水温空调商(新能源汽车热管理行业专题报告：蓝海可期，内资厂商逐步崛起)

Posted 2023-05-30

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水温空调商(新能源汽车热管理行业专题报告：蓝海可期，内资厂商逐步崛起)

（报告出品方/作者：长城证券，陈逸同，吴铭杰）

核心观点：

电动化带动热管理系统单车价值量大幅提升，市场空间持续扩容。根据我们计算，传统燃油车整体热管理系统价值量大约2800元，纯电车和插混车热管理系统单车价值量则分别为7050元和7650 元，价值量提升两倍以上。2025年国内新能源乘用车热管理市场规模或超900亿元，CAGR约23%。五大核心零部件贡献主要增量：阀、热交换器、压缩机、泵、管路。我们认为阀、热交换器、压缩机、泵、管路五大核心产品贡献汽车热管理系统价值量主要增量，将各个零部件在燃油车和纯电车的单车价值量做对比：阀（50元→1050元）、热交换器（1250元→1550元）、压缩机（500元 →1500元）、泵（100元→500元）、管路（200元→650元）。

本土新能源车供应链崛起给内资厂商带来发展新机遇。 2022年国内新能源车销量实现687万辆，同比高增96% ，在新能源大浪潮中，国内涌现出了比亚迪、奇瑞、蔚来、理想、赛力斯等优秀的自主新能源品牌，受益于自主新能源车企明显放量，2022年自主品牌份额同比+5.2pct。在国内新能源自主品牌崛起的背景下，新的电动车热管理供应链正在形成。国内热管理行业百花齐放，国产替代趋势明显。以三花智控（电子膨胀阀、四通阀）、银轮股份（换热器、水冷板）、盾安环境（大口径膨胀阀）等为代表的内资热管理厂商，在部分细分赛道已经研发出优秀产品，有望凭借原有的市场渠道和成本优势，陆续切入国内新能源车企的供应链，抢占国内市场份额。

1.新能源春风掀起热管理广阔蓝海

1.1汽车热管理概念及组成

定义：从系统集成和整车角度出发，统筹整车热量与环境的热量，采用综合手段控制和优化热量传递，保持各部件工作在最佳温度范围，改善汽车各方面性能。主要作用：通过散热、加热、保温等手段，让不同的零件都能工作在合适的温度下，以保障汽车的功能安全和使用寿命。汽车热管理系统组成：传统汽车热管理主要有发动机、变速箱的冷却以及空调系统热管理，新能源汽车热管理有电机电控系统热管理、电池系统热管理及乘员舱空调热管理。

燃油车：高温环境下增加发动机、变速箱报废风险。 1）过高温度会导致活塞拉缸、缸盖缸体变形，甚至整个发动机报废。此外，进入气缸的混合气温度变高也容易产生爆燃。2）过高温度会加速橡胶密封的老化，油液的润滑性能下降，甚至变速箱的报废。低温环境下阻力加大，增加油耗。 1）低温启动时润滑油的粘度增大，润滑油从机油泵到曲轴轴承的时间加长，阻力加大。 2）克服低温所造成的运转和行车阻力增加燃油消耗量。

产业链分布：新能源汽车产业链中游主要包括空调热管理系统、电机电控冷却系统以及电池热管理系统等模块或者总成，由上游水泵、冷凝器等零部件组装而成，为下游整车提供功能安全和使用寿命的保障。新能源热管理系统产业链中产品更复杂：由于其热管理系统的覆盖范围、实现方式相较传统燃油汽车发生了较大改变，其对于零部件节能性、安全性等方面的要求相对更高。上游零部件中新增了Chiller、PCT加热器、四通阀等零部件，中游热管理系统中的热泵空调系统、电池冷却系统使得系统复杂程度进一步上升。

1.2燃油车：发动机/变速箱冷却+乘员舱空调系统+进气热管理

发动机/变速箱冷却：发动机冷却需要水路循环，温度较低时节温器关闭，冷却液走小循环；温度较高时节温器开启，冷却液走大循环，通过散热器与风扇给冷却液降温，使发动机保持在最佳工作温度；变速箱冷却依靠油冷。空调系统：制热主要是依靠发动机的余热，高温冷却液将热量传递到空气，鼓风机将其送入乘员舱；制冷则是利用蒸发器中制冷剂气化带走周围空气热量，由鼓风机将冷气送入乘员舱，再通过冷凝器将高压气体重新液化进行循环。进气热管理：中冷器可以降低进入发动机的空气温度，EGR是将部分废气降温后送入发动机再次燃烧。两者共同作用提高发动机进气量和燃烧效率。

