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新能源汽车热管理行业分析-家电第N成长曲线.pdf


文档分类:研究报告 | 页数:约15页 举报非法文档有奖
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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..新能源汽车热管理行业分析-家电第N成长曲线新能源汽车热管理行业分析-家电第N成长曲线前言:空间巨大的新能源汽车热管理相比传统汽车,新能源汽车热管理系统更复杂,新增电池、电机及电子部件等冷却需求。传统汽车热管理系统主要包括两部分:发动机冷却系统和汽车空调系统。新能源汽车由于发动机、变速箱等部件变成了电池电机电控和减速器,其热管理系统主要包括四部分:电池热管理系统、汽车空调系统、电机电控冷却系统、减速器冷却系统。新能源汽车热管理系统按冷却介质分类主要包括液冷回路(电池及电机等冷却系统)、油冷回路(减速器等冷却系统)及冷媒回路(空调系统),涉及零部件包括控制部件(电子膨胀阀、水阀等)、换热部件(冷却板、冷却器、油冷器等)与驱动部件(压缩机、电子水泵、油泵等)。由于新能源汽车热管理系统更加复杂,所需核心零部件价值量更大,整体单车价值预计可达7000元以上,相比传统汽车大幅提升。传统燃油车热管理系统主要包括发动机冷却系统和汽车空调系统,单车价值预计在2000元左右。目前新能源乘用车热管理系统设计差异较大,表现为微型(A00级)因车型偏低端、:..电池带电量少及电驱动功率小,电池与电机冷却方式多采用风冷,导致这类车型热管理系统单车价值与燃油车接近;但紧凑型及以上级别(A/B/SUV级等)车型零部件冷却方式已逐渐采用液冷,该类情形下新能源乘用车中的单车价值量预计可达到7000元以上。主要增量包括以下几点:1)电池热管理系统为从0到1的增量,液冷模式下价值量预计达2000元;2)压缩机产品升级和新增PTC加热器,新能源空调系统价值量预计接近5000元;3)电机及电子部件等冷却系统也带来一定价值量的提升。此外,纯电动汽车目前主要采用PTC加热器进行冬天采暖,如果采用更高效的热泵技术,相比目前价值量还有明显提升。2021年全球新能源车销量607万台,同比+104%,参考长江电新团队测算,2025年全球新能源汽车销量有望达2500+万台、对应2021-2025年复合增速为+43%,假设热泵覆盖率70%左右,2025年新能源车热管理规模达到2000亿元以上,行业空间巨大。在巨大空间的吸引之下,家电整机企业和上游零部件企业向新能源汽车热管理渗透的例子不胜枚举,通过企业自身在资金、生产、技术等方面的积累,发掘“第N成长曲线”的可能性。那么这些“多元化转型”企业在热管理领域的竞争力如何,我们将继续讨论。电池热管理和空调系统为热管理核心:..电池热管理重要性突出,液冷为主流电池热管理对电池的性能和使用寿命影响大,重要性突出。锂电池最佳工作温度范围约20-30℃,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,过高温度工作甚至有爆炸等安全问题。此外,电动汽车动力电池组是由多个电池单体通过串并联方式组成,电池单体都紧密地布置在一起,在进行充放电时,各电池单体所产生的热量会互相影响,如果散热不均匀,将造成电池组局部温度快速上升,使电池的一致性恶化,使用寿命将大大缩短,严重时会造成某些电池单体热失控,产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中,电池的充放电性能会大大降低,导致电池无法正常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度范围内工作,电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。