2018年汽车热管理系统专题研究报告

２０１８年汽车热管理系统专题研究报告
✧热管理系统将迎变革，行业重要性提升
新能源热管理与传统车热管理相比，空调系统与热管理系统的关系变得更为紧密相连，并且新增了电池、电机、电子设备冷却的热管理系统，代替了传统对发动机、变速箱的却冷。

其中，电池不仅需要传统的冷却功能，还需要具有制热的功能，新能源车电池的重要性使得热管理系统的重要性显著上升。

另外，电动汽车空调必须从自身解决低效供暖的问题，热泵型空调技术正好解决了电动汽车采暖能耗高及对发动机余热的依赖问题。

✧单车价值显著提升，电动车渗透率提升空间大
新能源汽车的车载空调及热管理系统相比传统汽车更为复杂，部分零部件数量及种类均有增加，新增零部件包括电子膨胀阀、带电磁阀的膨胀阀和电池冷却器、冷却板、电子水泵和电子水阀。

在补贴逐步退坡的情况下，双积分制有望接过补贴政策，从供给端推动国内新能源汽车行业的快速发展，明确汽车行业电动化的发展方向，新能源汽车的热管理系统市场空间有望快速提升。

我们初步测算，新能源汽车的热管理系统价值相比传统汽车提高超过4000元，且国内新能源汽车市场上升空间仍然巨大，我们认为热管理系统的各项驱动因素的环比情况仍然能够进一步提升。

✧与国际主流一级供应商站在同一起跑线
目前，电装公司、法雷奥、汉拿、马勒贝洱四家国际公司四家合计占据超过50%的全球市场份额。

国内的热管理系统制造企业在传统车上落后于国际主流企业，但是在新能源汽车的热管理系统的技术上国内企业与国际主流一级供应商站都仍在起步阶段。

受益于国内新能源汽车政策面的大力推动，国内新能源汽车销量增速领先全球，利好国内零部件企业，有望在热管理的细分行业弯道超车。

✧投资建议
受益于国内汽车市场近十五年的快速发展，部分优秀零部件企业已经拥有自己的核心产品，不仅进入国内自主品牌的供应链体系，也进入国际主流主机厂商的供应链配套。

我们建议持续关注拥有核心技术，成本优势明显，客户资源丰富以及积极布局新能源汽车热管理系统的优质企业。

重点推荐：三花智控（阀类产品进入壁垒高，积极布局热管理系统，拥有特斯拉等国际客户背书，未来有望加速切入自主品牌供应链体系），银轮股份（由商转乘成功，进入大众供应链体系，与国际龙头企业站在同一竞争平台）。

✧风险提示
宏观经济波动，
汽车销量增速不及预期，
新能源汽车销量不及预期，
新能源汽车热管理系统技术突破不及预期。

目录
一、热管理系统运作原理及其行业现状 (5)
1、传统燃油车热管理系统原理 (5)
2、新能源汽车销量保持快速增长，电动化是确定性方向 (6)
3、新能源车电池热管理最为关键，热管理重要性水平显著提升 (7)
4、空调热泵系统节能降耗，有望成为发展趋势 (10)
二、销量快速增长及单车价值量上升，市场空间有望大幅提升 (12)
1、新能源汽车销量高速增长，可提升空间大 (12)
2、随着电动化水平提升，平均单车价值提升超过4000元 (14)
三、与国际知名零部件供应商站在同一起跑线 (16)
1、国际市场：国际巨头市场份额过半，目标转向新能源 (16)
2、国内市场：积极布局新能源汽车热管理，中国制造挑战国际巨头 (17)
三花智控：阀类产品进入壁垒高，新能源汽车热管理系统可以期待 (17)
银轮股份：传统车换热器由商转乘成功，积极布局新能源汽车热管理系统 (21)
四、投资逻辑与策略 (22)
五、风险提示 (23)
图表目录
图表1：传统燃油车热管理系统组成 (5)
图表2：传统热管理制冷工作原理图 (6)
图表3：燃油机热管理系统 (6)
图表4：新能源热管理系统 (6)
图表5：风冷基本原理图 (7)
图表6：液冷基本原理图 (7)
图表7：新能源车热管理构架方案 (7)
图表8：新能源车热管理系统组成 (8)
图表9：新能源车热管理构架方案 (9)
图表10：不同冷却类型的发动机示意图 (9)
图表11：冷却系统大循环示意图 (9)
图表12：热泵与电加热器效率比较 (10)
图表13：新能源动力电池系统 (10)
图表14：电动汽车热泵空调系统 (10)
图表15：雷诺Zoe热泵原理图 (11)
图表16：新能源汽车热泵原理图 (11)
图表17：起亚Soul EV电池包概念图 (12)
图表18：新能源汽车行业主要政策一览表 (12)
图表19：新能源月度销量（单位：万辆） (14)
图表20：新能源累计销量（单位：万辆） (14)
图表21：近五年新能源乘用车月销量走势（单位：万元） (14)
图表22：传统乘用车热管理组件价值量在2225-2425元左右 (15)
图表23：新能源汽车热管理组件价值量在6925元左右 (15)
图表24：2016年热管理系统市场格局 (16)
图表25：电装公司主要产品结构图 (17)
图表26：法雷奥主要产品结构图 (17)
图表27：三花发展历史 (17)
图表28：三花汽零募集资金投放（单位：万元） (18)
图表29：三花主要产品具体应用 (18)
图表30：公司与主要客户业务量情况（单位：万元） (19)
图表31：三花汽零与主要客户业务量情况（单位：万元） (19)
图表32：三花为特斯拉每款车型配套产品 (21)
一、热管理系统运作原理及其行业现状
1、传统燃油车热管理系统原理
汽车热管理主要作用是为驾驶舱乘客提供适宜的温度环境，并使汽车各部件在适合的温度范围工作。

