2021-2022年汽车热管理行业市场现状与发展前景分析报告.pdf

目录1.新能源车发展带动热管理重视度提升.41.1 新能源车热管理需求升级.41.2 汽车热管理主要技术.5汽车复苏周期景气向上，新能源车高速增长.112.1 经济复苏势头强劲，有望促进汽车消费.112.2 汽车进入复苏周期，新能源车高速增长.12新能源热管理单车价值量提升，促行业规模扩大.153.1 全球汽车市场预期恢复稳增长.153.2 全球新能源汽车市场渗透率将明显上升.163.3 汽车电动化浪潮下，热管理市场规模扩大.17全球竞争格局较稳定，国内企业有望弯道超车.184.1 全球热管理行业市场集中度较高.184.2 国内企业存在弯道超车机会.20重点公司.21风险提示.232.3.4.5.6.插图目录图 1：热泵工作原理.6图 2：PTC 与热泵的分类.7图 3：发动机热管理.8图 4：刀片电池.8图 5：直接液冷系统应用车型宝马i3.9图 6：独立回路液冷系统应用车型江淮iEV7S.10图 7：风冷系统.10图 8：球阀.11图 9：热力膨胀阀.11图 10：季度 GDP 增速.11图 11：三大产业 GDP 增速.11图 12：制造业 PMI 连续 11 个月高于荣枯线.12图 13：2020/3 至 2021/1 的 PMI 走势.12图 14：2020/1-2021/1中国汽车月度销量.13图 15：2018-2020年中国汽车季度销量.13图 16：2001-2020年中国汽车年度销量.14图 17：中国新能源汽车月度销量.14图 18：中国新能源汽车年度销量.14图 19：2020-2025E中国汽车预期销量.15图 20：2020-2025E全球轻型车预期销量.16图 21：中国新能源汽车渗透率.16图 22：新能源汽车热管理系统VS传统汽车热管理系统.17图 23：全球热管理企业2019 年市场份额.19图 24：2016-2020H1三花智控汽零业务收入占比持续上升.21图 25：2016-2020H1银轮股份收入结构.22表格目录表 1：热管理系统的作用.4表 2：不同类型汽车配置的热管理系统.4表 3：汽车空调系统分类.5表 4：电池热管理技术对比.9表 5：各国新能源汽车渗透率目标.17表 6：2025 年汽车热管理预期市场规模.18表 7：汽车热管理国际巨头基本情况.201.1.新能源车发展带动热管理重视度提升新能源车发展带动热管理重视度提升1.11.1 新能源车热管理需求升级新能源车热管理需求升级汽车热管理系统的作用愈发受到重视。早期汽车研究中并没有热管理这个细分领域，与之相关的主要有调节车舱温度的空调系统，帮助发动机降温的冷却系统等等。后来汽车消费者逐渐提高对空调的舒适度要求以及对节能降费的要求，国家也逐渐提高对油耗排放等要求；而且，在汽车电动智能化浪潮下，新能源汽车高速发展，而新能源汽车的续航和安全等问题尤为突出，汽车热管理显得越来越重要，因此未来热管理行业需求的确定性高。表 1：热管理系统的作用汽车热管理是通过对热量的管理来实现车舱升降温及汽车各个系统的正常运行。车舱升降温主要通过汽车空调系统实现，汽车各个系统的正常运行主要通过其他热管理系统来实现。传统汽车和新能源汽车的热管理系统的具体构成具有一定差别，由于新能源汽车正在飞速发展，能够把握新能源汽车热管理系统需求升级机遇的企业，有望实现快速增长。表 2：不同类型汽车配置的热管理系统发动机热管理系统汽车空调系统变速器热管理系统电池热管理系统电机电控热管理系统减速器热管理系统传统汽车纯电动插电式混动（1）传统汽车的热管理系统1、汽车空调系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等，用于车舱升降温。通常利用发动机带动空调压缩机制冷，同时利用发动机余热实现空调制热。2、其他热管理系统主要指发动机和变速器系统的降温，主要包括对发动机、变速箱、机油、润滑油和排气再循环（EGR）的冷却等。（2）新能源汽车的热管理系统1、汽车空调系统除了包括传统的制冷系统，还需要增加PTC 或者热泵等制热零部件用来冬天供暖，因为电动车没有发动机余热可以利用。2、其他热管理系统主要包括电池热管理系统、电机电控及大功率电器件热管理系统、减速器热管理系统。3、插电式混合动力汽车（PHEV）车型还需要配置发动机热管理系统。1.21.2 汽车热管理主要技术汽车热管理主要技术1.2.11.2.1 汽车空调系统汽车空调系统目前汽车中主要安装的是热泵空调和PTC 空调，预期随着热泵空调的技术提升及成本下降，热泵空调会成为未来主流的空调系统。表 3：汽车空调系统分类（1）PTC 空调PTC 是 Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件，简称PTC 热敏电阻。PTC 技术的基本原理是给陶瓷/电阻丝等热材料通电，从而产生热量，给舱内供暖。如果热量不够，可通过增加电阻数量或者加大功率的方式提高产热量。PTC 空调具有恒温发热特性，其原理是 PTC 加热片加电后自热升温使阻值升高进入跃变区，PTC 加热片表面温度将保持恒定值，该温度只与 PTC 加热片的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。PTC 空调中所用的 PTC 陶瓷发热元件，由若干单片并联组合后与波纹铝条经高温胶结组成。