三电系统热管理：动力电池高效工作温度区间窄，制热时通过PTC进行加热，制冷时PTC关闭，通过Chiller热交换器与空调系统并联，使冷却液降温，流经电池水冷板，带走动力电池热量；电机电控等功率器件串联，通过散热器和风扇给冷却液降温，带走热量，液冷是主流，油冷的性能更佳。空调系统：制冷原理与传统燃油车相同；由于没有发动机，制热需要新增制热系统，主要有PTC制热与热泵空调两种模式。PTC制热是通过热敏电阻加热周围空气，由鼓风机将暖气送入乘员舱；热泵空调通过四通阀改变制冷剂流向，通过冷凝器中高压气体液化产生的热量加热周围空气，由鼓风机将暖风送入乘员舱。相较于PTC制暖，热泵空调更加节能，可以增加电动车续航里程。

1.3电动化带动热管理系统单车价值量提升

纯电车热管理系统舍去发动机冷却系统，主要分为空调系统和三电系统热管理系统两部分，整体热管理系统价值量大约 7050元。纯电车热管理系统主要分为空调系统、发动机冷却系统和三电系统热管理系统三部分，整体热管理系统价值量大约 7650元。阀、热交换器、压缩机、泵、管路、PTC等产品贡献汽车热管理系统价值量主要增量，我们看好其中五大核心零部件：阀、热交换器、压缩机、泵、管路。

2025年国内新能源车热管理市场规模有望达到929亿元，CAGR约23%。假设1：22年纯电乘用车热泵和非热泵热管理系统平均单车价值量分别为7800元和7500元，插混乘用车热泵和非热泵热管理系统平均单车价值量分别为8350和7950元，未来受原材料价格回落、热泵技术成熟、热管理系统集成度上升等因素影响，热管理系统价值量呈逐步下降趋势。假设2：我们预测2025年国内新能源车销量有望达到1243万辆，电动化率达到50%。

2.汽车热管理前沿技术及发展趋势

2.1水冷是动力电池的主要冷却方式

液冷是动力电池冷却的主流技术。动力电池的续航和工作环境温度有较大关联，因此动力电池的温度控制是三电系统热管理的核心，根据管理方式分类，动力电池包的冷却（温控）主要包括自然冷却、风冷、液冷、直冷四类，其中风冷一致性差，冷却效果难以控制，冷媒直冷技术难度较高，因此电池冷却的技术路线仍以液冷为主。

冷媒直冷技术原理与空调制冷原理类似。通过压缩机将制冷剂气体压缩成高温高压的气体，然后进入前端冷凝器后，将制冷剂气体被冷凝成高温中压的液体，高温中压的液体通过膨胀阀碰撞，将低温低压的两相流进入蒸发器，蒸发器通过车舱空调蒸发器或是电池包内的冷板，制冷剂吸收热然后不断蒸发，最后变成气体通过膨胀阀回到压缩机完成整个循环。冷媒直冷技术换热性能强、结构简单。

换热性能强。相较于液冷系统利用冷媒与冷却液换热，再通过冷却液冷却电池，直冷系统可以减少一次换热过程，降低换热温差，且制冷剂在电池冷板内沸腾化热，换热能力显著增强。结构简化。原有的液冷系统借助Chiller来完成，然后再通过水泵水管到水冷板上，直冷技术可以直接将电池回路的冷却液系统彻底消除，在额外的空调回路中用制冷剂直接冷却电池，节省大量零部件以及成本。

2.2热泵空调逐步替代PTC空调

发动机热源消失，新能源车新增PTC加热器。由于发动机热源消失，汽车需额外的热源补充，才能维持空调系统高效运转。成本低、结构简单、工作稳定的PTC加热方案就成为了新能源汽车行业普遍采用的制热方案。根据其工作方式不同，PTC加热器可分为风暖式和水暖式：风暖式。PTC风暖加热器是直接加热流经加热器表面的空气，然后经鼓风机吹入车内，达到暖风的效果，成本较低，制热快、温度较高，但暖风非常干燥，舒适度较低，高压PTC直接接入乘员舱，存在一定的安全风险。