传统燃油车的广义热管理系统包括空调系统和狭义热管理系统，即对汽车上其它发热设备的管理。

热管理在传统燃油车上的应用已非常成熟，传统燃油车的狭义热管理系统主要指对发动机、变速箱的冷却。

图表1：传统燃油车热管理系统组成
传统燃油车
空调系统狭义热管理系统
制冷系统制热系统
发动机
系统冷却相对独立
资料来源：网络资料，联讯证券
传统汽车空调制冷系统的压缩机在发动机带动下开始工作，驱使制冷剂在密封的空调系统中循环流动，压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。

高温高压制冷剂气体通过管路流入冷凝器后，在冷凝器内散热、降温,冷凝成高温高压的液态制冷剂流出。

高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液罐中，经过干燥、过滤后流进膨胀阀。

高温高压液态制冷剂流经膨胀阀，状态发生急剧变化，变成低温低压的液态制冷剂。

低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内，在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。

低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环。

只要压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果。

图表2： 传统热管理制冷工作原理图
资料来源：网络资料，联讯证券
空调制热系统不同于制冷系统，与压缩机没有关系，汽车发动后，发动机运转产生热量，汽车的散热水箱将这部分能量回收利用并通过鼓风机以及风道将其吹至车厢内，利用运转过程中汽车的余热完成制热，从而达到为车舱升温的效果，基本没有能量消耗，同时也带走了发动机的部分热量，降低了发动机的温度。

大部分内燃机热效率低于30%，运转过程中的废热足以对车内进行供热。

图表3： 燃油机热管理系统
图表4： 新能源热管理系统
资料来源：网络资料，联讯证券 资料来源：网络资料，联讯证券
2、新能源汽车销量保持快速增长，电动化是确定性方向
国内的新能源汽车销量已经进入快速增长状态，根据中汽协数据显示，2017年12月份，我国新能源汽车销量分别为16.3万辆，同比增长55%，2017年我国新能源汽车全年累计总销量77.7万辆，同比增长53%。

其中，纯电动销量14.4万辆，全年累计销量65.2万辆，插电式混动完成销量1.9万辆，全年累计12.5万辆。

2017年9月27日，工信
部和财政部等五部委发布《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，油耗积分考核将于2018年4月开始，新能源积汽车分考核于2019年开始，并于2020年结算。

双积分制的考核时间相对晚于此前市场预期，目前的政策普适性较高，短期内对整车厂商影响较小，但是仍从政策面确定了电动化的基本方向。

目前新能源汽车渗透率仍不足3%，渗透率提升空间仍然巨大，我们认为国内新能源汽车的销量将在2020年超过200万辆，未来销量的年同比增速将超过40%。

3、新能源车电池热管理最为关键，热管理重要性水平显著提升
新能源汽车的主要热源有电池、控制器、电动机等，对电池的有效冷却散热是热管理系统的核心之一。

风冷系统借助空气流动带走电池产生的热量。

被动式风冷系统利用汽车行驶时与空气相对运动产生的风进行散热，冷却效果较弱；主动式风冷系统则依托现有空调系统，借助空调系统吹入驾驶舱内的冷风实现对电池组的降温。

液冷系统的冷却原理是以冷却液为介质实现电池的热量交换，电池直接或间接与冷却液（通常为水与乙二醇的混合液）接触从而实现换热。

液冷系统的冷却效率比风冷系统高，结构更为复杂，是目前许多电动乘用车的优选方案，目前其主要应用车型包括特斯拉系列、通用Volt 、雪佛兰Bolt EV 、宝马之诺、吉利帝豪EV 、宝马i3等。