该类型 PTC 加热器有热阻小、换热效率高及长期使用功率衰减低的优点，而且安全性能较好，即遇风机故障停转时，PTC 加热器因得不到充分散热，其输入功率会自动急剧下降，此时加热器的表面温度维持在居里温度左右(一般在 250上下)，从而不致产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，安全事故发生的概率较低。PTC 的特点是成本低、结构简单、出热快、受外界环境影响小，因此从入门车到高端车都普遍在使用。PTC 加热器的整体外形轻巧，在整机内装配极为便捷。PTC 空调的不足是明显影响车辆续航。因为它需要耗电发热，所以直接影响车辆续航，随着外界温度降低，PTC 的电阻值随之减小，电流通过电阻产生热量，其制热能效比（COP）最大值不超过 1，也就是说 1kW 电量最多可产生 1kW 热量，试验表明，当冬季行驶时打开暖风，全程至少消耗三分之一电量，功率越大耗能越大，时间越久耗能越大，冬季续航里程会受到极大的影响，这个不足在续航能力较差的新能源汽车上显得尤为明显。（2）热泵空调热泵系统采暖/制冷时，低温低压的气态制冷剂在压缩机内被压缩成高温高压状态后，制冷剂流入内/外部换热器，向车内空气/车外环境放热，变为高压液态，然后流过储液干燥瓶，除去水分和杂质，再经过膨胀阀转变为低温低压气液混合态，最后经过外部/车内换热器从车外/车内吸热变为低温低压气态并进入下一个循环，车内空气流经车内换热器吸热升温/放热降温，实现车内采暖/降温功能。图 1：热泵工作原理热泵式空调系统通过热泵技术实现对汽车内部的制热，其高效的制热能效比符合新能源汽车的发展方向，而且热泵式空调系统的驱动方式是电动压缩机，具有独立的能源提供方式，热泵式空调系统对新能源汽车的运行状况并无明显影响。因为客舱获得的热量=消耗的电能+外界吸进来的热能，那么热能效比 COP（吸收的热能+消耗电能）/消耗电能）一定大于1，让 1kW 电功率能够达到1.5kW 甚至 2kW 的热量。热泵空调的制热效率相对于PTC 空调要高，有较好的前景。热泵空调系可提升整车电能利用效率，改变纯电动汽车在低温环境下续驶里程大幅缩减的现象。其基本原理为利用四通阀使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能对换，从而改变热量的传递方向，来实现制热的目的。由于热泵空调相对高效节能，新能源汽车未来可能采用热泵空调为主。热泵系统可以把热量从温度低的地方搬用到温度高的地方。主要是把外界环境中的热量收集起来，蒸发吸热，液化放热。在夏季，热泵系统把车内的热量搬向车外，达到制冷效果。在冬季制热时，把车外的热量送到车内。比 PTC 节能很多，大约能节省30%-50%的空调功耗。主要的零部件是压缩机、泵体等。图 2：PTC与热泵的分类热泵系统的不足主要有：（1）成本较高，一套热泵系统需要用到压缩机、热泵、阀、管路等，成本会比普通的PTC 系统高很多；（2）热泵在极寒天气下的运行效率较差，通常在10以下便无法正常工作。如果车外温度较低同时空气中含有较多水分，则空气中的水分会在车外表面结霜，结霜后的换热装置就无法从外界环境有效地吸收热量，热泵空调功能失效。1.2.21.2.2 发动机热管理系统发动机热管理系统传统汽车的发动机热管理系统较为成熟，以液冷技术为主，通常与空调热管理系统相连接。传统汽车制热系统主要是利用来自发动机冷却液的热量发动机产生的大量废热可利用给空调采暖。冷却液流经暖风系统中的热交换器，将鼓风机输送进来的空气与发动机冷却液进行热交换，空气被加热后再送入车内。这样既能实现车舱内供热，又能实现发动机的降温。图 3：发动机热管理1.2.31.2.3 电池热管理系统电池热管理系统电池热管理系统的作用是对电池的温度进行监控并根据需要主动控制电池温度。电池所处环境的温度决定了电池的性能，若温度过高会造成电池寿命缩减甚至引发安全问题，若温度过低会造成电池放电能力变弱，电池使用时间减少。因此，需要对电池进行热管理，首先测量确定电池的最优工作温度范围，然后计算电池热场及对工作期间温度预测，根据这些信息选择电池组的传热介质和设计散热结构，使得电池工作期间的温度保持在最优范围内。比如刀片电池采用创新的电池热管理方式，刀片电池的液冷板布置在电芯上方，同时在电芯与电芯之间设计了导热层，这种方案的热交换面积比传统方型电芯大很多，能够有效的将电芯的热量传递给水冷板，使得刀片电池的热管理效果较为优异。图 4：刀片电池电池热管理系统按照技术类型划分为液冷系统（包括直接液冷系统和独立回路液冷系统）、风冷系统和相变材料系统，其中相变材料目前尚处于研究阶段。表 4：电池热管理技术对比（1）液冷是主流的技术路线，未来有望保持主要地位液冷系统按照技术不同，可以分为直接液冷系统和独立回路液冷系统。直接液冷系统将电池包内部的板式蒸发器通入制冷剂R134a，并接入空调制冷剂回路，利用蒸发吸热，从而达到带走电池包热量的作用。使用该系统的代表车型有宝马i3、奥迪 A6、奔驰 S400 等。图 5：直接液冷系统应用车型宝马i3独立回路液冷系统中电池设计有独立的冷却剂（水乙二醇）回路，当电池温度较低时（38-45），通过低温散热器进行冷却；当电池温度较高时（45以上），系统会通过电池冷却器 Chiller 与空调制冷剂回路进行热交换完成冷却；而当电池温度过低时，回路上的加热器如 PTC 加热器开始工作对电池加热。使用该系统的代表车型有江淮iEV7S、比亚迪宋、雪佛兰Bolt 等。