新能源汽车热管理系统行业专题报告：“三电”之外的新蓝海.pdf

重要提示：请务必阅读尾页分析师承诺、公司业务资格说明和免责条款 。 Table_IndustryData Table_QuotePic 近 6 个月 行业指数 与沪深 300 比较 报告编号： QCHYZT-5 首次报告日期： 2018 年 5 月 4 日 Table_ReportInfo 相关报告： Table_Author 分析师： 黄涵虚 Tel： 021-53686177 E-mail： huanghanxushzq SAC 证书编号： S0870518040001 Table_Summary 主要观点 新能源汽车替代传统汽车，热管理系统价值大幅提升 与传统汽车相比，新能源汽车的电池、电机、电子器件、整车控制系统均需要热管理，汽车空调的结构也有所不同，其中动力电池热管理为新增需求，而汽车空调制热系统与传统汽车差异较大，是新能源汽车热管理的两大重要领域。新能源汽车热管理系统整体价值远高于传统汽车，按 2020 年新能源乘用车销量 150 万辆计算，预计市场空间超过百亿元，并将随着新能源汽车产销量的上升而不断扩大。 动力电池热管理：电池工作温度要求严格，液冷系统渗透率不断提高 锂电池对工作温度的要求非常严格，温度过高、 过低，或者电池组内温度不一致都会导致其效率下降甚至产生安全问题。目前锂电池冷却系统包括风冷、液冷、直冷、相变材料冷却等 方式，液冷方式已逐步成为新能源乘用车的主流冷却方式，相关组件如电子膨胀阀、多通路阀、电子水泵、低温散热器等需求有望受益。 空调系统：空调耗电 影响行驶里程，热泵系统有望替代 PTC 加热器 传统汽车与新能源汽车空调制热系统差异较大，新能源汽车无法利用发动机余热，一般使用 PTC 加热器或热泵系统进行制热。常用的 PTC加热器耗电量较大，导致汽车的行驶里程大幅下降，制热效率较高的热泵系统将成为新能源汽车空调的发展方向。 投资建议 新能源汽车产业的发展使热管理系统的重要性和单车价值都得到了大幅度的提升，未来随着新能源汽车产销量的上升，新能源汽车热管理的市场规模将不断扩大。同时，与整车厂积极涉足的“三电”领域 相比 ，专业的热管理系统或部件供应商有望在供应体系中掌握 优势 地位。可适当 关注在新能源汽车热管理领域布局完善或具备较强技术优势的公司，如银轮股份、三花智控、中鼎股份等。 风险提示 行业政策变化的风险；汽车销售不及预期的风险；行业竞争加剧的风险等。 Table_ForcastEval -30%-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%2017 -11 -03 2018 -01 -03 2018 -03 -03新能源汽车指数 沪深 300证券研究报告 /行业研究 /行业 专题 报告 日期： 2018 年 05 月 04 日 “三电”之外的新蓝海 新能源汽车热管理系统 行业专题 报告 行业： 汽车 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 一、 新能源 汽 车替代传统汽车，热管理系统价值 大幅 提升 1.1 新能源汽车热管理系统重点在于动力电池 和 空调 新能源汽车是汽车产业的一大发展方向，受到国内行业政策的大力扶持，按照规划， 2020 年 纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达 200 万辆、累计产销量超过 500 万辆， 2025 年新能源汽车年销量 将 达到汽车市场需求总量的 20%。 过去三年间，新能源汽车年销量分别达到 33 万辆、 50 万辆、 77 万辆，我国成为新能源汽车最大的生产国，而未来新能源汽车也将不断替代传统的内燃机汽车，市场空间广阔。 图 1 新能源汽车月度销量（万辆） 图 2 新能源乘用车月度销量（万辆） 数据来源： 中汽协 上海证券研究所 数据来源： 乘联会 上海证券研究所 新能源汽车与传统汽车的主要区别不仅在于新增的核心部件“三电”，也在于重要性大幅度提升的热管理系统。 传统汽车的热管理系统主要为发动机、变速器的散热系统和汽车空调，而新能源汽车的电池、电机、电子器件、整车控制系统均需要热管理，汽车空调的结构也和传统汽车有所不同， 形成整车热管理和汽车空调两大领域，同时各系统之间也 存在不同程度的耦合 。