相变材料（PCM ）是一种能够利用其自身的相变潜热吸收或释放系统热能的材料。

把相变材料冷却即在电池系统外包裹相变材料，当电池的温度达到相变材料的相变温度时，相变材料开始发生相变，吸收电池散发的热量，热量以相变热的形式储存在PCM 中，并在充电或很冷的环境下工作时释放出。

图表5： 风冷基本原理图
图表6： 液冷基本原理图
资料来源：汽车之家，联讯证券 资料来源：Wind 资讯，联讯证券
目前，国外的量产车型大多采用了液冷和直冷的电池热管理方案，而我国新能源汽车则主要以风冷为主，且很大一部分新能源汽车采用的是被动风冷方案，只有少数配备液冷系统。

在下表中我们列举了数款国内外主流量产的新能源汽车，而且在国内的新能源车里可以发现大容量的电池包更多采用液冷方案或直冷方案，而小容量的电池包更倾向于选择成本较低的风冷方案。

图表7： 新能源车热管理构架方案
Toyota Prius 4.4 强制风冷
BMW i3 33 液冷/直冷
比亚迪宋DM 16.9 液冷
Tesla Model S 75/90/100 液冷
Benz S400 70 直冷
GM Volt 16 液冷
Audi A6 PHEV 14.1 直冷
江淮iEV5 23 风冷
吉利帝豪EV 45.3 液冷
荣威e950 12 液冷
广汽GA5 PHEV 13 液冷
北汽EX 260 38.6 液冷
资料来源：汽车电子设计，联讯证券
新能源汽车按照能源类型分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车三大类：纯电动汽车的热管理系统主要包括汽车空调系统及狭义的热管理系统，其中狭义的热管理系统包括动力电池热管理、电机电控冷却以及电子设备的冷却；插电式混合动力汽车热管理还包括发动机、变速箱冷却；对于燃料电池来说，涉及到燃料电池的热管理。

新能源汽车的热管理系统中，最需要关注的是空调系统与电池热管理系统，两者之间的关系也比传统车型更为紧密。

图表8：新能源车热管理系统组成
新能源车
空调系统狭义热管理系统
制冷系统制热系统
电池
热管理
电机
电控冷却
紧密联系
电子
设备冷却
资料来源：网络资料，联讯证券
狭义的新能源汽车热管理系统中，电池热管理系统是最关键部分，电池散热直接关系到电池安全、汽车长期使用后的一致性问题等，电机的冷却与传统发动机、变速箱冷却类似，相比电池的热管理系统更加复杂。

温度是对电池安全性、使用寿命、性能产生直接
作用的变量，锂电池的温度需要控制在15℃至45℃范围之间。

一方面，电池工作时会产生大量热，当热量不能及时有效散出时会导致电池温度过高，影响电池性能、加快电池寿命衰减。

另一方面，若温度过低，电池充电时易出现过充现象，使电池容量发生不可逆衰减，缩短其使用寿命。

图表9： 新能源车热管理构架方案 新能源汽车构架方案热管理系统方案电池包结构热控策略功率模块
功率电子热测试
空调的影
响电池整车环境验证控制器整车集成测试与标定
B M S 电
机电力
资料来源：网络资料，联讯证券
电池是新能源汽车的核心部件，对于纯电动汽车而言电池成本可占整车成本的40%-50%。

目前新能源汽车动力电池在很多方面均存提升空间。

电池热管理主要分为电池冷却、电池加热两部分，重点主要在于电池冷却。

根据导热介质差异，电池冷却主要可以分为风冷、液冷、相变材料冷却三种方式。

图表10： 不同冷却类型的发动机示意图
图表11： 冷却系统大循环示意图
资料来源：汽车之家，联讯证券 资料来源：Wind 资讯，联讯证券
4、空调热泵系统节能降耗，有望成为发展趋势
由于新能源电动和混动汽车工业的快速发展，空调系统能耗对电动汽车续行里程的影响日益凸显，这对电动汽车空调系统的节能降耗提出了更高要求。

目前市场上的电动汽车冬季大多都采用PTC 加热方式采暖，不仅能耗高而且制热效率低，电动汽车空调必须从自身解决低效供暖的问题，热泵型空调技术正好解决了电动汽车采暖能耗高及对发动机余热的依赖问题。