电池热管理系统根据提供的能量来源不同可分为被动式和主动式两种冷却方式,其中被动式冷却是指利用汽车行驶环境的方式进行电池组冷却;主动式冷却则可根据电池工作需要,利用组装在系统内部的空调元件包括蒸发器、冷凝器、PTC加热器等,在低温时提供热源进行加热或在温度较高时提供冷源进行散热。而如果根据传热介质的不同,电池热管理系统可分为风冷、直冷与液冷。风冷模式:以低温空气为介质,利用热的对流,降低电池温度的一种散热方式,分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。该:..技术利用自然风或风机,配合汽车自带的蒸发器为电池降温,系统结构简单、便于维护。缺点在于其与电池壁面之间换热系数低,冷却速度慢。风冷在电动乘用车有所应用,代表车型如日产Leaf、北汽EC系列等。直冷模式:采用空调系统制冷剂(R134a等)对电池系统“直接冷却”。制冷剂经冷凝器后形成两个分支,一路进入汽车的蒸发器用于乘员舱的冷气供应,另一路经过膨胀阀形成低温低压的液体与电池组内部的冷却板进行热交换,将动力电池内部的热量带出,最后从两路分支出来的制冷剂又汇合到电动压缩机开始新一轮的循环。该方案管路较长,制冷剂用量大,成本高,目前使用相对较少。液冷模式:以冷却液(乙二醇与水等混合物)作为介质形成独立冷却回路,通过液体对流换热,将电池产生的热量带走,降低电池温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快,对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著,同时,热管理系统的体积也相对较小。液冷系统形式较为灵活:可将电池单体或模块沉浸在液体中,也可在电池模块间设置冷却通道,或在电池底部采用冷却板。液冷相对直冷成本更低,冷却效果也优于风冷,是目前最常见的动力电池主动冷却方式。空调系统聚焦高效制热,热泵为趋势汽车空调系统是汽车系统重要部分,主要功能涵盖了制冷、:..取暖、通风及空气净化等,主要部件包括压缩机、冷凝器、贮液器、膨胀阀、蒸发器、风扇和管路等。其工作原理是:制冷剂在压缩机的作用下循环流动,在发动机舱的冷凝器由气态液化为液态,放出热量;而在车内由液态蒸发为气态,吸收热量,从而降低车内的温度。新能源汽车空调系统相比传统燃油车更加复杂,主要体现在:燃油车空调系统直接采用发动机驱动压缩机工作,而纯电动车因不具备发动机只能采用电能驱动电动压缩机工作(类似家用空调),国内涡旋式电动压缩机售价约1300~1600元/套,远高于燃油车300~600元/套售价;燃油车空调与发动机在制冷过程中相对独立,而电动车电池冷却系统一般需要空调系统提供冷源,电池系统冷却液与空调系统制冷剂经过电池冷却器进行换热;燃油车空调系统多以发动机作为热源,采用水泵驱动水循环制热,电动车目前多采用PTC(热敏电阻)电加热,未来出于节能要求将逐渐转向更复杂的热泵空调。首先从压缩机对比来看,由于动力类型的变化,电动汽车空调系统使用的压缩机必须采用涡旋技术,且价值量相比传统压缩机有明显提升。传统燃油汽车发动机提供驱动力,通过离合器的作用带动开启式空调压缩机工作;而新能源汽车能量来源为锂电池,采用电机驱动,驱动方式的改变使得传统的利用皮带传递发动机功率的开启式压缩机型式已不再适宜,而电动涡旋式压缩机主要采用全封闭或半封闭结构,电机驱动与涡旋泵体安装在同一:..壳体内,结构紧凑,安装方便,可靠性高,广泛适用于纯电动、混合动力乘用车的空调系统中。