新能源热管理系统（一）：量价齐升，本土供应链崛起

/ 汽车行业深度研究 新能源热管理系统（一）：量价齐升，本土供应链崛起 / 2022年08月19日 【投资要点】 新能源汽车热管理是驾乘安全与舒适性的重要保证，其相较燃油车有根本性改变。从功能看，新能源汽车增加了动力电池的制热需求；从实现方式看，新能源汽车空调制热时需要额外增加PTC或热泵，压缩机需升级为电动压缩机，三电系统热管理也需要增加相应的回路。其整体构造更加复杂，涉及零部件更多。为了避免复杂系统带来的管路冗余，新能源汽车热管理系统正朝着集成化发展。 从市场空间看，2025年全球新能源汽车热管理市场规模有望突破1000亿元。单车ASP：据电器工业测算，新能源汽车热管理系统的复杂化、集成化带来单车ASP相较传统燃油车2-3倍的提升；量：据BNEF预测，2025年全球新能源汽车销量有望达到2060万辆，2021-2025年GAGR32.9%。据NE时代，2025年全球新能源汽车热管理系统市场规模可达1000亿元以上，2021-2025年GAGR28.2%。 从供给看，国内厂商有望从核心零部件供应商向外延伸成为系统供应商。早期国内厂商由于单独提供集成系统的能力较弱，主要供应的是压缩机、阀类、泵类等零部件。近年来，随着技术与生产水平的逐渐成熟，部分企业通过加大研发或并购等方式掌握了局部模块的整合能力，在成本优势的加持下，获得了下游车企的部分订单。随着新能源渗透率的不断攀升与国内新能源整车厂的崛起，热管理供应链有望不断向国内转移。国内热管理企业在局部模块的基础上继续延伸，打造更高效的集成化热管理系统，未来有望更加充分的享受市场红利。 【配置建议】 从新能源汽车热管理行业发展趋势来看，低能耗的热泵空调有望成为新能源汽车的首选方案，因此我们建议关注在热泵空调及其零部件上具备竞争力的厂商，如从传统制冷行业切入的盾安环境，特斯拉热交换器核心供应商银轮股份。同时，热管理集成化成长性高且壁垒性强，建议关注在集成化热泵上探索较深的三花智控。 【风险提示】 原材料价格波动风险 新能源汽车产销量不及预期 新能源汽车热管理项目进展不及预期 下游客户需求不及预期 挖掘价值投资成长 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：周旭辉 证书编号：S1160521050001 联系人：刘斌 电话:021-23586316 相对指数表现 8/1810/1812/182/184/186/188/18 12.72% 4.15% -4.41% -12.98% -21.55% -30.11% 汽车沪深300 相关研究 《轻量化大势所趋，一体化压铸蓄势待发》 2022.06.22 《汽车行业2021年报&2022年一季报解读：扰动调整释放风险，电动智能蓄势反弹》 2022.05.10 《广汽埃安混改落地，电动品牌孵化加速》 2022.04.14 《蒸蒸日上，全球新能源车趋势向好》 2021.06.23 《新能源渗透率向上，行业景气持续》 2021.05.27 行业研究 交运设备 证券研究报告 2017 正文目录 1新能源汽车热管理ASP倍增，市场空间有望超千亿4 2集成化大势所趋，热泵与液冷为当前主线6 2.1整车热管理架构：向更高效的集成式系统发展6 2.2空调热管理：向热泵化发展8 2.2.1PTC结构简单，但制约续航8 2.2.2热泵通过热量搬运提升效率9 2.3电池热管理：液冷为主，直冷前景广阔10 2.4电机及其他系统热管理13 3汽车热管理产业链及重点企业的布局15 3.1热管理产业链及关键零部件15 3.1.1电动压缩机15 3.1.2集成化部件16 3.2本土企业有望由零部件向系统供应商进阶17 4行业重点关注公司19 4.1三花智控：客户结构优质，汽零收入持续提升19 4.2盾安环境：格力入主摆脱困境，汽车热管理业务有望突破21 4.3银轮股份：经营稳健提升，持续收获热管理订单23 5风险提示26 图表目录 