汽车热管理行业深度报告：乘新能源汽车东风，热管理迎来新机遇

乘新能源汽车东风，热管理迎来新机遇 ——汽车热管理行业深度报告 证券研究报告·行业研究·汽车与零部件 证券分析师：黄细里 执业证书编号：S0600520010001证券分析师：刘力宇 执业证书编号：S06005220500012023年04月23日 报告核心观点 热管理系统是整车中的重要部件。汽车热管理系统是整车中用于调节零部件工作温度和乘员舱温度环境的零部件的集合，其通过散热、加热、保温等手段，使得不同零部件处于合适的工作温度范围以及乘员舱保持适宜温度，以保障汽车的使用舒适性、功能安全和使用寿命，因此热管理系统是整车中的重要部件。汽车热管理系统主要零部件包括各类泵（机械水泵、电子水泵、电子油泵等）、阀（热力膨胀阀、电子膨胀阀、电磁阀、多通水阀等）、工质容器、热交换器（前端模块、空调箱、电池冷却器、电池水冷板）、压缩机（机械/电动）以及管路系统等，并按需应用于发动机、变速箱、电池、电机电控和空调系统等部位。 新能源汽车热管理单车价值量大幅提升，电动化推动汽车热管理市场规模持续增长。一方面，纯电动汽车相较于传统燃油车新增了如多通水阀、电磁阀、电池冷却器、电池水冷板、PTC/热泵系统等核心组件；另一方面，传统燃油车热管理系统中原有的核心组件如机械压缩机、机械水泵、热力膨胀阀等在纯电动汽车中分别升级为电动压缩机、电子水泵和电子膨胀阀等，价值量有着较大提升。因此，纯电动汽车的整车热管理系统单车价值量高达7000元左右，相比于传统燃油车2000元左右的单车价值量有着大幅提升。受益于国内新能源汽车渗透率的持续提升，国内狭义乘用车热管理系统的市场空间将从2022年的820.80亿元增长至2026年的1320.77亿元，复合增长率为12.63%。 技术变革重塑供应链关系，热管理行业格局发生改变。在传统燃油车时代，海外企业如电装、法雷奥、马勒和翰昂等先发优势明显，技术成熟领先、产品线齐全，具有系统化供应能力，占据着汽车热管理市场大部分份额。然而，在新能源汽车热管理领域，技术方案发生巨大变化，特别是在热泵集成模块赛道，具备强大自研能力的车企如特斯拉强势引领技术变革，由自己主导整车热管理系统研发设计，跳过传统热管理Tier1，直接对接底层核心部件Tier2；而具备阀、泵、换热器等底层核心部件能力的Tier2同样积极与主机厂对接，向系统组件供货方向发展，逐渐从Tier2向Tier1演变。整体来看，前端模块、空调箱、压缩机和热泵集成模块四个环节中，热泵集成模块在油车到电车的过程中技术变革最大，是整个新能源汽车热管理系统最具发展潜力的赛道，看好具备核心零部件自制能力的企业（尤其是高壁垒的阀类零件）在热泵集成模块赛道中的竞争优势；空调箱、前端模块等换热器赛道虽然技术方案变化较小，但国内企业有望凭借成本和服务优势实现市场份额的提升；电动压缩机赛道则更多为国内家电企业跨界布局，未来有望实现对外资压缩机企业的替代。 投资建议：下游电动化推动热管理市场规模持续增长，且新能源热管理的技术和市场发展均处于前期阶段，格局尚未固化，国内优质热管理企业的发展潜力和国产替代空间巨大。推荐拓普集团（601689.SH）、银轮股份（002126.SZ）、三花智控（002050.SZ）、盾安环境（002011.SZ），建议关注飞龙股份（002536.SZ）、川环科技（300547.SZ）。 风险提示：新能源汽车销量增长不及预期；汽车热管理行业国产替代不及预期。 目录 空间：电动化推动汽车热管理市场规模快速增长 格局：技术变革重塑供应链，行业格局发生改变汽车热管理相关标的梳理 投资建议及风险提示 1、空间：电动化推动汽车热管理市场规模快速增长 热管理系统是整车关键部件 汽车热管理系统：汽车上用于调节零部件工作温度和乘员舱温度环境的零部件的集合。 系统功能：其通过散热、加热、保温等手段，使得不同零部件处于合适的工作温度范围以及乘员 舱保持适宜温度，以保障汽车的使用舒适性、功能安全和使用寿命。 