电力设备行业专题：汽车电动化进程提速，热管理市场迎来高景气

电力设备 行业研究/行业专题 汽车电动化进程提速，热管理市场迎来高景气 主要观点： 行业指数与沪深300走势比较 分析师：尹沿技 执业证书号：S0010520020001邮箱：yinyj@hazq.com 新能源汽车的发展带动热管理市场加速放量，主要体现在电池、空调系统方面 行业评级：增持 报告日期：2023-02-22 2022年中国新能源汽车销量为688.7万辆，对应渗透率为25.6%。新能 源汽车热管理系统的单车价值量约为6200-7200元，为传统汽车的2-3 倍。2022年国内新能源车热管理市场496亿元、全球779亿元。预计2025年，国内/全球热管理市场空间分别为1006/1512亿元，CAGR分别为26.6%/24.7%。 量价齐升：电池热管理带来全新增量，座舱热管理价值量提高显著液冷技术成主流，2022年中国/全球电池液冷市场规模达138/216亿元。液冷技术的复杂性带动了关键零部件液冷板市场的发展、胶管用量的提升以及新材料气凝胶的逐步推广，对应市场存在可观增值空间。热泵空调逐渐代替，价值量大幅上升。2022年中国/全球新能源汽车空调市场规模达223/350亿元。 趋势一：热管理系统向集成化趋势发展 集成化由单个模块组件代替多个零部件，能够降低系统成本和扩大系统空间。特斯拉ModelY首次提出热管理集成化理念，其他厂商相继追赶。目前配备集成化的车型有比亚迪海豚、搭载华为TMS系统的阿维塔11，未来可能大规模应用。 趋势二：技术赋能，二氧化碳热泵大有可为 以二氧化碳为冷媒的R744型热泵具备环保、制热效率高的特点，有望逐步代替现有新能源车座舱供暖装置。CO2热泵空调对装置抗压能力要求更高，国内厂商在关键零部件电动压缩机、电子膨胀阀等领域加速布局。 投资建议 新能源汽车热管理复杂度显著提升。座舱热管理方面，建议关注热泵空调零件商如三花智控（电子膨胀阀、大口径针阀、电子水泵）、克来机电（管路）、银轮股份（压缩机）、盾安环境（电子膨胀阀、CO2阀件）、腾龙股份（阀件）、松芝股份（空调箱）。电池热管理，建议关注液冷关键零部件液冷板厂商如银轮股份、飞荣达、银邦股份（铝热传输材料），以及防火隔热材料厂商如泛亚微透（气凝胶）。 风险提示 新能源车产销不及预期、国内技术发展不及预期、宏观经济下行、原材料成本上涨、欧洲能源危机导致需求减少。 正文目录 1新能源汽车热管理市场未来可期5 1.1新能源汽车发展前景广阔5 1.2新能源汽车热管理重要性显著提升5 2电池热管理带来全新增量市场8 2.1电池热管理是新能源汽车热管理的核心8 2.2液冷已代替风冷成为主流温控技术，直冷有望取得技术突破8 2.3液冷板是电池热管理液冷功能模块的核心零部件10 2.4气凝胶是目前动力电池的保温隔热最佳材料13 3技术变革为空调系统热管理市场注入新动能15 3.1新能源汽车开启空调系统新增量15 3.2热泵空调即将代替PTC成为新趋势15 3.3热泵领域市场存在巨大增长空间17 3.4电动压缩机尚被国外品牌垄断，国内品牌加速布局19 4电机电控系统热管理有助维持寿命和性能20 4.1驱动电机功率和转矩增大带动电机电控热管理需求20 4.2电机电控冷却子系统主要采用液冷方式20 5热管理行业新趋势展望22 5.1趋势一：热管理系统向集成化趋势发展22 5.2趋势二：技术赋能，二氧化碳热泵大有可为26 6投资建议：关注热管理龙头企业28 风险提示：28 图表目录 图表1：新能源汽车销量及预测5 图表2：燃油车热管理系统6 图表3：新能源汽车热管理系统6 图表4：新能源汽车价值量拆分6 图表5：国内新能源车热管理市场空间（亿元）7 图表6：全球新能源车热管理市场规模（亿元）7 图表7：电动汽车热失控引发自燃8 图表8：电池热管理方式比较9 图表9：国内车用电池液冷系统市场规模（亿元）10 图表10：液冷板示意图10 图表11：不同液冷板类型对比11 