水暖式。PTC水暖加热器先把水加热，热水流入暖风芯体与冷空气换热，被加热后的冷空气送入乘员舱内，热量损失相对较小，是目前成较为熟且安全的采暖方案，广泛应用于电动汽车上。 PTC电加热严重降低续航里程。通常PTC电加热器功率都在6KW左右，每小时耗电6度，以带电量为70度电的蔚来ES6 为例，PTC暖风使用一小时，电池耗电10%左右，对动力电池的消耗极大，严重影响了电动汽车的续驶里程。

2.3空调制冷剂特性对比：CO2冷媒GWP、成本低于R134a

当前车用制冷剂发展出现R1234yf和R744两个主要方向。R134a是第三代传统冷媒，2017年开始被禁止在欧盟境内新售汽车上使用，目前制冷剂出现两种发展趋势，一种以日系、法系、美系（通用和福特等）车企为代表的采用化学合成工质的零ODP、低GWP制冷剂，如R1234yf（目前已被美国杜邦和霍尼韦尔申请专利）；另一种以韩系、德系（大众和宝马等）为代表，采用天然工质作为替代物，如R744（CO2）。

CO2冷媒被寄予厚望。CO2冷媒成本低，无污染，并且由于其沸点更低，低温下制热效率强于R134a和R1234yf。目前德国、英国、瑞士、荷兰等国家对CO2冷媒空调系统均有补贴，但由于CO2冷媒空调系统其运行压力都显著高于传统的制冷空调系统，高临界压力、低临界温度对系统及部件的设计提出了许多较高的要求，因此目前CO2冷媒尚未得到大规模应用，国内冷媒仍以R134a为主。我们认为国内腾龙股份、克来机电等公司已经开始布局CO2 热泵配套产品，未来随着配套系统的持续升级，CO2有望成为国内主流车用冷媒。

2.4新能源热管理系统集成化趋势明显

随着汽车向电动化和智能化方向发展，整车能量管理内容增多，对汽车能量管理的要求也越来越高。从整车层面对各子系统进行能量统筹管理将成为电动汽车未来的发展趋势。传统分散式热管理系统特点：电池、电机电控和空调系统回路彼此独立，各自有一套完整的温控系统和管路系统。存在着某一系统用电加热系统制热的同时另一部件或系统在对外散热的过程，能量利用不充分。系统集成度较低，管路复杂、零部件数量多，成本较高

集成式热管理系统特点：利用多通道阀门或管路，将电池、电机电控和空调系统中某些或全部回路连通，形成一个大循环回路。热管理控制器根据各部件的温控需求，控制压缩机、加热器、阀体等部件的开启或关闭，改变循环回路，统筹热量管理，减少能量的浪费。系统集成度高，控制逻辑复杂，难度较大。

特斯拉热管理系统2.0：首次引入四通换向阀，电机和电池回路相互耦合。特斯拉第2代热管理系统应用于 ModelS/X 车型，相对于第1代热管理系统，集成度更高，首次引入四通阀控制结构，可实现电机回路与电池回路的串并联模式。首创四通换向阀：增加电机回路与电池回路相耦合的四通阀结构，电池温度较低时，电机系统余热为电池系统进行加热，减少高压PTC为电池加热所消耗的电能；电池温度较高时，电机回路散热器为电池系统进行冷却，节约空调系统为电池冷却所需要的能量消耗。空调制冷效果提升：第二代空调回路取消HVAC回路，实现空调系统对乘员舱的直接冷却,制冷效果更好。引入Chiller精确分配冷量：空调系统与电池回路通过Chiller热交换器进行换热，可对空调制冷量进行精确分配，减小电池回路的主动冷却过程对乘员舱制冷舒适性的影响。

