汽车热管理行业专题报告：新能源汽车热管理迎产业春风，国内厂商加速推进

 

新能源热管理迎广阔增量市场。我们预计到2025年全球新能源汽车销量有望达到1500万辆规模，进而带动新能源汽车产业链快速发展。热管理系统为新能源汽车除去三电系统以外单车价值量最大的部件，预计单车价值量在7000-10000元，是传统汽车热管理系统的3倍左右，我们预计2025年全球新能源热管理市场规模有望达到874亿元。

 

高效热管理为现行解决低温电化学反应不活跃的最优解决方案。PTC以低成本、结构简单、工作稳定等特点打入新能源汽车行业，但因PTC是将电能转化成热能，能量消耗较大。热泵系统为现行较为高效的热管理方案，PTC制热的COP仅为1，而热泵制热时的最低理论COP也高于1，在实际中一般可以达到2-4。特斯拉ModelY高度集成热管理系统将热泵系统、电池冷却系统、电机冷却系统、电控系统通过一个八通阀实现热量在各个子系统之间的统筹与转移，从而最终实现热管理效率的提升，有望推动热泵系统的普及推广。

 

国际厂商占据市场主导，自主厂商在关键零部件具有竞争力。电装、法雷奥、马勒、翰昂等全球性厂商占据着全球热管理市场超过50%的市场份额，并在系统集成、标定控制等领域优势明显。国内主要厂商在关键零部件领域具有全球竞争力，2018年以来三花智控、银轮股份等厂商不断拿到新能源热管理订单，下游客户不仅仅包含国内自主品牌厂商，同时更是切入到国际主流电动车厂商的配套体系内。我们认为，在新能源热管理领域，国内厂商有望充分享受国内新能源汽车的发展红利，进一步缩短与国际厂商的差距。

 

 

热管理为新能源汽车除三电系统单车价值量最大的系统，新能源汽车高速发展为热管理领域带来发展契机。新能源热管理单车价值量为传统车3-4倍，我们预计2025年全球新能源热管理市场规模有望达到874亿元。

 

热泵系统为现行最为高效的热管理方案，特斯拉ModelY高度集成的热泵热管理系统有望引领行业的发展。我们预计热泵系统单车价值量超5000元。国际厂商在热管理领域占有较大市场份额，在系统集成、标的、控制等领域优势明显。国内主要厂商在关键零部件领域具有全球竞争力，有望充分受益于新能源汽车发展。

 

 

热交换器在汽车和工程机械车辆上应用广泛，指将热量从热流体传递到冷流体的设备。汽车上使用的热交换器品种较多，发动机系统使用有油冷器、散热器、中冷器，排放相关的有EGR冷却器；变速箱和液压系统也都有使用油冷器；空调系统有冷凝器、蒸发器、暖风散热器。在目前电动化和智能化浪潮下，汽车的热管理也显得越来越重要，继电动车之前频发的自燃事件、冬季续航大打折扣等问题，热管理行业确定性渐显。对于动力电池来说，热管理是维持适宜的温度区间及均匀性的必要手段，适宜的温度能够优化汽车的安全系数、性能及寿命。

 

从安全、性能、寿命三方面衡量，新能源汽车热管理要求更为苛刻。从安全角度考虑，当电池温度过高时，会对电池导致一定程度的损耗甚至导致热失控，严重的情况下会导致起火甚至爆炸。当电池温度过低时（低于0℃），对电池充电会引发瞬间的高压充电现象，将会导致电池析锂从而造成内短路引起起火风险。

 

从性能角度考虑，当电池温度较低时，会使得电池的活性下降，进而会降低充放电的性能。同时统一电池包中的不同模组的温度差会导致不同模组的充放电差异，最终影响电池包的性能。

 

从电池寿命角度考虑，随着充放电次数的增加，当电池温度过高时，电池容量将会受到较大程度的影响；当温度过低时，容易引发电池的析锂现象将导致电池循环寿命大幅下降，同时会导致电池正极易出现开裂、漏液等现象，产生不可逆的损伤。

 

电池能量要求越来越高，能耗要求越来越低。而高能量密度的电芯更容易受到温度的影响而影响其安全性能，引发热失控，从而导致较大的损失，乘用车近些年三元电池的比例显著上升，而高镍三元电池高能量密度、低安全性能更加需要热管理进行辅助支持以确保其安全性的问题。电池能耗现在逐渐是各大厂商追求的目标，当电池能耗逐渐提升，热管理的作用就会越来越凸显。

 