由于新能源汽车驱动电机的热管理系统与发动机的热管理系统类似，新能源汽车空调的制冷系统与传统汽车空调的制冷系统基本相同，仅将原有的压缩机替换为电动压缩机，因此新能源汽车的热管理系统重点在于动力电池的热管理和汽车空调的制热系统 ： 动力 电池 对温度要求苛刻，温度过低时需要加热，温度过高时需要 降温，同时需要电池包温度保持相对一致 ； 传统汽车 空调利用发动机余热0246810121416181 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月2015 2016 2017 20180246810121 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月2015 2016 2017 2018 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 制热，而新能源汽车 则需要使用 PTC 或热泵进行 加热。 1.2 新能源汽车热管理系统整体价值远高于传统汽车 新能源汽车热管理系统整体价值远高于传统汽车热管理系统。据中国产业信息网， 传统乘用车和新能源汽车的空调系统热管理组件价值都在 2300 元左右，但 传统 汽车 动力系统热管理部分 组件 约1200 元， 而 新能源 汽车 液冷型电池热管理组件 价值达 4700 元，风冷型电池热管理等组件 价值达 2600 元 。 按 2020 年 新能源乘用车销量 150 万辆 计算 ，预计 当年市场空间将达到 130 亿元，并将随着新能源汽车产销量的上升而不断扩大 。 表 1 传统乘用车、新能源汽车热管理系统构成 公司名称 相关产品 价值（元） 传统乘用车 HVAC、压缩机、散热器、控制器、暖风芯体、蒸发器、冷凝器、空调管路、空调风道等 3500 新能源汽车 （液冷型） 电动压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀 /多通路阀、电子水泵、热泵系统、低温散热器、电池换热器等 7000 新能源汽车 （风冷型） 电动压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器、散热器、空调管路、热泵系统等 4900 数据来源： 中国产业信息网 上海证券研究所 目前新能源汽车热管理相关生产商包括国外的法雷奥，德纳，三电贝洱等，而国内涉足这一领域的上市公司包括汽车空调相关厂商如三花智控、松芝股份、奥特佳等，汽车热交换器生产商如银轮股份等，中鼎股份也通过收购 TFH 进入电池热管理业务 。 表 2 上市公司新能源汽车热管理相关产品 公司名称 相关产品 主要客户 银轮股份 高低温水箱、 Chiller（电池深冷器）、电池冷却板、电机冷却器、电控冷却器、前端冷却模块、 PTC 加热器等 宁德时代、吉利、广汽、比亚迪、宇通、威马等 三花智控 热力膨胀阀、电子膨胀阀、电子水泵等 法雷奥、马勒贝洱 、奔驰、通用、特斯拉、比亚迪、吉利、蔚来 、长城、江铃、上汽、一汽、广汽等 中鼎股份 电池冷却系统 奥迪、吉利、车和家等 松芝股份 电动压缩机、电池冷却器、电池液冷散热带、前端冷却模块、电池热管理模块、热泵空调等 江淮汽车、东南汽车、上汽通用五菱、上汽、长安、东风特汽、力帆汽车、奇点汽车、 Tata 汽车、比亚迪、南车时代、五洲龙、恒通客车等 奥特佳 电动压缩机、电池包冷却系统 比亚迪、北汽新能源、大众、蔚来、宁德时代等 数据来源： 公司公告 上海证券研究所 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 二 、 动力电池 热管理：电池工作 温度要求 严格 ，液冷 系统 渗透率不断提高 2.1 动力电池工作温度过高 /过低影响放电效率和使用寿命 一般认为，锂电池的工作 温度 范围应控制在 25到 40 ，工作 温度过高、过低，或者 电池组内温度不一致都会产生问题 。 （ 1）电池温度过高导致的问题： 锂电池工作过程中电流通过和 发生 电化学反应 产生的热量会 导致电池温度升高， 影响其 内阻、电压、 SOC、可用容量、充放电销量、电池寿命等 ， 可能导致 安全隐患。 据电池中国，同样的电芯 在环境温度 23 剩余容量衰减值80%需要 6238 天，但在 环境温度 55 下仅需 272 天 ； 同 样的电芯剩余容量为 90%时 ， 25下输出容量为 300kWh， 35下 输出容量仅为 163kWh。 （ 2）电池温度过低导致的问题：锂电池温度过低会使 电池容量降低， 容易过度放电，降低电池寿命 。 温度低于 0 度 时 ，充电会引发 内部析锂 刺穿电池内部隔膜，引起电池内部短路。 （ 3）电池 单体 温度不一致导致的问题： 电池 产生的热量累积会造成各处温度不均匀 ， 影响一致性 、 降低充放电循环效率 ， 甚至导致单体 热失控 。 因此，电 池热管理包括电池的冷却 、 加热， 以及 减少 电池组温度 差异 ， 以使工作温度维持在合适的范围内。 图 3 温度对日历寿命的影响 图 4 温度对循环寿命的影响 数据来源： 电池中国 上海证券研究所 数据来源： 电池中国 上海证券研究所 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 2.2 三元电池 的广泛应用使电池热管理重要性进一步提高 补贴政策 的倾斜将使新能源汽车 市场结构不断向 高续驶里程、高电池能量密度 调整 。 2018 年 中央财政补贴政策中 纯电动乘用车高续驶里程、高 电池系统能量密度车型优势持续扩大 ， 续驶里程门槛由去年的 100km 提高至 150km， 400 公里以上的车型补贴由 4.4 万 /辆 上升到 5 万元 /辆； 而 动力电池系统能量密度门槛由 90Wh/kg 提高至 105Wh/kg， 同时 160Wh/kg 以上的车型调整系数由 1.1 倍上升至 1.2 倍。 图 5 纯电动乘用车续驶里程和补贴标准（万元 /辆） 图 6 纯电动车型电池系统能量密度要求（ Wh/kg） 数据来源： 财政部 上海证券研究所 数据来源： 财政部 上海证券研究所 去年以来列入新能源汽车推广应用推荐车型目录的多数纯电动车型均 已 装配 三元锂电池，并且整体续驶里程 大幅 提高，续驶里程在 90 公里以下的车型占比由 2017 年的 36%降低到 7%， 140公里以上的车型占比由 2017 年的 14%上升到 2018 年的 60%。 图 7 推广目录纯电动乘用车电池类型 图 8 推广目录纯电动乘用车续驶里程（三元电池） 数据来源： 乘联会 上海证券研究所 数据来源： 乘联会 上海证券研究所 23 .6 3 .64 .4 4 .4 4 .401 .52 .43 .44 .5501234561 0 0 R 150 1 5 0 R 200 2 0 0 R 250 2 5 0 R 300 3 0 0 R 400 R 4 0 02017 年 2018 年908590105115 115020406080100120140乘用车 非快充类客车 货车和专用车2017 年 2018 年77%10%13%77%4%19%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%三元 磷酸铁锂 其他2017 201836%3%47%12%2%7%33%49%11%0%10%20%30%40%50%60%90 - 115 115 - 120 120 - 140 140 - 150 150 - 1602017 2018 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 三元锂电池相比磷酸铁锂电池能量密度更高，但 稳定性相对较差。 磷酸铁锂电池正极材料的分解温度约为 700到 800，而三元电池正极材料的分解温度约为 200 ； 磷酸铁锂电池的工作温度约为 -20 75，而 NCM 三元 电池的工作温度 约为 -20 55。三元电池的广泛应用将使电池热管理系统的重要性进一步提高。 表 3 正极材料性能比较 类型 理论能量密度 （ mAh/g） 实际能量密度 （ mAh/g） 适用温度 （） 磷酸铁锂 170 130-140 -2075 镍钴锰三元材料 278 155-165 -2055 数据来源： OFweek 锂电网 上海证券研究所 2.3 液冷为动力电池主流冷却方式 ， 相关组件 需求受益 目前锂 电池冷却 系统 主要包括风冷、液冷、直冷、相变材料冷却等类型。 （ 1）风冷： 风冷系统利用 利用风机将热空气吹至蒸发器处降温，吹出冷空气用于电池降温 ，主要部件为电动压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器等。 （ 2）液冷： 液冷系统 通过冷却液与空调系统的制冷剂进行换热 ， 形式包括将电池单体或模块沉浸在液体中、在电池模块间设置冷却通道和在电池底部采用冷却板。 主要部件包括 电池冷却板、热交换器 、蒸发器、冷凝器、电动压缩机、电子水泵等。 （ 3）直冷： 直冷 系统中 冷媒 （如 R134a） 在膨胀阀节流后蒸发带走热量， 主要器件包括冷凝器，膨胀阀，蒸发器和压缩机。 