图表12： 热泵与电加热器效率比较
图表13： 新能源动力电池系统
资料来源：《宝马i3纯电动车空调热泵解析》，联讯证券 资料来源：《宝马i3纯电动车空调热泵解析》，联讯证券
热泵是利用少量高品位能源使热量由低温热源流向高温热源的节能装置，在电动汽车中使用热泵空调系统取暖，可利用电能将环境中的热量泵送到车室内，得到的热量为消耗 的电能与吸收的低位热能之和，因此其能效比大于1。

电动汽车热泵空调系统原理如下图所示，主要由电动压缩机、单向阀、四通换向阀、节流装置、室内外换热器、气液分离器等组成。

图表14： 电动汽车热泵空调系统
资料来源：网络资料，联讯证券
制冷模式下，从压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室外换热器，在室外换热器内与外界空气进行热交换冷凝为低温高压的制冷剂液体，流经节流装置进行节流降压，节流后的气液两相制冷剂进入室内换热器，与室内空气进行交换实现蒸发吸热以达到降低乘员舱内温度的目的，最后从室内换热器排出的低温过热制冷剂经四通换向阀、气液分离器被压缩机吸入进入下一个制冷循环。

制热模式下，从压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室内换热器，与车内空气进行热交换以达到提升乘员舱内温度的目的，冷凝为低温高压的制冷剂液体流经节流装置进行节流降压，节流后的气液两相制冷剂进入室外换热器与室外空气进行热交换，最后从室外换热器排出的低温过热制冷剂经四通换向阀、气液分离器被压缩机吸入进入下一个制热循环。

图表15： 雷诺Zoe 热泵原理图
图表16： 新能源汽车热泵原理图
资料来源：第一电动网，联讯证券
资料来源：百度图片，联讯证券
相比PTC 加热，热泵空调加热效率高，在省电方面表现突出，且安全性更高。

热泵空调加热效率高，在省电方面表现突出，且安全性更高。

效能系数COP 通常用来衡量热泵空调的效率，热泵空调的COP 一般为3，电阻丝加热的COP 一般为1。

这意味着用热泵系统制热，1kW 的电力输入功率能够带来3kW 的制热功率，而用电阻丝制热，1kW 只会带来1kW 的制热。

热泵空调相比PTC 加热板更安全，且加热效率更高。

热泵空调的应用车型主要有日产Leaf 、宝马i3、雷诺Zoe 等，据为日产Leaf 提供可制热热泵系统的日本电装公司介绍，其系统可使leaf 在制热状态下的里程提升20-30%。

目前，热泵空调低温制热性能还有待提高。

当热泵空调处于制热模式时，充当蒸发器功用的车外换热器需要吸收外界热量，但若车外环境温度过低，车外换热器变无法有效吸收热量，热泵系统的运行会受到影响；另外，在低温环境中，还会出现结霜现象。

当外界环境温度较低且湿度较大时，车外换热器容易结霜，其带来的换热器热阻增加及翅片通道堵塞等都会影响制热。

针对上述问题，并联使用热泵与PTC 加热是解决方式之一，当外界气温过低时采用PTC 加热，此外，将PTC 集成到热泵中或将电机等的热量引入热泵系统，都是未来可能的解决方式。

图表17：起亚Soul EV电池包概念图
资料来源：网络资料，联讯证券
二、销量快速增长及单车价值量上升，市场空间有望大幅提升
1、新能源汽车销量高速增长，可提升空间大
2018年的新能源汽车补贴政策已经出台，此次补贴政策做出了结构性调整，针对300KM
以下的车型补贴有不同幅度的退坡，对于高续航里程的车型补贴不降反升，整体来看，
此次补贴退坡好于市场此前预期。

此外，2017年落地的双积分制将从2018年4月开始
考核油耗积分，2019年开始考核新能源汽车积分，并在2020年进行结算，我们认为补
贴推出已是确定性趋势，未来将由双积分制接替补贴政策，从供给侧来推动新能源汽车
行业的发展。

目前新能源汽车行业政策经历政策接替的“阵痛期”，但电动化趋势已经
确定。

图表18：新能源汽车行业主要政策一览表
资料来源：公开资料，联讯证券
根据中汽协数据显示，2017年12月份，我国新能源汽车销量为16.3万辆，同比增长
55%，2017年我国新能源汽车全年累计总销量77.7万辆，同比增长53%。