系统主要组成：热管理系统主要零部件包括各类泵、阀、工质容器、热交换器、压缩机、管路、散热器等。 系统应用场景：按需应用于发动机、变速箱、电池、电机电控和空调系统等。 图1：传统燃油车和纯电动汽车整车热管理功能架构 制热 制冷 制冷 制冷 变速箱及附 属系统 发动机 乘员舱 传统燃油车 制热 制热 制冷 制冷 制冷 制冷 芯片 电机电控 动力电池 乘员舱 纯电动汽车 油车到电车热管理系统的变化 油车到电车，由于动力总成发生变化，使得整车热管理在功能架构和技术方案上均产生一定变化。 功能架构变化： 发动机、变速箱取消，新增电池、电机和电控。电池同时需要制热和制冷，电机电控需要制冷；此外，纯电动汽车由于智能座舱和智能驾驶功能的提升，芯片算力大幅提升，部分车型新增了对芯片散热的需求。 主要技术方案变化： （1）乘员舱（空调系统）：电车沿用了传统的“压缩机-冷凝器-膨胀阀-蒸发器”的制冷循环，区别仅是油车的压缩机由发动机带动，电车采用的是电动压缩机，由动力电池供能驱动。乘员舱的制热功能油车和电车区别较大，油车采用发动机运转的余热来给乘员舱加热，而电车由于取消了发动机，需要额外新增制热功能，通常采用的有PTC加热方案和热泵方案。 （2）动力电池：动力电池的冷却方案有风冷、液冷和直冷；低温加热方案有电加热膜、PTC加热 （水暖PTC）和热泵加热等技术方案。 表1：油车和电车热管理系统技术方案的变化 功能 乘员舱 制冷 制热 发动机 制冷 变速箱 制冷 动力电池 制冷 制热 电机电控 制冷 油车 发动机带动压缩机进行制冷循环 发动机余热利用 水冷 油冷 / / / 电车 电动压缩机进 行制冷循环 PTC / / 热泵 风冷 液冷 直冷 电热膜 水暖PTC 热泵 风冷 水冷 油冷 新能源汽车热管理系统单车价值量大幅提升 纯电动汽车整车热管理系统由于新增部件以及组件升级等因素推动热管理系统单车价值量大幅提升。一方面，纯电动汽车相较于传统燃油车新增了如电池冷却器、电池水冷板、水暖PTC/热泵系统等核心组件，另一方面原有的核心组件如压缩机、蒸发器等由于升级带来价值量的增加。 整体来看，纯电动汽车的整车热管理系统单车价值量高达7000元左右，相比于传统燃油车提升2倍以上。 表2：传统燃油车和纯电动汽车整车热管理系统单车价值量对比 传统燃油车整车热管理系统核心组件 单车价值量（元） 纯电动汽车整车热管理系统核心组件 单车价值量（元） 散热器 450 电池冷却器 600 蒸发器 180 电池水冷板 900 冷凝器 100 蒸发器 720 油冷器 300 冷凝器 200 水泵 100 水暖PTC/热泵系统 900/1500 空调压缩机 500 电子系统 840 中冷器 200 电动压缩机 1500 其他 400 电子膨胀阀 500 合计 2230 其他 550 合计 6710/7310 新能源汽车热管理技术持续迭代升级 新能源汽车热管理技术持续发展升级的原因和动力：由于动力总成发生变化，新能源汽车热管理系统的复杂程度相较于传统燃油车大幅提升，且对于整车各项性能的影响更为直接和重大。可以说持续发展的新能源汽车行业对热管理系统的要求也在持续提升，新能源汽车产品力的提升在很大程度上依赖于整车热管理系统性能的提升。 新能源汽车热管理系统技术持续升级迭代的方向： （1）新一代空调技术：热泵系统的渗透率持续提升； （2）热泵系统冷媒：CO2凭借着高效和环境安全性好，有望成为未来趋势； （3）集成化：整车热管理系统集成一体化程度持续提升。 图2：新能源汽车整车热管理技术正持续迭代升级 纯电动汽车热泵系统渗透率持续提升 热泵系统冷媒层面，CO2有望成为未来趋势 热管理系统集成一体化趋势明显 水暖PTC作为新能源汽车乘员舱制热方案具有恒温加热、便于控制和可靠的特点。