汽車熱管理行業專題報告：新能源汽車熱管理迎產業春風（上）
報告綜述：
新能源熱管理迎廣闊增量市場。
低溫熱管理勢在必行，熱泵前景廣闊。
高效熱管理為現行解決低溫電化學反應不活躍的最優解決方案。PTC 以低成本、結構簡單、工作穩定等特點打入新能源汽車行業，但因 PTC 是將電能轉化成熱能，能量消耗較大。熱泵系統為現行較為高效的熱管理方案，PTC 制熱的 COP 僅為 1，而 熱泵制熱時的最低理論 COP 也高于 1，在實際中一般可以達到 2-4。特斯拉 Model Y 高度集成熱管理系統將熱泵系統、電池冷卻系統、電機冷卻系統、電控系統通過 一個八通閥實現熱量在各個子系統之間的統籌與轉移，從而最終實現熱管理效率的 提升，有望推動熱泵系統的普及推廣。
國際廠商占據市場主導，自主廠商在關鍵零部件具有競爭力。
電裝、法雷奧、馬勒、翰昂等全球性廠商占據著全球熱管理市場超過 50%的市場份 額，并在系統集成、標定控制等領域優勢明顯。國內主要廠商在關鍵零部件領域具 有全球競爭力，2018 年以來三花智控、銀輪股份等廠商不斷拿到新能源熱管理訂單， 下游客戶不僅僅包含國內自主品牌廠商，同時更是切入到國際主流電動車廠商的配 套體系內。我們認為，在新能源熱管理領域，國內廠商有望充分享受國內新能源汽 車的發展紅利，進一步縮短與國際廠商的差距。
總論
熱管理為新能源汽車除三電系統單車價值量最大的系統，新能源汽車高速發展為 熱管理領域帶來發展契機。新能源熱管理單車價值量為傳統車 3-4 倍，我們預計 2025 年全球新能源熱管理市場規模有望達到 874 億元。熱泵系統為現行最為高效的熱管理方案，特斯拉 ModelY 高度集成的熱泵熱管理 系統有望引領行業的發展。我們預計熱泵系統單車價值量超 5000 元。國際廠商在熱管理領域占有較大市場份額，在系統集成、標的、控制等領域優勢 明顯。國內主要廠商在關鍵零部件領域具有全球競爭力，有望充分受益于新能源汽車 發展。建議關注銀輪股份、三花智控、中鼎股份、奧特佳、克來機電。
1、新能源汽車：扶搖直上，百花爭鳴
多因素助力新能源汽車發展。新能源汽車的發展受政策、產品、成本等多因素影 響。當前來看國內外政策趨勢向好，相比于前幾年新能源汽車有著更為緩和的政策環 境。而從競爭格局角度來看，自主、合資與造車新勢力進入百花爭鳴的階段，產品更 加多樣化并且更加成熟，為消費者提供更多細分市場的可選產品。同時隨著行業供應 鏈成本的持續下探，新能源車型與傳統燃油車價差的逐步縮進將進一步增強新能源汽 車的競爭力。我們認為，新能源汽車處于以新增需求為主的高速發展階段，多因素的 向好將使得行業的發展更為持續。
積分政策更為嚴苛，新能源汽車發展勢在必行。未來車企的發展一方面要面臨更 為嚴苛的油耗標準，同時新階段雙積分政策較之前版本考核更為嚴苛：1）2021~2023 年新能源汽車積分占比分別為 14%、16%和 18%；2）工況由 NEDC 切換至 WLTC；3） 純電動乘用車單車積分上限由 5.0 分下調至 3.4 分；插混乘用車單車積分由 2 分下調至 1.6 分。同等續航里程的純電動車型單車積分下調 30%~50%。
與此同時新階段雙積分政策引入了低油耗乘用車的概念，低油耗乘用車是指綜合 燃料消耗量不超過《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》中對應的車型燃料消耗量目 標值與該核算年度的企業平均燃料消耗量要求之積的傳統能源乘用車。計算乘用車企 業新能源汽車積分達標值時，低油耗乘用車的生產量或者進口量按照其數量的 0.5 倍 計算。假設未來乘用車銷量以年化 3%的增速增長，經過測算我們認為，新階段的雙積 分政策雖然對于新能源積分的考核更為嚴苛。但是低油耗乘用車概念的引入，意味著 政策層面希望通過新能源和節能技術的發展兩個層面達到節能減排的目的。
補貼政策更為平緩，政策環境趨于緩和，2021 年補貼退坡節奏符合預期。
2020 年 4 月 23 日，財政部等四部委發布 2020 年新能源汽車補貼政策。相關要點包括：