图表12：2017-2025年中国车用液冷板市场11 图表13：2020年-2025年液冷板平均价格走势11 图表14：液冷板主流企业及产能概览12 图表15：气凝胶隔热垫片13 图表16：气凝胶材料在电池包中应用场景示意图13 图表17：气凝胶行业部分企业在建/规划产能14 图表18：2020年-2025年新能源车用气凝胶市场规模及预测（亿元）14 图表19：新能源汽车空调系统热管理示意图15 图表20：PTC元件15 图表21：PTC加热器工作原理15 图表22：热泵空调工作原理16 图表23：热泵空调结构图16 图表24：PTC、热泵空调对比16 图表25：热泵和PTC加热器效率比较16 图表26：热泵空调及空调系统热管理市场规模17 图表27：部分搭载热泵空调车型销量18 图表28：热泵空调核心零部件18 图表30：电机示意图20 图表31：电机热管理示意图21 图表32：油冷冷却系统的流动回路21 图表33：电动汽车集成热管理系统原理图22 图表34：汽车胶管在整车的分布23 图表35：特斯拉MODELY八通阀24 图表36：银轮股份新能源汽车热管理集成零部件24 图表37：三花智控热管理集成模块组件24 图表38：比亚迪海豚整车热管理系统零部件框图25 图表39：华为TMS集成式热管理系统25 图表40：R134A、R744、R1234YF性能对比26 图表41：不同类型热管理单车价值量对比27 图表42：重点公司盈利预测与估值27 风险提示：28 1新能源汽车热管理市场未来可期 1.1新能源汽车发展前景广阔 2022年中国汽车销售2686.4万辆，同比增长2.24%，维持了2021年的正向增长局 面。与此同时，新能源汽车进入发展的快车道。自2021年新能源汽车呈现爆发式增长，2021年新能源车渗透率为13.4%，2022年渗透率高达25.6%。中汽协数据显示，2022年中国新能源汽车销量为688.7万辆，同比增长95.6%，对应渗透率为25.6%。 供不应求拉动电动车行业蓬勃发展。受制于疫情以及原材料价格上升的影响，一些订单无法按时按量交付，导致国内新能源汽车呈现供不应求的局势。同时，国家政策也促进新能源汽车发展。2022年底补贴政策退坡，“双积分”政策有望接力新能源车行业发展。新能源汽车免征车辆购置税政策延续导致的需求前置将进一步拉动新能源汽车销量。 因此我们对于新能源电动车的发展保持乐观态度。假设2023年增长率为30%,且汽车总销量维持稳定，预计2023年中国新能源汽车销量为895万辆，渗透率为33.3%， 2025年新能源汽车国内销量有望达1396.7万辆，渗透率超过50%。 图表1：新能源汽车销量及预测 资料来源：中汽协，华安证券研究所预测 1.2新能源汽车热管理重要性显著提升 新能源汽车较传统汽车重要性提升主要体现在以下几个方面：一是防止新能源汽车发生热失控。热失控的诱因包括机械电气诱因（电池碰撞挤压、针刺等）和电化学诱因 （电池过充过放、快充、低温充电、自引发内短路等）。热失控会引起动力电池起火甚至爆炸，对乘客安全造成威胁。二是动力电池的最佳工作温度为10-30°C，对电池进行精确的热管理可以确保电池的使用寿命和延长新能源车的续航能力。三是对比燃油汽车，新能源汽车缺少空调压缩机的动力源，不能靠发动机余热给座舱提供热量，只能驱动电能进行热量的调节，这将大幅减少新能源车本身的续航里程。因此对新能源汽车的热管理成为解决新能源汽车掣肘的关键。 图表2：燃油车热管理系统图表3：新能源汽车热管理系统 资料来源：汽车之家，华安证券研究所资料来源：银轮股份招股说明书，华安证券研究所 新能源车热管理需求较传统燃油车大幅提升。汽车热管理是通过统筹调控整车热量与环境热量，保持各部件工作在最佳温度范围，同时保障汽车运行的安全性和驾驶舒适性。新能源汽车热管理系统主要包括空调系统、电池热管理系统、电机电控总成系统。对比传统汽车，新能源车热管理新增了电池以及电机电控热管理模块。