目前中高端化车型渗透率逐渐提升，热管理的需求也会更加迫切。工信部发布的补贴指引方案中指引高续航发展，同时消费者具有里程的需求，电动车厂商持续深耕高续航领域，随着电池能量密度上行，且中高端车型占比逐渐上升，高续航里程、高价值的车，对于热管理的需求也会更加迫切。

 

随着新能源汽车市场的逐渐壮大，热管理的范围、实现方式以及零部件都发生了较大的变化。新的车，新的热管理系统，新的零部件，相应带来热管理行业的较大市场。对于传统车热管理系统，其包含动力系统热管理（发动机、变速箱）以及驾驶舱空调系统；对于新能源车的热管理，其包含电池热管理、汽车空调系统、电驱动及电子功率件冷却系统。相比传统车热管理系统，新能源汽车主要新增了电池热管理、整车空调系统制热环节、电驱动及电子功率件冷却环节。

 

新能源车热管理系统具有更高的单车价值量。新能源车热管理价值量有显著的提高，是攸关安全、性能、寿命的关键系统，随着电池高能量密度趋势，必然会加大投入。新能源车围绕动力电池展开的电池热管理及电气化空调系统，新生零部件如电动压缩机、PTC加热器、电子水泵、电池冷却器、冷却板、电子膨胀阀。根据我们测算，新能源车热管理零部件单车价值量为7000-10000元，为传统汽车热管理零部件单车价值量的3-4倍。在热管理方案中，主要应用的零部件分为阀类、换热器类、泵类、压缩机类、传感器类、管路以及其他运用较多的部件几个大类。同时不同整车构架上方案不统一，各个需要换热的子系统中零部件种类、搭配方式等都有较大的不同，而不同类别上相同零部件的功能相近，因此在整车方案中每个子系统中实现的换热原理类似，单车价值量也不会相差太大。

 

随着新能源市场逐渐兴起，电动化升级给新生零部件带来较大的纯增量市场。新能源汽车在热管理方案中运用的部分零部件种类随着新增系统带来一定的变化。包括电动压缩机、PTC加热器、电子膨胀阀、电池冷却器、电子水泵等在内的电动车新生零部件均具有较大的增量市场。

 

（1）电动压缩机：电动车动力源变成动力电池需要使用电动压缩机，单个价值量由普通压缩机300-500元提升至2000元。

 

（2）PTC加热器：电动车无法使用发动机废热作为稳定的热源，驾驶舱空调采暖需额外的热源，PTC加热器为先行主流方案。而对于转换效率更高的热泵系统，通常需要加入PTC加热器作为辅助热源。单个价值量在800-1500元。

 

（3）电子膨胀阀：由控制器、执行器和传感器三部分组成，单车价值量约150-200元。

 

（4）电池冷却器：由一个换热主体和一个外部蒸发器组成，主要作用是引入冷媒吸收电池冷却导管中冷却剂热量。单车价值200-600元。

 

（5）电子水泵：以电子集成化系统实现液体传输的可调性和精准性，单个价值量约100-200元。

 

电池热管理系统：液冷的电池热管理方案将成为首选，CO2新冷媒具备独特优势

 

目前受成本及技术制约，电池的热管理按传导介质可以分为风冷、液冷和相变材料几条技术路线。其中风冷经济性较高，同时对应冷却效率较低且难以保证电池模组温度一致。液冷冷却的效果要优于风冷，是现阶段乘用车主流使用方案，但是缺点就是成本要比风冷；相变材料目前的技术还在实验室阶段并未成熟，其换热效率高及具有成本优势，故是未来最有潜力的发展方向。

 

风冷：其结构简单且成本较低，无需铺设管路，但对应效率较低。分为被动式风冷与主动式风冷，被动式风冷指的是汽车行驶时自然吸入外部环境空气或驾驶舱内的空气与电池形成对流带走热量，主动式风冷即利用空调系统蒸发器以电池包专用蒸发器对外部环境空气处理后进入电池包完成冷却或加热。其技术在国内使用较多，主要应用于早期的的乘用车及绝大多数的大巴车、物流车。系磷酸铁锂电池在国内动力电池中占主导地位、稳定性好以及低续航车散热要求相对较低。

 