图表1：汽车热管理构成4 图表2：全球新能源汽车热管理市场空间预测5 图表3：新能源汽车热管理发展趋势6 图表4：乘用车乘员舱空调需求6 图表5：锂电池温控需求及热负荷6 图表6：余热回收热泵与基础热泵能耗对比7 图表7：特斯拉ModelY热管理系统7 图表8：大众ID4.CROZZ热管理系统7 图表9：新能源汽车空调的技术路线8 图表10：三菱i-MIEV热管理系统9 图表11：PTC空暖与水暖对比9 图表12：热泵与PTC制热能耗对比9 图表13：宝马i3热泵系统10 图表14：不同空调技术路线对比10 图表15：动力电池不同冷却方式对比11 图表16：动力电池不同冷却方式优缺点11 图表17：丰田普锐斯电池风冷系统11 图表18：风冷电池组总成组装过程11 图表19：特斯拉液冷电池包散热示意图12 图表20：液冷电池组总成组装过程12 图表21：动力电池直冷结构12 图表22：比亚迪Dmi冷媒直冷技术12 图表23：新能源汽车电机冷却方式13 图表24：新能源汽车电机冷却方式对比13 2017 图表25：电机控制器散热器结构14 图表26：电机控制器散热器基板与翅片结构14 图表27：新能源汽车热管理零部件构成15 图表28：电动压缩机16 图表29：2021年全球汽车空调压缩机市场格局16 图表30：2021年中国汽车空调压缩机市场格局16 图表31：特斯拉ModelY八通阀原理图17 图表32：特斯拉ModelY八通阀17 图表33：2020年全球汽车热管理系统市场格局17 图表34：2021年全球汽车空调市场格局17 图表35：国内汽车热管理企业的进阶路线18 图表36：三花智控汽车热管理零部件19 图表37：2017-2022Q1三花智控主营业务收入情况20 图表38：2017-2022Q1三花智控归母净利润情况20 图表39：2017-2021三花智控业务收入占比情况20 图表40：2017-2021三花智控汽零收入情况20 图表41：三花智控汽车热管理供应情况21 图表42：盾安环境汽车热管理阀类产品22 图表43：2017-2022Q1盾安环境收入情况23 图表44：2017-202盾安环境制冷配件收入情况23 图表45：盾安环境汽车热管理合作客户23 图表46：银轮股份新能源汽车热管理零部件24 图表47：2017-2022Q1银轮股份主营业务收入情况24 图表48：2017-2022Q1银轮股份归母净利润情况24 图表49：2017-2021银轮股份业务收入占比情况25 图表50：2017-2021银轮股份热管理收入情况25 图表51：银轮股份汽车热管理供应情况25 图表52：行业重点关注公司26 2017 1新能源汽车热管理ASP倍增，市场空间有望超千亿 汽车热管理技术是驾乘安全与舒适性的重要保证。汽车热管理的目标有两方面： （1）为驾乘人员提供舒适的温度环境； （2）使汽车各部件的工作温度处在适宜的范围内。 传统燃油车的热管理系统主要包括空调系统和动力系统（发动机+变速箱），新能源汽车热管理系统包括空调系统和三电系统热管理。从功能看，新能源汽车增加了动力电池的制热需求。 图表1：汽车热管理构成 资料来源：普华有策，东方财富证券研究所 不同实现方式带来新能源汽车热管理单车ASP的倍增。从实现方式看，新能源汽车与燃油车热管理的区别是： （1）燃油车空调的制热功能是直接利用发动机余热进行供热，无需额外热源；新能源汽车需要使用额外的热源，主流的方式主要包括PTC加热和热泵等； （2）燃油车的空调压缩机由发动机通过皮带带动，新能源汽车需要用电带动电动压缩机； （3）三电系统的温控需要额外增加相关零部件及通道。 新能源汽车热管理涉及零部件更多，构造也更为复杂，据电器工业测算，单车ASP约为6410元，相比传统燃油车（2230元）倍增。 新能源汽车热管理“量价齐升”，2025年市场规模有望突破1000亿元。据BNEF预测，2021-2025年全球新能源汽车销量将从660万辆增长至2060万辆，GAGR约为32.9%。