传统汽车热管理主要包括发动机、变速箱的冷却以及空调系统热管理。燃油车通过空调冷媒给座舱提供制冷，通过发动机余热为座舱制热，并通过液冷或风冷的方式冷却发动机和变速箱。新能源汽车相较于传统汽车的一大变化为动力源，新能源汽车没有发动机提供热量，空调制热通过PTC或热泵空调实现。新能源车新增电池、电机电控系统冷却需求，因此新能源车热管理较传统燃油车更加复杂。 新能源车热管理的复杂性带动了热管理单车价值量的提升，热管理系统的单车价值量为传统汽车的2-3倍。相较于传统汽车，新能源汽车价值增量主要来自于电池液冷、热泵空调、PTC加热器等。 图表4：新能源汽车价值量拆分 价值量（元）方式核心零部件 燃油车热管理 空调系统发动机总 制冷系统 制热系统发动机冷却 2500 冷媒/压缩机 压缩机、冷凝器、蒸发器、空调装置、管路等 发动机余热 暖风芯、管路 风冷+水冷 冷却管、水箱、水泵、散热器、节温器、冷却风扇 成系统 变速箱冷却 油冷 机油冷却器 制冷系统 冷媒/电动压缩机 电动压缩机、蒸发器、冷凝器、储液罐 空调系统 制热系统 3000（PTC）-400（0热泵） PTC加热器/热泵空调 PTC加热器：压缩机、电子膨胀阀、热交换器、气液分离器、 PTC加热器 新能源 热泵空调：电动压缩机、空调管路、传感器、换热器和阀 汽车热 类（四通换向阀、电子膨胀阀、电磁阀）、气液分离器 管理 风冷/液冷/相变材料冷却/直冷 液冷：电池冷却器（Chiller)、液冷板、电子膨胀阀、换热器、气凝胶、导热胶 电池 冷却 2000 加热 PTC加热/电机余热 PTC加热器 电机电控系统 1200 液冷/风冷 液冷系统：冷却风扇、膨胀水箱、冷却液泵、电机油冷器 合计 6200-7200 资料来源：三花智控可转债券募集说明书，华安证券研究所 据测算，新能源汽车热管理系统的单车价值量为6200-7200元，而燃油汽车仅为2500 元左右。其中新能源车空调系统热管理大约为4000元，电池热管理为2000元，电机电 控为1200元，关键部件为热泵空调、液冷板、电子膨胀阀、液泵等。假设新能源车热管 理系统单车均价为7200元，对应2022年国内新能源车热管理市场496亿元、全球779亿元。预计2025年，国内/全球热管理市场空间分别为1006/1512亿元，CAGR分别为26.6%/24.7%。随着新能源车渗透率的提升，热管理市场潜力巨大。 图表5：国内新能源车热管理市场空间（亿元）图表6：全球新能源车热管理市场规模（亿元） 资料来源：乘联会，华安证券研究所预测资料来源：乘联会，华安证券研究所预测 2电池热管理带来全新增量市场 2.1电池热管理是新能源汽车热管理的核心 电池热管理是影响电池安全的关键。电池问题是新能源汽车起火的最大原因。新能源车的电池受到了外部刺激带来的压力后，变形增压或升温，并随之会发生热失控，进而引发自燃和爆炸。根据新能源汽车国家大数据联盟的数据，2019年5月到8月18日 共发现新能源汽车安全事故79起；已查明着火原因的车辆中，58%车辆起火源于电池问题，19%车辆起火源于碰撞问题，还有部分车辆的起火原因源于浸水、零部件故障、使用问题等原因。 图表7：电动汽车热失控引发自燃 资料来源：腾讯，华安证券研究所 电池热管理有助于维持电池性能。新能源车电池的最适宜工作温度在10-30℃之间。低温时电池容量较低,充放电性能差;高温时电池循环寿命会缩短,过高温度工作甚至会出现爆炸等安全问题。此外，电池快充时需要对电芯提前加热，但温度太高会加剧电芯的老化，因此需要热管理系统保证电芯处于合理温度范围内。 2.2液冷已代替风冷成为主流温控技术，直冷有望取得技术突破 较为常见的四种电池热管理方式为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却、直冷。风冷技术在早期车型多有应用，由于液冷冷却均匀，液冷技术逐渐成为主流。液冷技术因其成本较高，多配备于高端车型，未来有望向低端车型下沉。