直冷方式是一种特殊形式的液冷方式。 （ 4）相变材料冷却： 通过 相变材料 （ PCM） 吸收 并 以相变潜热的形式储存 热量 ，在充电或 低温 时 将热量释放 。 表 4 不同电池冷却方案优劣势对比 项目 主动式风冷 主动式液冷 直冷 相变材料冷却 冷却介质 空气 液体 液体 相变材料 接触方式 直接 间接 间接 直接 冷却方式 主动式冷却 主动式冷却 主动式冷却 被动式冷却 设计 简单 复杂 复杂 简单 传热效率 较低 较高 较高 理论上较高 成本 中等 较高 较高 较低 维护难度 中 高 高 低 温度下降 低 高 高 高 温度均匀性 非均匀 均匀 均匀 均匀 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 装配难易程度 简单 困难 困难 简单 技术成熟度 已广泛使用 已商用 已商用 不成熟 是否依靠空调系统 是 是 是 否 数据来源： 观研天下 上海证券研究所 液冷方式已逐步成为新能源乘用车的主流冷却方式 ，相关组件如电子膨胀阀、多通路阀、电子水泵、低温散热器等需求有望受益 。各种冷却方式中，风冷系统结构简单 、成本较低 ，但存在降温不均匀的问题，多用于 客车和早期的乘用车车型，如丰田 Prius、日产Leaf、起亚 Soul EV 等； 液冷方式 温度控制效率 高 ， 应用于 特斯拉Model S、通用 Volt 等， 以及 上汽、吉利、江淮等 部分国内自主品牌新能源车型， 未来渗透率将不断上升； 直冷 系统 冷却销量高、成本低，目前技术尚不成熟 ， 只用于宝马 i3、奔驰 S400 等 少数车型 。 图 9 采用 液冷 方式车型 图 10 采用液冷方式车型 数据来源： 中国新能源电池网 上海证券研究所 数据来源： 中国新能源电池网 上海证券研究所 表 5 上市公司电池热管理业务进展 公司名称 相关产品 松芝股份 相关产品包括电池冷却器 、电池液冷散热代 等， 并开发了独立式及共享式智能电池热管理系统， 空调和电池冷却系统配套于江淮汽车、东南汽车、上汽通用五菱 、奇点汽车、Tata 汽车 等 银轮股份 相关产品包括电池深冷器、电池冷却板等，配套于宁德时代、威马汽车等 三花智控 相关产品包括电子水泵、电子水阀、冷却板、电池冷却器等， 电池冷却器等产品技术处于世界领先地位， 配套于吉利汽车、上汽集团、比亚迪、 Robertshaw 等 中鼎股份 并购的 TFH 是电池冷却系统优秀供应商，技术处于国际领先水平 ，相关产品配套于奥迪、车和家等。 数据来源： 公司公告 上海证券研究所 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 三 、 空调系统： 空调 耗电 量大 影响行驶里程，热泵系统 有望替代 PTC加热器 3.1 新能源汽车空调制热系统有别于传统汽车空调 汽车空调系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成，各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。 传统汽车与新能源汽车空调制冷系统类似，主要区别在于传统汽车空调压缩机由发动机带动，而新能源汽车使用电动压缩机； 但 两者 采暖系统差异较大， 传统汽车 往往采用发动机余热进行采暖，但新能源汽车需要独立的热源，一般使用 PTC 加热器（包括 PTC 空气加热器和 PTC 水加热器）或电热管制热，也有使用电动热泵型空调系统的例子。 图 11 汽车空调主要部件 图 12 新能源汽车空调主要部件类型 数据来源： 百度 上海证券研究所 数据来源： 东风汽车 松芝股份 上海证券研究所 3.2 PTC 加热器 耗电量较大 ， 热泵系统是发展方向 热泵系统制热效率高于 PTC 加热器，是新能源汽车空调的发展方向。 目前新能源汽车空调多采用 PTC 加热器， 如大众 Golf GTE、特斯拉 Model S 等，由于使用 PTC 加热器耗电量较大，冬季打开使用 PTC 加热器的空调行驶时，汽车的行驶里程仅为关闭空调行驶时的一半。而热泵系统 通过电动压缩机将外部环境温度中的热量吸取并输送到车厢内进行制热 ，相比 PTC 加热器制热效率较高，热泵系统的应用将有助于新能源汽车行驶里程的提升。使用热泵系统的车型包括大众 e-Golf（可加装）、宝马 i3、雷诺 Zoe、日产 Leaf 等。 