早期的纯电动汽车乘员舱制热会采用PTC加热方案，PTC热敏电阻是一种非常典型的温度敏感特性的半导体电阻，当其超过一定温度（居里温度）时，电阻值会发生阶跃性增大。根据传热介质的不同其可分为风暖PTC和水暖PTC，其中水暖PTC更加可靠且应用广泛。 水暖PTC的典型系统结构包含PTC液体加热器、暖风散热器、除气室以及电子水泵。系统运行时，工质在电子水泵的驱动下进入PTC液体加热器中吸热升温，高温工质在暖风散热器中进行热量交换为乘员舱提供热量，降温后的工质经除气室回流至电子水泵进行下一次循环。 PTC方案存在能效值较低的缺点，非新能源汽车乘员舱制热的最佳方案。PTC方案的能效值一般在0.8-0.95之间，且PTC的能量全部来源于动力电池，特别是在乘员舱温度较低时制热所需的能耗较高，严重影响整车的能耗水平和续航里程。 图3：水暖PTC系统结构图4：PTC热敏电阻电阻值与温度的关系 热泵空调具有能耗低、效率高、冷暖一体和性能稳定等优点。与水暖PTC的“制造热量”不同，热泵空调的制热原理是“搬运热量”，其可以将热能从低温热源泵送至高温热源，因此消耗的能量较低。其次，热泵系统的能效比能达到2~4，而同等条件下PTC方案的能效比理论上最大为1。 热泵系统的工作循环：C处中的低温低压气态工质经压缩机压缩形成高温高压的气态工质，随后进入乘员舱换热器释放热量并冷凝成中温高压的液态工质，然后进入节流装置变成低温低压的气液混合工质，再进入车外换热器吸收热量蒸发为低温低压的气态工质，最后在压缩机的抽吸作用下进入下一个循环。 图5：典型的汽车热泵空调系统简化结构表3：热泵系统核心组件及其功能 组件 功能 压缩机 是驱动制冷剂循环流动的动力来源，使制冷剂在各个管道及部件中流动，在车内外换热器中实现热量的交换 四通阀 通过四通阀切换制冷剂的流通路径，实现制冷模式与制热模式的切换 换热器 主要作用是实现内部制冷剂与外部空气的热量交换 干燥瓶 主要是起到杂质过滤和吸收水分的作用 电子膨胀阀 通过自动调节制冷剂流量，使系统运行效率提高，达到快速制冷或制热、精确控制、节能等目的 电磁阀 实现冷剂的自动通断控制，实现多回路的选择性通断，从而实现制冷部位的切换和调整，实现多回路的自动控制 储液罐 由于工况的变化或对制冷系统进行调整时，可将制冷剂回流到储液器中，以稳定系统内制冷剂的循环量 气液分离器 起到制冷剂气液分离、存储分离后的液体，过滤和回流压缩机润滑油的作用，防止液体制冷剂流入压缩机而产生液击的保护部件 热泵系统相比于PTC方案在冬季乘员舱制热的情况下车辆具有更好的续航表现。美国汽车工程师学会对配备PTC方案和热泵系统的车辆进行了测试，测试结果显示在冬季乘员舱制热时，环境温度为0℃时热泵方案的续航里程是乘员舱不制热时的77.5%，而PTC方案的续航里程仅有乘员舱不制热时的56.0%；环境温度为-10℃时热泵方案的续航里程是乘员舱不制热时的62.2%，而PTC方案仅有乘员舱不制热时的45.2%。 凭借着能耗低、效率高的优势，热泵系统将成为未来新能源汽车空调系统的主流选择方案。 图6：PTC方案和热泵方案SAE续航里程测试结果对比表4：PTC方案与热泵方案性能对比 类型 PTC 热泵 结构 简单 较复杂 可靠性 高 较高 控制难度 简单 较复杂 制热效率 较低，COP＜1 COP＞1，低温环境下影响效率 能量转换 电能→热能 消耗少量电能 近年来众多配备热泵系统的新能源汽车陆续上市，包含自主、合资、外资以及新势力品牌。 表5：采用热泵系统的新能源汽车车型梳理（部分） 系别 主机厂 车型 车型售价 上市时间 自主 比亚迪 海豚 10.28-13.08万元 2021.08 海豹 20.98-28.68万元 2022.07 汉EV创世版及千山翠版 26.98-32.98万元 2022.04 长安 阿维塔11 34.99-60.00万元 2022.08 吉利 极氪001 29.90-38.60万元 2021.04 广