（1）新能源汽車補貼政策延長至 2022 年，2020-2022 年補貼標準分別在上一年基 礎上退坡 10%、20%、30%。純電動乘用車工況里程提升至 300km，能耗水平設置調整 系數，工況條件下百公里耗電量應滿足門檻條件有所提升；
（2）公交、客運、出租（含網約）、環衛、城市物流等運營車輛 2020 年補貼標準 不退坡，2021-2022 年補貼標準分別在上一年基礎上退坡 10%、20%；
（3）燃料電池補貼區域化，具體情況另行通知；
（4）2020 年 4 月 23 日至 2020 年 7 月 22 日為過渡期。過渡期期間，符合 2019 年 技術指標要求但不符合 2020 年技術指標要求的銷售上牌車輛，按照 2019 年補貼標準 對應的 0.5 倍補貼，符合 2020 年技術指標要求的銷售上牌車輛按 2020 年標準補貼。補貼車輛限價規定過渡期后開始執行。
2021 年私人領域乘用車補貼在 2020 年的基礎上退坡 20%，與前期預期保持一 致。我們認為，補貼退坡節奏的緩和為消費者購買、廠商推出新車型等節奏提供更為 平穩的政策環境，對市場的擾動將降低到最低程度。
海外加速新能源汽車普及，政策助力更為積極。歐美市場加速推進新能源汽車的 普及，各國政府通過補貼、免稅、路權等多種方式刺激本地新能源汽車的銷量。2020 年受疫情影響，海外各國汽車產業受到較大沖擊，為鼓勵支持新能源汽車的發展，歐 洲各國政府加大了新能源汽車補貼力度，法國、德國紛紛加大新能源汽車的單車補貼， 希臘、荷蘭、西班牙等國家同樣積極推出新能源刺激政策。從各國的政策指向來看， 新能源汽車的發展成為海外各國的共識，新能源刺激政策的逐步向好，將進一步促進 海外新能源汽車銷量的提升，對于國內供應鏈的發展起著重要的支撐作用。
車型數量提升，銷量結構更加趨于合理。早期新能源汽車導入市場時售價較高， 為刺激新能源汽車銷量，實現新能源汽車對傳統燃油車的替代，補貼政策的支持必不可少。因此早起新能源汽車的發展與政策的導向息息相關。17 年及以前補貼政策更加 傾向于續航里程較短的 A00 級車型，因此在純電動領域 A00 級車的銷量占比超過 50%。隨著電池技術的發展以及政策導向向高續航里程車型的轉變，截至 2019 年國內純電動 車型中，A 級車的占比達到了 55%，更加趨于合理。
在補貼政策的推動以及雙積分政策的壓力下，作為供給端的車企推出新能源車型 的速度遠高于汽車行業總體水平。車型的逐步完善帶給消費者更多的可選性，這也使 得新能源汽車的銷量規模逐步提升，同時銷量結構更加合理。
新能源產品逐步成熟，產品力逐步提升。國內新能源汽車產品的發展進行著高速 迭代，從最早的油改電平臺再到專屬平臺的打造，新能源汽車產品力正快速提升，憑借著新能源汽車產品優勢，迅速拉近與傳統燃油車在產品端的差距。同時新能源汽車 憑借著加速、空間、前衛的設計等獨特的優勢，逐步形成市場并改變著消費者的使用習慣。
主要原材料成本下行，提供更大降價空間。新能源汽車發展早期，無論是政策端 還是車企的反應層面，自主品牌新能源汽車的發展領先于合資品牌。2018 年之前，自 主品牌占據著國內新能源汽車市場的接近全部份額。但 2018 年開始，造車新勢力開始 實現交付，尤其在純電動領域的份額逐步提升；而合資品牌通過現有車型的混動版本 逐步搶占插混市場的份額。2020 年特斯拉 Model3 實現國產化，國內新能源汽車市場 競爭格局進一步發生改變。
格局：一枝獨大向百家爭鳴轉變。新能源汽車發展早期，無論是政策端還是車企 的反應層面，自主品牌新能源汽車的發展領先于合資品牌。2018 年之前，自主品牌占 據著國內新能源汽車市場的接近全部份額。但 2018 年開始，造車新勢力開始實現交付， 尤其在純電動領域的份額逐步提升；而合資品牌通過現有車型的混動版本逐步搶占插 混市場的份額。2020 年特斯拉 Model3 實現國產化，國內新能源汽車市場競爭格局進 一步發生改變，Model Y 國產化在即，并且訂單旺盛。
