的關鍵成本構成。隨著技術從早期的獨立回路向高度集成的熱泵系統演進，TMS正經歷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，更對底層控制芯片提出了“MCU+驅動一體化”及高集成度的全新要求。本文將深入解讀熱管理系統的技術迭代路徑，剖析集成化趨勢下芯片廠商面臨的挑戰，并以納芯微為例，探討國產芯片如何通過“一站式”解決方案助力車企突圍。
更值得關注是，當前熱管理系統芯片國產化率都比較低，市場份額約在5%~10%之間，仍有廣闊成長空間。那么，當前汽車熱管理領域正經歷哪些重要技術變革？國內芯片廠商又該如何幫助車企應對這些挑戰？圍繞這些問題，納芯微電子技術專家方舟向EEWorld深入解讀了行業趨勢與納芯微的戰略布局。
熱管理系統走向集成化
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，熱管理系統也不例外。
回顧過往，第一階段的熱管理系統各個回路基本獨立，隨著電機功率和充電功率的提升，開始在風扇強制散熱的基礎上引入液冷和PTC制熱技術；第二階段實現電機電控和電池熱管理回路的串并聯，從而充分利用電機電控的余熱對電池系統加熱，而對駕駛艙和電池的加熱仍需通過PTC實現；第三代引入余熱回收一體化熱泵技術，冷媒側和水媒側實現集成化，并采用集成歧管模塊和集成閥門模塊，整體結構更復雜，集成度和效率顯著提升，還減少了對PTC元件的依賴。
當前，電動汽車熱管理已進入“系統化競爭”階段，全集成式熱管理方案正被廣泛應用于新能源汽車中。這些方案中，閥體、控制器與驅動電路被整合于緊湊空間內，控制器貼近閥體布局，所有執行器驅動集成于單塊PCB。這不僅便于在軟件定義汽車（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面：
一是供應鏈結構重塑。過去分布式系統中，主機廠、總成廠、控制器廠、執行器廠分工明確，核心在于執行器的算法開發部分。而在集中式趨勢下，總成廠及熱管理系統廠商需直接對接執行器業務，甚至現在部分主機廠開始自主研發，收回原屬于執行器廠商的設計權限。
二是開發能力要求提升。供應鏈重構后，就要求相關廠商重新學習執行器算法和響應的相應的軟硬件開發能力，深入了解芯片功能與不同負載的驅動方式，而這些知識以往多由專業控制器廠商掌握。
三是催生大量控制芯片需求。這對上游芯片設計在可靠性、性能與成本控制等方面提出了更高要求。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。
納芯微在其中便扮演著關鍵角色。據方舟介紹，公司在銷售布局上既有對接主機廠的銷售團隊，也有對接一級供應商的銷售團隊，無論從產品線哪個維度，都能快速對接客戶的研發人員和項目，及時獲取最新項目信息，在客戶早期研發階段就能提供產品評估支持。此外，納芯微的相應速度非常快，會為客戶提供貫穿產品生命周期的全方位支持，包括：
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范；
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、原型設計到系統調試、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，都離不開芯片的作用，其中最重要的莫過于控制和驅動。隨著熱管理系統持續向集中化方向發展，尺寸越做越小，對應的芯片方案也必然需要更高的集成度，“MCU+驅動一體化”的需求逐漸成為了市場的核心訴求。
方舟表示，分布式涉及較多獨立控制器節點，供應鏈較長，各控制器難以實現軟件層面的固件歸一化，整車升級時，針對多個控制器節點的升級速率和兼容性都不如集中式方案。因此，整車廠在推動系統升級時，更傾向于采用統一管理的集中式方案，以提升維護效率和系統的整體一致性。
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，在芯片層面進行功能整合，并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。”方舟解釋道，一方面，集成式控制器需靠近執行機構，而特別大的功率負載往往安裝位置較遠，長距離布線會使集成方案成本升高，因此這類負載更適合采用分布式控制；另一方面，部分客戶傾向于在執行機構底層實現算法或能力歸一化，再通過上層進行整車任務管理系統的調配，分布式架構因其結構相對簡單、無需針對通道數量做定制，在控制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，但相對更加聚焦于集中式方案。分布式方案以納芯微NSUC系列產品為代表，集成式方案則以NSD系列為代表。”方舟介紹道。
從市場演進來看，集中式方案目前處于逐步起量階段，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系列芯片；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并迅速獲得客戶認可。
首先，在風門控制部分，納芯微主推NSD83xx-Q1系列產品。該系列包含6/8/10/12通道產品，能夠幫助客戶控制更多種類的負載，內部集成PWM生成器，支持SPI通信控制，同時集成故障檢測功能，主要用于控制風道流向，比如控制風從主駕出風口或后排出風口流出。
其次，電子膨脹閥控制方面，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制，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、負載開路檢測和每通道的過流檢測等功能。值得一提的是，電子膨脹閥要求對冷卻劑流量實現高精度控制，因此必須采用雙極性步進電機驅動，目前納芯微是國內少數具備該類專用車規驅動量產能力的企業之一。
最后，在分布式方案中，納芯微主推NSUC1610，主要應用于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MCU業務，雖然起步較晚，但同樣是納芯微技術體系的重要組成部分，并與模擬產品線形成互補關系。對此，方舟強調，納芯微保持開放合作模式，產品通過標準SPI接口即可配置控制，不限定客戶MCU選型；在系統方案中，聚焦模擬驅動環節，與合作伙伴協同完成方案落地；同時公司內部設有系統團隊，負責MCU與模擬芯片的整體聯調與優化，確保芯片與系統穩定協同。
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）從分布式向集中式演進。短期來看，集中式熱管理方案在客戶端仍處于推廣初期，許多客戶正處于第一代產品落地及第二代產品開發階段，未來納芯微仍將持續推進這一進程。
針對”一站式“，方舟指出，在集中式熱管理系統中，單個控制器需要驅動水泵、電子膨脹閥、多通閥、截止閥、香氛系統閥門、風門等五六種負載，這些負載在驅動方式、電流需求與參數特性上各不相同，納芯微可為各類負載提供匹配的芯片方案，實現客戶需求的全面覆蓋，使其無需分散采購。客戶只需提供負載列表，就能根據負載的電流、電機類型、調速需求、診斷要求等，匹配對應的芯片，客戶的選型和決策過程相對簡單高效。另外，一站式還意味著如果客戶全部從納芯微這里采購產品，后續任何問題納芯微都會負責解決，不會因為驅動芯片出現適配問題產生責任不清晰情況。
從產品策略來看，納芯微在電機驅動鏈路上始終聚焦于模擬核心能力的強化，包括電流精度、熱性能一致性、保護與診斷機制及整體可靠性表現。這些能力關系到系統長期穩定運行，是納芯微持續投入的重點方向。對于熱管理產品的研發，納芯微通常先推出功能全面的平臺型芯片，再針對具體場景進行優化。
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系統包含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、適配難的問題。隨著集中式熱管理滲透率的提升及國產化替代的加速，具備全鏈路解決方案能力的芯片企業，將在這一千億級賽道中占據核心生態位。