电涡旋压缩机由涡旋式压缩机、驱动电机以及控制器组成,由于电涡旋压缩机比传统压缩机多了驱动电机以及控制器,成本的增加以及结构的复杂带来了单价的明显提升,由传统压缩机的500元左右提升至电涡旋压缩机的1500元左右。其次从加热方式来看,目前电动汽车主要采用电加热辅助空调系统,即单冷空调(AC),外加热敏电阻(英文简称PTC)加热器辅助加热,主要有两种方案,一种是采用PTC空气加热器直接加热空气,冷空气直接流经加热器表面,加热后送入车内,由于高压PTC接入乘员舱内,存在一定的安全风险;第二种方案是采用PTC水暖加热,采用水加热器间接加热空气,加热器先把水加热,热水流入暖风芯体与冷空气换热,冷空气被加热后送入乘员舱内。PTC水暖加热是目前成熟且安全的采暖方案,广泛应用于电动汽车上,其主要缺点是对动力电池的消耗极大,严重缩短了电动汽车的续驶里程。热泵空调系统具有良好的制冷和制热性能,是电加热辅助空调系统的最佳替代方案。由于热泵空调系统能够推动冷媒进行双向流动,通过冷媒的冷热交互实现制冷和制热,而不需要利用电动车传统车载空调PTC加热方式进行制热。因此,热泵空调系统相比于电动车传统车载空调,在冬季制热时能够显著节约耗电量,:..进而保证电动车在冬季的行驶里程。热泵空调因为需要新增冷媒回路,将新增四通换向阀、电子膨胀阀等部件(回路系统更复杂),具备较多阀类控制部件,管路设计也较为复杂。从目前主流的热管理回路设计情况来看,热泵空调热管理系统需要的电子膨胀阀数量从原来的1-2个增加至3-4个。另外车用热泵空调的制冷空间小而封闭、工况更恶劣,需要新增控制冷热传导、除雾等功能,技术及使用要求高于传统应用场景,电子膨胀阀也有继续升级空间,比如大口径。总之,新能源车热管理中电池热管理和空调系统重要性突出,其中电池热管理目前以液冷为主流方式,电池液冷回路需要跟空调系统的冷媒回路进行并联,进行热交换;新能源车空调系统在制冷的同时,由于不存在发动机这一热源,需要聚焦高效制热,热泵空调为未来趋势。零部件方面,压缩机和电子膨胀阀需加以强化:(1)新能源汽车驱动方式发生改变,使得传统的利用皮带传递发动机功率的开启式压缩机型式已不再适宜,需要升级为电动涡旋式压缩机(电机驱动与涡旋泵体安装在同一壳体内);(2)热泵空调具备较多阀类控制部件,从目前主流的热管理回路设计情况来看,热泵空调热管理系统需要的电子膨胀阀数量从原来的1-2个增加至3-4个。家电企业布局热管理之—:阀、泵等组件家电企业布局新能源汽车热管理的方向之一为阀、泵等热管:..理组件。目前三花智控在该领域较为出色,三花智控传统主业为制冷空调电器零部件业务(四通换向阀、电子膨胀阀、电磁阀、微通道换热器、Omega泵等),集团从1990年代开始研制汽车空调热力膨胀阀等汽零部件,2006年成立三花汽零公司,2017年装进上市公司。目前三花智控汽车零部件业务主要产品包括热力膨胀阀、储液器、电子膨胀阀、新能源车热管理集成组件、电子水泵等,广泛应用于传统燃油车、新能源汽车。(%),同比+%,%。三花智控目前在电动车领域已经实现全球一线标杆车企的大范围定点,电动车客户包括海外的特斯拉、大众、奔驰、宝马、PSA、通用、丰田等,国内的比亚迪、上汽、蔚来、理想、小鹏等。在当前全球电动车已经进入到消费驱动新阶段的时刻,头部车企随着新车型的不断推出,未来有望实现产销的超预期增长,带动三花电动车热管理业务配套的电动车数量的超预期增长。此外,盾安环境也布局了新能源车热管理阀、泵等组件。盾安环境传统主营业务为制冷配件业务(包括电子膨胀阀、四通阀、截止阀、电磁阀、小型压力容器、换热器、集成管路组件等),2017年盾安环境设立盾安汽车热管理科技有限公司,正式进入新能源车零部件业务,和三花智控作相比,盾安环境在新能源热管理系统的产品布局几乎一致,涉及产品覆盖冷媒侧及水侧关键零部件,如电子膨胀阀,电磁阀,单向阀,电磁截止阀,热力膨:..胀阀及水泵,多通路水阀,以及商用车电池热管理机组等。