特斯拉热管理系统3.0：自主研发Super bottle，集成度提升。特斯拉第3代热管理系统应用于 Model3车型，相对于第2代热管理拓扑结构，在风暖 PTC、驱动电机和储液罐结构设计上均有较大的技术创新，同时结构设计上更凸显集成化。 Super bottle（五通阀）： Super bottle通过将四通阀、电机水泵、电池水泵、Chiller热交换器、散热器和执行器等部件集成在一起，减少不必要的热管理系统管路和接头连接数量，降低成本和整车质量，并简化热管理系统在整车上的装配工作量，节省整车装配时间和后期维护成本。电机新技术：驱动电机以油冷替代水冷，冷却效果增强，同时电机新增低效制热模式用于电池回路的加热，相应的取消电池回路的高压 PTC，减少成本。分区加热控制：第三代热管理系统PTC采用正温度因子材料随长度变化的加热管，可实现驾驶座与副驾驶座的分区加热控制。

3.新能源势头正盛，国产替代正当时

3.1燃油车时代：外资热管理厂商产品布局更完善

燃油车时代，外资热管理厂商产品力强于内资厂商。国外汽车行业起步更早，外资厂商在传统热管理零部件积累了深厚技术，产品矩阵更为丰富，以法雷奥为例，不仅能提供机械水泵、中冷器、机械压缩机等关键零部件，还具备生产前端模块、热泵空调等热管理总成系统的能力。国内汽车行业起步较晚，内资热管理厂商产品相对单一，大部分关键零部件仍为外采。

燃油车时代，热管理市场由外资主导。过去全球汽车热管理市场主要掌握在电装、翰昂、法雷奥、马勒等老牌外资零部件企业手中，根据2020年数据显示，前四大外资热管理厂商市场份额合计为64%。绑定国际知名主机厂，伴随大客户共同成长。电装原为丰田汽车子公司，1951年独立后在日本上市，主要给丰田汽车配套汽车热管理和电子产品；翰昂由福特与万都机械(韩国)合资成立，主要为现代、通用等车企进行配套；法雷奥于1923年在法国成立，主要为大众、宝马、日产、现代等德国、亚洲整车厂进行配套；马勒于1920年在欧洲成立，2014年在沈阳和成都分别新建热管理系统新工厂，2015年收购美国德尔福温控部门，主要客户为大众、宝马、奔驰等德国车企。

3.2电动车时代：内资热管理厂商亮点产品百花齐放

电动车热管理新技术间接缩短内资和外资厂商技术差距。新能源车的动力总成由发动机换为三电系统，为热管理系统的革新提供了条件，电子水泵、电子膨胀阀、四通阀、Chiller等新技术层出不穷，传统热管理零部件的替换一定程度上缩短了内资和外资热管理厂商的技术差距。国内热管理厂商迅速布局新能源领域。银轮股份基于在传统热管理系统的热交换器优势，执行“1+4+N”战略，已经获得特斯拉、宁德时代、蔚小理等新能源客户的定点。三花智控凭借在制冷空调业务积累的技术优势，迅速拓宽汽零业务，研发电子水泵、电子膨胀阀等优秀热管理产品。

拓普集团依托研发 IBS 智能刹车系统所形成的研发及精密制造的能力，成功研发热泵总成、电子膨胀阀、电子水阀、电子水泵、气液分离器、换热器等产品，目前已经具备热泵总成的量产能力。盾安环境紧跟行业发展和技术发展趋势，特别在大口径电子膨胀阀系列产品上目前处于市场领先地位，目前已经和比亚迪、蔚来、理想、长安等一线新能源主机厂达成合作。

新能源浪潮已至，自主品牌崛起。2022年国内新能源车销量实现687万辆，同比高增96%，电动化率达到26%，电动化进程持续加速。在新能源大浪潮中，国内涌现出了比亚迪、奇瑞、蔚来、理想、赛力斯等优秀的自主新能源品牌，旗下王朝、海洋、蚂蚁、问界等火爆车型持续热销，助力自主品牌份额持续提升，2022年自主品牌份额同比+5.2pct。

本土新能源车供应链崛起给内资厂商带来发展新机遇。过去国内传统燃油车合资品牌长期占据国内市场主要份额，并且和外资热管理供应商的供应关系长期且稳定，因此内资零部件厂商仅依靠和自主品牌的合作难以扩大规模。但在国内新能源自主品牌崛起的背景下，新的电动车供应链正在形成，以三花智控、银轮股份、盾安环境等为代表的内资热管理厂商，在部分细分赛道已经研发出优秀产品，有望凭借原有的市场渠道和成本优势，陆续切入国内新能源车企的供应链，扩大市场份额。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】「链接」