热泵系统供应商包括 博世、电装等 ， 博世智能热管理技术使用 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 热泵以及冷却水泵和水阀相结合的水冷循环回路 ，可使 电 动汽车在冬季城市路况条件下的续航里程增加 25%； 电装的 热泵系统中， 1kW的电力可以产生 3kW 的制冷效果和 2kW 的制热效果。 国内上市公司中，松芝股份、奥特佳、三花智控对热泵空调都有布局 。 图 13 博世智能热管理技术 图 14 典型热泵系统零部件 数据来源： 博世 上海证券研究所 数据来源： 三花智控 上海证券研究所 表 6 上市公司热泵空调业务进展 公司名称 热泵空调业务进展 松芝股份 第一代基于四通换向阀的热泵空调开发工作已完成，第二代三换热器方案的热泵空调正在进行台架试验，基于余热回收和补气增焓技术的热泵空调开发也已启动 ； 与上海大众、上海交大、海立集团建立了面向 VW 的 R744 热泵空调联合研究开发项目；预计将在 2018 年底进行整车搭载试验。 奥特佳 汽车用高效电动空调（热泵）压缩机技术在国际上处于领先水平 三花智控 积极布局热泵系统在汽车领域更深层次应用 ，相关产品包括冷媒阀、分离器等 数据来源： 公司公告 上海证券研究所 四 、 投资建议 新能源汽车产业的发展使热管理系统的重要性和单车价值都得到了大幅度的提升， 未来随着新能源汽车产销量的上升，新能源汽车热管理的市场规模将不断扩大。 同时，与整车厂积极涉足的“三电”领域 相比 ，专业的热管理系统或部件供应商有望 在供应体系中掌握 优势 地位。 建议关注在新能源汽车热管理领域布局完善或具备较强技术优势的公司，如银轮股份、三花智控、中鼎股份等。 行业专题报告 2018 年 05 月 04 日 五 、 风险提示 行业政策变化的风险； 汽车销售不及预期 的风险 ； 行业竞争加剧 的风险 等 。 行业深度报告 分析师承诺 黄涵虚 本人以勤勉尽责的职业态度，独立、客观地出具本报告。本报告依据公开的信息来源，力求清晰、准确地反映分析师的研究观点。此外，本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与、未来也将不会与本报告中的具体推荐意见或观点直接或间接相关。 公司 业务 资格说明 本公司具备证券投资咨询业务资格。 投资评级体系与评级定义 股票投资评级 ： 分析师给出下列评级中的其中一项代表其根据公司基本面及（或）估值预期以报告日起 6个月内公司股价相对于同期市场基准沪深 300指数表现的看法。 投资评级 定 义 增持 股价表现将强于基准指数 20%以上 谨慎增持 股价表现将强于基准指数 10%以上 中性 股价表现将介于基准指数 10%之间 减持 股价表现将弱于基准指数 10%以上 行业投资评级： 分析师给出下列评级中的其中一项代表其根据行业历史基本面及（或）估值对所研究行业以报告日起 12个月内的基本面和行业指数相对于同期市场基准沪深 300指数表现的看法。 投资评级 定 义 增持 行业基本面看好，行业指数将强于基准指数 5% 中性 行业基本面稳定，行业指数将介于基准指数 5% 减持 行业基本面看淡，行业指数将弱于基准指数 5% 投资评级说明： 不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准，投资者应区分不同机构在相同评级名称下的定义差异。本评级体系采用的是相对评级体系。投资者买卖证券的决定取决于个人的实际情况。投资者应阅读整篇报告，以获取比较完整的观点与信息，投资者不应以分析师的投资评级取代个人的分析与判断。 免责条款 本报告中的信息均来源于公开资料，我公司对这些信息的准确性及完整性不做任何保证，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。报告中的信息和意见仅供参考，并不构成对所述证券买卖的出价或询价。我公司及其雇员对任何人使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。 在法律允许的情况下，我公司或其关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，还可能为这些公司提供或争取提供投资银行或财务顾问服务。 本报告仅向特定客户传送，版权归上海证券有限责任公司所有。未获得上海证券有限责任公司事先书面授权，任何机构和个人均不得对本报告进行任何形式的发布、复制、引用或转载。 上海证券有限责任公司对于上述投资评级体系与评级定义和免责条款具有修改权和最终解释权。