,%(2021年未披露)。从客户拓展情况看,盾安已成为比亚迪、蔚来、理想、一汽、上汽、吉利、长安等主机厂,法雷奥、空调国际、马瑞利、三电、松芝、豫新、博耐尔等车用空调系统厂及银轮、拓普等热管理新势力的合作伙伴,同时与宁德时代、微宏动力、盟固利等电池企业及宇通、中车、一汽解放等商用车车企在商用车电池热管理领域也建立了良好的合作关系。后续来看,三花智控和盾安环境的竞争优势主要体现在产品线多样性和产品力领先性两个方面:首先,过去热管理系统属于分散式的系统,即零部件均是分散式的招标和安装,特斯拉在热管理系统方案设计时进行了集成化的创新,将多个零部件集成为组件(例如旧款Model3的Superbottle集成了阀、泵、热交换等,ModelY的Octovalve集成了大部分的控制部件和换流器等),减轻供应链管理和安装压力,提升内部热能利用率。由于集成化组件涉及的零部件较多。三花智控是少数具备阀、泵、热交换等多种零部件研发生产能力的企业,集成化组件的部件自制率较高,能够在集成化组件产品中通过自己的核心优势产品带动更多品类产品的销售。另外盾安环境在产品种类上也涵盖了阀、泵、热交换产品,布局全面。:..产品力优势突出。三花自早年立项开发空调用电子膨胀阀以来,已经先后推出L系列、Q系列、O系列、S系列、R系列、T系列、TS系列等多个系列电子膨胀阀产品,不断改进产品结构、用料、生产工艺以达到更可靠、更低成本、更环保等目的,例如阀体外壳顶部从平顶改为圆顶结构,增强抗压能力;阀座材料从铜改为不锈钢,提升耐磨性;生产工艺采用炉中钎焊、激光焊,提升可靠性等。潜在新技术方向中,公司在CO2冷媒对应的电子膨胀阀产品也已经能够进行批量化生产。盾安环境对于大口径电子膨胀阀(FBEV系列、FBEV-C系列)布局领先,大口径电子膨胀阀核心优势在于产品兼容性,小开度时满足流量精度调节,能替代小口径电子膨胀阀,同时具备电磁阀全开功能及双向截流截止功能,在热泵系统中可以替代电子膨胀阀+电磁阀+单向阀,具备较强的经济性。另外可适应二氧化碳新冷媒系统。除了三花和盾安外,汉宇集团也对新能源车热管理阀/泵有所布局。汉宇集团传统主营业务是高效节能家用电器排水泵(通用排水泵、专用排水泵、冷凝泵、洗涤循环泵等),子公司江门市微充网科技有限公司是一家专业研发和生产电动汽车充电解决方案的公司,产品研发始于2014年,主要提供交/直流充电桩、微充系列(微充枪、智能插座、微充网APP)。另外汉宇集团新能源汽车核心部件事业部专业从事新能源汽车核心零部件的研:..生产和制造,产品主要包括热热管理中的电子水泵和热平衡系统,现在正配合主机厂进行了汽车电子水泵的研发、样品试制与测试工作。家电企业布局热管理之二:电动压缩机家电企业布局新能源汽车热管理的方向之二为空调系统中的电动压缩机。目前全球电动压缩机规模领先的主要是丰田自动织机和韩国翰昂(HanonSystems),2021年出货量分别约为366和200万台,余下规模相对较大的是三电,预计2021年电动压缩机出货规模为50-100万台,按照2021年全球新能源车销量607万台计算,预计三电全球份额大约10-15%,再其次为奥特佳和法雷奥。不难发现,在全球范围内,电动压缩机规模靠前的厂商,基本也是传统机械式汽车空调压缩机居于支配地位的厂商。目前日本三电已经成为海信家电控股子公司,2021年5月海信家电完成并购三电控股的相关审批手续及股权款支付,将三电控股纳入公司合并报表范围,持有其75%表决权、成为日本三电的控股股东。三电控股是全球领先的汽车空调压缩机和汽车空调系统一级制造供应商,全球范围内与大众、戴姆勒等一众老牌车企建立了紧密合作;在国内,三电与华域汽车、上海龙华工业有限公司合资成立华域三电汽车空调有限公司(分别持股43%、48%、9%),2021年下半年开始加大新能源电动压缩机重视度,目前国内新:..