液冷效率高，电池温度均匀性优异，是未来热管理发展的主要方向。分为直冷和冷却剂回路方案，对于直冷，即将电池包内部的板式蒸发器通入制冷剂，并接入空调制冷剂回路，利用蒸发吸热，从而达到带走电池包热量的作用。代表车型有宝马i3，奥迪A6，奔驰S400等。对于冷却剂回路方案，其电池设计有独立的冷却剂（水乙二醇）回路，当温度较低时（38-45℃），通过低温散热器进行冷却，当温度较高时（45℃以上），通过电池冷却器Chiller与空调制冷剂回路进行热交换完成冷却；当电池温度较低时，可采用加热器如PTC对电池进行加热。代表车型有雪佛兰Bolt、比亚迪宋、江淮iEV7S等。

 

液冷在新能源车热管理系统中渗透率提升。我们选取国内销量较为靠前的新能源车型作为统计样本，可以看出液冷凭借更为出色的热管理效率，在新能源汽车中的渗透率逐步提高。而风冷目前主要应用于定位较低端的车型当中。

 

HFC-134a时代落幕，新冷媒大势所趋。当前小型空调制冷剂大多仍以HFC-134a为主，但欧盟要求2017年起禁止所有生产车型的空调使用GWP>150的制冷剂，美国环保部根也将于2021年起将HFC-134a从SNAP目录中剔除。美国杜邦与霍尼韦尔开发了HFO-1234yf(四氟丙烯)作为新一代制冷剂，德系车企质疑其安全性转而使用CO2作为替代品，虽然两者本身环保性能差别不大但HFO-1234yf生产过程中会产生HF、HCL及CFC等臭氧层破坏物质，日系供应商电装等则同时开发CO2与HFO-1234yf空调系统供整车厂选择。

 

CO2是热泵空调最佳选择，长期优势明显。使用CO2作为制冷剂的主要难点在于运行压力达到12Mpa，需要设计全新的运行系统，而HFO-1234yf则可以完全沿用HFC134a空调系统的零部件。但HFO-1234yf只能在-5℃以上的环境下运行，而CO2在-20℃下制热COP依然能达到2，是今后电动汽车热泵空调的能效最优选择。且综合比较两者，CO2在环保性能、安全性能、制造成本和可持续发展上均明显占优，仅在35℃以上制冷COP上低于HFO-1234yf，可用膨胀机、喷射器、双级压缩中间冷却等方式改进，因此长期看CO2空调系统拥有全面优势。

 

CO2冷媒关键零部件技术日渐成熟，处于爆发前夜。三花智控当前已经形成CO2产品解决方案，如CO2膨胀阀、单向阀、气液分离器等，其中电子膨胀阀实现了COP平均提高10％以上，获得2107年PACE奖项。而中鼎股份具备CO2冷媒管路的技术。

 

 

新能源汽车与燃油车空调制冷原理基本一致，主要区别在于动力源由之前的内燃机转变为三电系统，从而电动压缩机制冷+PTC/热泵制热成为新的技术方案。

 

制冷剂回路主要包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器这四个关键部件，首先，压缩机将管路里的制冷剂进行压缩，制冷剂以高温高压的气态进入管道，在发动机舱前部的冷凝器中从气态凝结成液态，释放一定的热量，随后经过膨胀阀，液态制冷剂压力忽然降低，然后再车厢内蒸发器中汽化，吸收大量的热量，从而达到驾驶舱制冷效果。

 

压缩机是制冷系统中最关键的一环。可将制冷剂从低压侧吸入压缩，使其温度和压力升高、再泵入高压侧，往复循环。常见的汽车空调压缩机有斜盘式（市场占比约65%）、涡旋式（25%）和旋叶式（10%），同时，压缩机分为定排量和变排量，变排量可根据空调制冷负荷自动改变排量，运行更为经济，同时变排量比定排量贵20%。斜盘压缩机是往复式压缩机的主导产品，工艺比较成熟，其能耗高，定排量400元/个，变排量500-600元/个，产品主要使用在大排量乘用车。涡旋式压缩机没有往复运动，效率较高，并且具有噪声小、运转平稳等特点，其价格在300-400元/个，适合小排量车使用。旋叶式压缩机具有体积小和重量轻等特点，能在较小的发动机舱中进行布局，适用于微型车。

 

对于电动压缩机，其与传统的差别在于主要是由电池提供动力，控制器控制电机的转速从而控制制冷量，从而达到调节温度的作用。由于涡旋式压缩机具有效率高、噪声小、运转平稳等优点，决定了它适合与高速高速电机配合使用，单个价值在2000元/个。

 

压缩机市场集中度较为集中，奥特佳为国产品牌龙头。从竞争格局角度来看，全球汽车空调压缩机领域中，外资品牌仍旧占据着主导。在汽车压缩机领域，三电、电装、翰昂、法雷奥等外资品牌占据着全球超过50%的市场份额，尤其是电动压缩机领域，电装、三电、翰昂三家占据着全球超过80%的市场份额。国产压缩机品牌中，奥特佳为国内龙头企业，在自主品牌车型中占比较高，同时电动压缩机在新能源汽车市场占据一定的份额。