新勢力、合資品牌的逐步發力，將為新能源汽車市場投入更多的車型，對于消費 者而言，更多的車型選擇有望進一步刺激消費市場，有利于國內市場的發展。同時對 于國內自主廠商而言，更為激烈的競爭環境將倒逼自主廠商進一步提升產品競爭力。2020 年比亞迪漢、小鵬 P7 等車型搭載自主品牌最新技術，產品力進一步提升，有望 促進自主品牌銷量與品牌力的提升。
2、新能源汽車為熱管理發展帶來全新契機
2.1 熱管理必不可少，新能源汽車單車價值量提升 熱交換器在汽車上必不可少。
熱交換器在汽車和工程機械車輛上應用廣泛，指將 熱量從熱流體傳遞到冷流體的設備。汽車上使用的熱交換器品種較多，發動機系統使 用有油冷器、散熱器、中冷器，排放相關的有 EGR 冷卻器；變速箱和液壓系統也都有 使用油冷器；空調系統有冷凝器、蒸發器、暖風散熱器。在目前電動化和智能化浪潮下，汽車的熱管理也顯得越來越重要，繼電動車之前 頻發的自燃事件、冬季續航大打折扣等問題，熱管理行業確定性漸顯。對于動力電池 來說，熱管理是維持適宜的溫度區間及均勻性的必要手段，適宜的溫度能夠優化汽車 的安全系數、性能及壽命。
從安全、性能、壽命三方面衡量，新能源汽車熱管理要求更為苛刻。從安全角度 考慮，當電池溫度過高時，會對電池導致一定程度的損耗甚至導致熱失控，嚴重的情 況下會導致起火甚至爆炸。當電池溫度過低時（低于 0℃），對電池充電會引發瞬間的 高壓充電現象，將會導致電池析鋰從而造成內短路引起起火風險。從性能角度考慮，當電池溫度較低時，會使得電池的活性下降，進而會降低充放 電的性能。同時統一電池包中的不同模組的溫度差會導致不同模組的充放電差異，最 終影響電池包的性能。從電池壽命角度考慮，隨著充放電次數的增加，當電池溫度過高時，電池容量將 會受到較大程度的影響；當溫度過低時，容易引發電池的析鋰現象將導致電池循環壽 命大幅下降，同時會導致電池正極易出現開裂、漏液等現象，產生不可逆的損傷。
電池能量要求越來越高，能耗要求越來越低。而高能量密度的電芯更容易受到溫度的影響而影響其安全性能，引發熱失控，從而導致較大的損失，乘用車近些年 三元電池的比例顯著上升，而高鎳三元電池高能量密度、低安全性能更加需要熱管 理進行輔助支持以確保其安全性的問題。電池能耗現在逐漸是各大廠商追求的目標， 當電池能耗逐漸提升，熱管理的作用就會越來越凸顯。
目前中高端化車型滲透率逐漸提升，熱管理的需求也會更加迫切。工信部發布的補貼指引方案中指引高續航發展，同時消費者具有里程的需求，電動車廠商持續深耕高續航領域，隨著電池能量密度上行，且中高端車型占比逐漸上升，高續航里 程、高價值的車，對于熱管理的需求也會更加迫切。
隨著新能源汽車市場的逐漸壯大，熱管理的范圍、實現方式以及零部件都發生了較 大的變化。新的車，新的熱管理系統，新的零部件，相應帶來熱管理行業的較大市場。對于傳統車熱管理系統，其包含動力系統熱管理（發動機、變速箱）以及駕駛艙空調系 統；對于新能源車的熱管理，其包含電池熱管理、汽車空調系統、電驅動及電子功率件 冷卻系統。相比傳統車熱管理系統，新能源汽車主要新增了電池熱管理、整車空調系統 制熱環節、電驅動及電子功率件冷卻環節。
隨著新能源市場逐漸興起，電動化升級給新生零部件帶來較大的純增量市場。新能源汽車在熱管理方案中運用的部分零部件種類隨著新增系統帶來一定的變化。包 括電動壓縮機、PTC 加熱器、電子膨脹閥、電池冷卻器、電子水泵等在內的電動車 新生零部件均具有較大的增量市場。
（1）電動壓縮機：電動車動力源變成動力電池需要使用電動壓縮機，單個價值 量由普通壓縮機 300-500 元提升至 2000 元。
（2）PTC 加熱器：電動車無法使用發動機廢熱作為穩定的熱源，駕駛艙空調采 暖需額外的熱源，PTC 加熱器為先行主流方案。而對于轉換效率更高的熱泵系統， 通常需要加入 PTC 加熱器作為輔助熱源。單個價值量在 800-1500 元。
（3）電子膨脹閥：由控制器、執行器和傳感器三部分組成，單車價值量約 150- 200 元。
（4）電池冷卻器：由一個換熱主體和一個外部蒸發器組成，主要作用是引入冷 媒吸收電池冷卻導管中冷卻劑熱量。單車價值 200-600 元。