利、蔚来等,其中华域三电自产电动压缩机产品以出口为主、体量较小,内销电动压缩机产品主要向日本三电采购后,再销售给国内主机厂,参考华域三电2021年51万台电动压缩机出货量、国内327万台新能源车销量,预计华域三电国内市场份额为15%左右。为顺应时代趋势,三电逐步将战略重心从传统燃油车向新能源汽车转移:(1)电动压缩机产品满足多种不同场景的需要,应用领域较广,在排量以及适配电压等方面性能优异,现已更新迭代至第四代GEN4,具有大容量、高效耐久的特点,2020年10月量产,年产量75万台;(2)热泵系统方面,三电早在2017年便开始大规模量产相关产品,并在2018年成为中国市场上首家生产热泵系统的厂商,其热泵系统中使用其自产的压缩机以及换热器等产品,对于产品质量的控制力较高;(3)三电在2017年推出了二氧化碳压缩机相关产品,为市场上首家。三电过往由于宏观环境以及治理问题等原因而导致经营承压,但其产品在新能源汽车热管理市场仍极具竞争力,海信收购三电后,在业务协同、成本控制、组织运营等方面帮助三电改善相关问题,有望释放更多协同效应。根据三电的振兴计划,预计将于2022财年实现扭亏,至2025年营收有望达到1705亿日元,营业利润有望达到102亿日元。:..2021年5月美的集团旗下威灵汽车部件公司公布三大产品线:一是热管理方向,包括电动压缩机、电子水泵、电子油泵等产品;二是主驱系统,产品以新能源汽车的驱动电机为主;三是辅助/自动驾驶相关,产品包括EPS电机等。美的对汽零业务的发展规划可以大致概括为“333战略”,即2019-2021年突破核心零部件,2022-2024年推动集成组件,2025-2027年力争成为系统级解决方案提供商。目前来看,整体进展较为顺利,电动压缩机、驱动电机、转向电机、电子水泵及电子油泵等零部件已经进入量产阶段,以上述零部件为核心的热管理系统、辅助/自动驾驶系统及电驱动系统有望在近三年迎来突破。考虑到美的在家电零部件生产方面的积淀,其在新能源领域的竞争力值得期待,内部研发积累可以追溯到5-6年前,2020年和2021年公司已有小批量验证收入,-2年的验证周期来看,从2022年开始,汽零产品将逐步进入批量供货阶段,报表端有望迎来增量,订单层面的持续突破更值得期待。(有关美的集团新能源业务的更多内容,可参考深度报告《美的集团:致未来——工业技术拥抱时代》)传统家电压缩机供应商也在向新能源车压缩机领域渗透,比如海立股份和华意压缩。海立股份子公司海里新能源主营业务为生产和销售车用电动涡旋压缩机(),2020:..10万台,疫情前一年接近20万台,2021年新能源车电动压缩机进入中国市场非自配套前三名;另外海立2021年1月并表海立马瑞利(汽车空调压缩机和汽车空调系统,),2021年海立新能源+%。、同比翻番,且预计2022年将达到18-22万台,、%。此外东方电热也布局了新能源车热管理业务,主要生产电动汽车用PTC电加热器、电动大巴用暖风机、集成控制水暖PTC电加热器等,用于新能源汽车的车厢加热、电池组加热、除霜除雾加热、座椅加热等。,%。综上所述,新能源汽车热管理行业空间巨大,同时,新能源汽车驱动方式的改变和高效制热的要求,推动了电子膨胀阀数量的增加和电动涡旋压缩机的应用,电子膨胀阀方面,三花布局较早、产品力出色、具备组件集成化能力,已占据市场大多数份额,盾安也开始布局类似产品,车企订单已有突破;电动压缩机方面,海信家电完成收购日本三电,目前全球份额10-15%,美的电动压缩机、驱动电机、转向电机等产品也已进入量产阶段,海立股份、华意压缩也有布局。总之,家电企业通过资金、生产、技术等实力,积极布局新能源热管理,未来有望构筑新的成长曲线。

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