 

 

现阶段，新能源汽车的热管理作为一个边际技术加速迭代，短期爆发性强的细分行业，处于一个百家争鸣百花齐放的状态。随着全球新能源汽车崛起，包括特斯拉市值超过传统汽车厂商丰田，以及传统车纷纷布局新能源汽车领域，新能源汽车未来前景越来越明朗。未来随着热管理方案标准化、模块化趋势行业集中度不断提升，优势厂商将逐渐脱颖而出。目前国内外厂商同处于一个竞争水平线，给予本土品牌公平竞争进入全球产业链的机遇。

 

各个车厂各个系统供应商对于热管理还没有一个明显占优的方案，各个方案差异较大。在这种技术路线的阶段，国内外热管理供应商同步起步竞争。对于国内热管理供应商来说，可以与老牌供应商处于同一起跑线，并且拥有本地庞大的市场优势，在新能源汽车崛起的浪潮下，热管理这个子行业也面临着供应链重组的局面。

 

全球竞争格局：国际厂商占据着全球主要市场份额。传统热管理供应商系统配套能力强，依靠在传统市场的优势，深耕技术开发，较早的进入电动车热管理市场，具有在一定技术水平上的领先，且能够提供整车热管理的解决方案；例如电装、汉拿、法雷奥、马勒、捷温、三电等。根据我们测算，电装、法雷奥、马勒、翰昂等全球性厂商，占据着全球超过50%的市场份额。而国内主流的热管理制造商仍旧以部件供应为主，整体的市场份额较国际厂商仍旧有一定差距。

 

电装为全球第二大的汽车零部件集团，业务涵盖动力系统、热管理系统、汽车电子及电气化系统等领域，主要的汽车热管理产品有空调系统、动力传动冷却系统、压缩机等。

 

法雷奥业务涵盖舒适及驾驶辅助、动力总成、热管理和视觉照明系统四大板块，先后收购福特HVAC业务、ACH温控业务，合并汽车空调业务，成功跻身热管理领域第一梯队。主要的汽车热管理产品有空调系统、动力总成热管理系统、压缩机、前端模块等。

 

韩国翰昂是全球专注于汽车热管理系统的厂商。主要的汽车热管理产品有空调系统、压缩机、发动机冷却系统及管路在内的热管理系统全体系。

 

马勒对应业务分为发动机活塞、滤清器、汽车空调系统三大主线，前后收购美国德尔福空调、日本国产电机，并购德国O-Flexx热管理公司，使其热管理业务发展较快。主要的汽车热管理产品有空调系统、冷却系统、压缩机、电池调节技术等。

 

国内的新能源车热管理厂商相对国外传统厂商具本土配套及成本优势，有望快速抢占新能源车热管理市场，传统热管理供应商的系统优势不再明显，零部件级别诸多新生领域不在传统汽车行业，给了国内热管理供应商和传统国际老牌供应商站在同一起跑线的机会。虽说传统国际老牌供应商拥有多年的热管理行业积累，国内厂商在技术上略逊一筹，近些年也表现为追赶的态势，随着电动化浪潮持续推进，国内厂商在具备相应优势下有望由零部件进一步向系统拓展，成为全球整车体系下的组件供应商。国内厂商相对于国外厂商具有一定的优势，具体的表现在：

 

（1）国内厂商有较大的发展空间，随着全球新能源汽车浪潮逐渐加速，补贴催化及相关政策推动，中国作为新能源汽车产业链中关键一环。

 

（2）具有成本优势，由于人工、原材料及运输等方面的差异，国内厂商具有良好的成本管控能力，国内整车厂出于降本的考量，会优先考虑国内汽零产商。

 

（3）打入国内整车厂产业链更容易，国内汽零企业与本土整车厂通常已构建好良好的合作关系，对于获得相应的订单具有一定的优势。

 

国内厂商加速推进，项目定点充足。随着这波汽车电气化的浪潮，依靠我国对于新能源汽车的政策红利、财政补贴以及整个产业联动，利用本土优势及传统业务支持，迅速抢占热管理的市场。而谁能从前期的获利中继续投入研发，深入理解新能源车热管理系统，绑定整车厂开发更精细的管控系统，继而开发模块化的产品，谁就能在中后期的竞争中掌握主动权，从而领导市场。