其中。

纯电
动销量14.4万辆，全年累计销量65.2万辆，插电式混动完成销量1.9万辆，全年累计
12.5万辆。

我们认为在2020年之前新能源汽车销量同比保持在40%以上是大概率事件，
2020年国内新能源汽车销量将超过200万辆，行业空间值得期待。

图表19：新能源月度销量（单位：万辆）图表20：新能源累计销量（单位：万辆）
资料来源：公司公告，联讯证券资料来源：公司公告，联讯证券
图表21：近五年新能源乘用车月销量走势（单位：万元）
资料来源：联讯证券
2、随着电动化水平提升，平均单车价值提升超过4000元
热管理系统同行业现状剧变将至，单车价值量随电动化显著提升。

传统车热管理系统主
要包括压缩机，蒸发器，膨胀阀，散热器，控制器，冷凝器和水泵等部件，单车组件价
值量在2225-2425元之间。

随着新能源车的逐步推广，新能源汽车的热管理系统使用电动压缩机，电动压缩机单价比传统车压缩机大约高1000元，在1500元左右，电子膨胀阀比传统车贵超过300 元，此外，新能车使用的蒸发器和水泵数量均为3个，比传统车多出2个，新能源汽车热管理系统单车组件价值量接近6925元。

此外，随着新能源汽车渗透率的提升，市场空间将得到显著提升，符合未来行业发展方向。

图表22：传统乘用车热管理组件价值量在2225-2425元左右
传统乘用车的热管理组件（发动机冷却及空调系统）价格（元）压缩机400-600
散热器（水箱）500
控制器100
膨胀阀（普通）75
蒸发器150
冷凝器100
水泵（普通）100
其他热交换器（油冷器、中冷器等）500
空调管路、空调风道等300
小计2225-425
资料来源：联讯证券
图表23：新能源汽车热管理组件价值量在6925元左右
新能源乘用车空调系统的热管理组件价格（元）电动压缩机1500
膨胀阀75
冷凝器100
蒸发器200
其他250
小计2125
新能源电池的热管理组件价格（元）电动压缩机1500
电子膨胀阀、多通路阀等400
冷凝器100
蒸发器*3 700
电子水泵*3 900
热泵系统（如PTC加热系统）1500
低温散热器300
电池冷却板（chiller）650
其他250
小计4800
资料来源：联讯证券
三、与国际知名零部件供应商站在同一起跑线
1、国际市场：国际巨头市场份额过半，目标转向新能源
在传统的热管理系统市场中，电装公司（Denso）、法雷奥（Valeo）、汉拿（Hanon）、马勒贝洱（Mahle）四家公司占据50%以上的全球市场份额，其产品主要为热管理系统总成制造，技术积淀深厚。

目前在全球范围内，新能源汽车销量迅速增长，新能源汽车热管理系统单车价值量显著提升，推动国际巨头积极布局新能源汽车的热管理系统研发。

图表24：2016年热管理系统市场格局
资料来源：网络资料，联讯证券
电装公司业务包括动力总成控制、汽车热管理、信息及安全、电子设备、小型摩托等，在热管理领域公司市占率全球第一，2016年热管理业务营收约1.41万亿日元。

法雷奥在新能源汽车热管理系统方面布局了多款产品，包括热泵、电动压缩机和电动汽车电池冷却系统等。

目前国际企业在新能源汽车的热管理系统的布局也在起步阶段，相对国内企业的优势小于传统车，可以预见的是未来国内企业将在新能源汽车的热管理系统上挑战国际巨头的垄断地位。

图表25： 电装公司主要产品结构图 图表26： 法雷奥主要产品结构图
资料来源：Denso ，联讯证券
资料来源：Valeo ，联讯证券
2、国内市场：积极布局新能源汽车热管理，中国制造挑战国际巨头
国内供应商虽起步较晚，但较之国际巨头成本更具优势，且中国市场庞大，尚存在巨大潜力，我国多家厂商积极参与到竞争当中来，如银轮股份、三花智控等优质的中国企业，坐拥成本优势和巨大市场优势，未来有望直面与国际巨头的竞争。

三花智控：阀类产品进入壁垒高，新能源汽车热管理系统可以期待
公司于1994 年正式成立，前身是新昌制冷配件厂与三花不二工机组建的合资公司三花不二工机有限公司，主要发展空调制冷零部件业务。

2004 年，三花控股集团通过审议，进入资本市场。

2005 年，三花股份在深圳交易所正式上市，2016 年，证券简称更改为“三花智控”。

2015年，微通道业务注入公司，2017年，汽车零部件业务注入公司。

图表27： 三花发展历史
1994
年 浙江三花集团正式成立
2005年 三花股份深交所上市
2012年 收购德国亚威科
2015年 注入微通道业务。