（5）電子水泵：以電子集成化系統實現液體傳輸的可調性和精準性，單個價值 量約 100-200 元。
2.2 電池熱管理系統：液冷的電池熱管理方案將成為首選， CO2 新冷媒具備獨特優勢
目前受成本及技術制約，電池的熱管理按傳導介質可以分為風冷、液冷和相 變材料幾條技術路線。其中風冷經濟性較高，同時對應冷卻效率較低且難以保證 電池模組溫度一致。液冷冷卻的效果要優于風冷，是現階段乘用車主流使用方案， 但是缺點就是成本要比風冷；相變材料目前的技術還在實驗室階段并未成熟，其 換熱效率高及具有成本優勢，故是未來最有潛力的發展方向。
風冷：其結構簡單且成本較低，無需鋪設管路，但對應效率較低。分為被動式 風冷與主動式風冷，被動式風冷指的是汽車行駛時自然吸入外部環境空氣或駕駛 艙內的空氣與電池形成對流帶走熱量，主動式風冷即利用空調系統蒸發器以電池 包專用蒸發器對外部環境空氣處理后進入電池包完成冷卻或加熱。其技術在國內 使用較多，主要應用于早期的的乘用車及絕大多數的大巴車、物流車。系磷酸鐵鋰 電池在國內動力電池中占主導地位、穩定性好以及低續航車散熱要求相對較低。
液冷效率高，電池溫度均勻性優異，是未來熱管理發展的主要方向。分為直冷和冷 卻劑回路方案，對于直冷，即將電池包內部的板式蒸發器通入制冷劑，并接入空調制冷 劑回路，利用蒸發吸熱，從而達到帶走電池包熱量的作用。代表車型有寶馬 i3，奧迪 A6， 奔馳 S400 等。對于冷卻劑回路方案，其電池設計有獨立的冷卻劑（水乙二醇）回路，當 溫度較低時（38-45℃），通過低溫散熱器進行冷卻，當溫度較高時（45℃以上），通過電 池冷卻器 Chiller 與空調制冷劑回路進行熱交換完成冷卻；當電池溫度較低時，可采用加 熱器如 PTC 對電池進行加熱。代表車型有雪佛蘭 Bolt、比亞迪宋、江淮 iEV7S 等。
液冷在新能源車熱管理系統中滲透率提升。我們選取國內銷量較為靠前的新能源車 型作為統計樣本，可以看出液冷憑借更為出色的熱管理效率，在新能源汽車中的滲透率 逐步提高。而風冷目前主要應用于定位較低端的車型當中。
HFC-134a 時代落幕，新冷媒大勢所趨。當前小型空調制冷劑大多仍以 HFC-134a 為主，但歐盟要求 2017 年起禁止所有生產車型的空調使用 GWP>150 的制冷劑，美國 環保部根也將于 2021 年起將 HFC-134a 從 SNAP 目錄中剔除。美國杜邦與霍尼韋爾開 發了 HFO-1234yf (四氟丙烯)作為新一代制冷劑，德系車企質疑其安全性轉而使用 CO2 作為替代品，雖然兩者本身環保性能差別不大但 HFO-1234yf 生產過程中會產生 HF、 HCL 及 CFC 等臭氧層破壞物質，日系供應商電裝等則同時開發 CO2 與 HFO-1234yf 空 調系統供整車廠選擇。
CO2 是熱泵空調最佳選擇，長期優勢明顯。使用 CO2 作為制冷劑的主要難點在于 運行壓力達到 12Mpa，需要設計全新的運行系統，而 HFO-1234yf 則可以完全沿用 HFC134a 空調系統的零部件。但 HFO-1234yf 只能在-5℃以上的環境下運行，而 CO2 在-20℃ 下制熱 COP 依然能達到 2，是今后電動汽車熱泵空調的能效最優選擇。且綜合比較兩 者，CO2 在環保性能、安全性能、制造成本和可持續發展上均明顯占優，僅在 35℃以上 制冷 COP 上低于 HFO-1234yf，可用膨脹機、噴射器、雙級壓縮中間冷卻等方式改進， 因此長期看 CO2 空調系統擁有全面優勢。
CO2 冷媒關鍵零部件技術日漸成熟，處于爆發前夜。三花智控當前已經形成 CO2 產品解決方案，如 CO2 膨脹閥、單向閥、氣液分離器等，其中電子膨脹閥實現了 COP 平均提高 10％以上，獲得 2107 年 PACE 獎項。而中鼎股份具備 CO2 冷媒管路的技術。
來源 | 華安證券（分析師：陳曉，宋偉健）版權歸原作者所有，轉載僅供學習交流，如有不適請聯系我們，謝謝。
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