据NE时代预测，2025年，全球新能源汽车热泵空调渗透率有望达到50%，三电液冷渗透率有望达到70%。2021年-2025年，全球新能源汽车热管理系统市场规模可从400亿元扩张至1000亿元以上，GAGR超28.2%。其中，国内市场空间超400亿，电池热管理达200亿。 图表2：全球新能源汽车热管理市场空间预测 1200 1000 800 600 400 200 0 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 2017 国内（亿元）国外（亿元） 资料来源：NE时代，东方财富证券研究所 2017 2集成化大势所趋，热泵与液冷为当前主线 2.1整车热管理架构：向更高效的集成式系统发展 从系统架构来看，新能源汽车热管理由各子系统分散运行向集成化发展。根据热管理系统架构的分散程度，可以将新能源汽车热管理的发展归纳为两个阶段： （1）空调（单冷配合PTC电加热）与三电系统热管理分散运行； （2）热泵空调与三电系统（余热回收）耦合式集成热管理。 图表3：新能源汽车热管理发展趋势 资料来源：《碳中和背景下新能源汽车热管理系统研究现状及发展趋势》，东方财富证券研究所 并联系统是热管理由分散向集成的过渡形态。早期，由于新能源汽车油改电架构限制、零部件供应商集成能力不足等原因，新能源汽车热管理的各子系统一般采用分散架构。分散的热管理系统由于零部件和管路冗余导致成本较高，且无法对整车热管理进行统一协调管理，效率较低。随着技术的进步，部分企业采用子系统并联的方式提升集成化和热管理效率。例如，通过在热泵系统中并联换热器来同时满足乘员舱与动力电池温控的需求（由于人体的舒适温度范围和动力电池所需的温控范围相近）。并联系统是热管理由分散向集成的过渡形态，其虽然提升了集成化程度，但电池、电机余热并得到有效利用。 图表4：乘用车乘员舱空调需求图表5：锂电池温控需求及热负荷 项目 参考值 项目 夏季 冬季 电池温控范围/℃ 15-40 车内温度/℃ 24-28 18-20 电池单元温差/℃ <5 车内相对湿度/% 40-65 >30 当前主流车型电池容量/(kW•h) 50-100 车内气流速度/(m/s) 0.3-0.4 0.2-0.3 60km/h车速下发热功率/KW 0.18 新风量/(m3/h) 20-25 15-20 120km/h车速下发热功率/KW 3.6 热负荷/kW 3.0-9.3 1.5-6.0 1C快充发热功率/KW 1.5-3.0 2C快充发热功率/KW 4-8 资料来源：《电动汽车热管理技术研究进展》，东方财富证券研究所资料来源：《电动汽车热管理技术研究进展》，东方财富证券研究所 2017 集成式热管理系统可以回收三电余热降低能耗，提升热泵性能。由于热泵系统的天然缺陷，导致其在高寒环境下应用受阻，若可以回收利用电池电机余热，则能在不额外增加能耗的同时提升其性能。耦合系统通过合理增加二次换热回路的方式，在冷却电池与电机的同时，回收余热提高新能源汽车在低温工况下的制热量。实验结果表明，余热回收式热泵空调与基础热泵空调相比，可降低系统能耗12%-19%。 图表6：余热回收热泵与基础热泵能耗对比 资料来源：《电动汽车用余热回收型热泵空调系统的实验研究》，东方财富证券研究所 集成式热管理系统组合形式多样。集成式热管理系统会增加集成化部件，将各种阀类、泵类、换热器、传感器等核心零部件集成，节省管路及系统空间，提升热管理效率。根据空调与电池、电机温控的不同组合，可构成不同的集成式热管理系统，余热回收式热泵在特斯拉ModelY、大众ID4.CROZZ等车型上已得以应用。 图表7：特斯拉ModelY热管理系统图表8：大众ID4.CROZZ热管理系统 资料来源：《电动汽车热管理技术研究进展》，东方财富证券研究所资料来源：《电动汽车热管理技术研究进展》，东方财富证券研究所 2017 2.2空调热管理：向热泵化发展 汽车空调主要