新能源汽车热管理行业专题报告：主被动协同助力行业发展.docx

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1、新能源汽车热管理行业专题报告：主被动协同助力行业发展1. 新能源车热管理难度提升，热泵系统自主可控汽车热管理：空调+动力总成热管理燃油车热管理：1）空调；2）发动机冷却；3）变速箱冷却。 电动车热管理：1）空调；2）电池冷却及加热；3）电机电控冷却。如果是PHEV车型，则是燃油车+纯电车的集成。技术原理差异：电动车更加复杂燃油车热管理：1）乘员舱制冷空调冷媒；2）乘员舱制热发动机余热；2）发动机冷却冷却水；3）变速箱 冷却冷却油。 电动车热管理：1）乘员舱制冷空调冷媒；2）乘员舱制热PTC或空调制热（热泵）；3）动力电池冷却冷却 水；4）动力电池加热PTC或电机余热；5）电机冷却水冷/油冷。电

2、池快充对热管理提出更高的要求快充下电池发热量增大，对热管理需求提升。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。液冷是动力电池主要冷却方式液冷是动力电池冷却的主流技术，其冷却速度更快、换热系数更高。相比其他两种冷却方式，液冷式能够更快更高效地 进行冷却，并且体积变化小，可以最低限度影响电池的正常使用，提高电池的使用寿命。但是液冷式对密封要求高、结 构较为复杂，因此成本较高，下一步的降本提效尤为重要。液冷方式主要以液冷板的形式放置于两电芯之间。宁德时代麒麟电池对热管理需求提升宁德时代麒麟电池提升液冷板需求量。首席科学家吴凯在2022世界动

3、力电池大会“云上宜宾”高端对话活动上表示， 麒麟电池在两块电芯的中间加装液冷板，使相邻两块电芯的热传导降低、提升安全性。传统电池液冷板采用整板结构，置 于电池组下方，麒麟电池采用的全新布局方式将大幅提升单车液冷板用量。热泵空调逐步取代纯PTC，提升续航里程热泵比PTC能耗更低，提升电动车续航里程。PTC加热采用PTC加热丝将电力转化为热量，再由鼓风机将热风送进乘员舱， 低温制热效果好，但电能消耗高。热泵加热通过冷媒在车外通过换热器吸热，并将热量带入车内的方式给车内供暖，相比 于PTC加热方式，电能消耗低，可大幅提升电动车续航里程，但其在低温环境下制热效果较差。热泵空调逐步取代纯PTC，续航里程

4、提升14%热泵比PTC能耗更低，提升电动车续航里程。以Model3为例，相比于PTC加热方式，热泵空调的百公里平均电耗降低2.2- 2.5kwh，假设电池容量为50kWh，可增加约35km的续航里程，提升幅度为14%。推广：特斯拉高效集成热泵特斯拉热管理经历4代技术方案，2020年在Model Y上搭载的第四代热泵系统是全球电动车最先进的技术方案，采用“八 通阀”的高度集成化方案，充分利用热能。已成为行业标杆。特斯拉第一代热管理：包含电机回路、电池回路、HVAC回路和空调回路。电机回路上布置有驱动电机、电子控制单元等； 电池回路有动力电池、热交换器等；HVAC回路有散热器、高压PTC等；空调系

5、统采用传统单蒸发器空调。特斯拉第二代热管理：空调系统仍然采用传统空调，采用双蒸发器结构，取消了HVAC冷却回路；电机回路相较于第1代 系统，增加了与电池回路相耦合的四通阀结构，另外对冷却部件有所调整，增加了车载充电机的冷却。2. 主动管理：冷却回路价值量提升，液冷板/铝材/胶管企业受益液冷板：产品类型多样化，钎焊工艺壁垒高前景广阔液冷板可分为埋管式和一体式两种。埋管工艺在铝板中埋铜管形成水道散热；一体冷板直接在铝板中铣槽，并盖板焊接形 成通道。一体式液冷板生产效率高、散热性能好，主要应用于动力电池热管理领域。一体冷板中冲压式占据主流，钎焊工艺性能好、壁垒高。一体式液冷板可分为口琴管式、吹胀式、

6、冲压式等，成型过程需 要焊接工艺对底板与盖板封焊，钎焊工艺在结构、散热性能、可靠性方面优势明显。产业链：中游制造环节包括铝热传输材料和液冷板厂商液冷板产业链环节：1）上游为铝、铜等大宗商品；2）中游包括铝热传输材料企业和液冷板制造商；3）下游为动力电池 厂和整车制造企业。行业格局：2020年国内TOP3市占率超85%行业玩家包括以温控零配件起家的热管理头部企业（三花智控等）、基于技术互通性进行业务拓展的厂商（纳百川等）及 跨界企业（科创新源、飞荣达等）。2020年我国液冷板市占率TOP3企业依次为三花智控、银轮股份和纳百川。科创新源：控股瑞泰克，液冷板已获核心大客户订单公司在通信及电力用防水密

7、封绝缘防火高分子材料领域竞争优势明显，客户覆盖华为、中兴、三大运营商。2020年底，通过 收购瑞泰克（55%）将业务拓展至新能源热管理领域。 2021年，冷凝器、蒸发器等家电用热管理产品构成瑞泰克主要收入来源，钎焊液冷板产线产品获得宁德时代多个项目定点， 预计2022年将逐步批量交付。飞荣达：热管理业务逐渐成为公司主要收入来源公司1993年成立，业务逐步由电子辅料产品过渡到电磁屏蔽材料、导热散热材料、防护功能材料和基站天线及相关器件， 2021年热管理材料及器件营收占比达36.38%，成为第一大收入来源。公司热管理产品种类齐全，包括导散热模组、热管、液冷板等，新能源汽车类客户包括特斯拉、广汽、

8、北汽、中车、一汽奔 腾、一汽红旗、东风日产、宁德时代、国轩及孚能等。格局：竞争激烈，资金、技术、客户认证是主要壁垒国内铝板带箔生产企业较多，主要有格朗吉斯、华峰铝业、银邦股份、奥科宁克、江苏常铝、江苏鼎胜、河南明泰等，整体规模偏小，低端产品的行业门槛较低，竞争相对激烈； 由于生产线建设过程中需要投入大量的资金引进先进生产设备，在设备购买后还需要半年以上的时间进行车间内设备联合 调试、安装，对企业的资金实力要求较高；铝轧制行业对技术和生产经验积累的要求较高，高端产品需要精准的金属成分配比等技术参数，中小企业难以进入，整体 产能不足。汽车胶管：汽车产业的重要组成部分简介：用于冷却系统、燃油系统、制

9、冷系统、动力系统、制动系统、转向系统和空调系统等的橡胶软管，传输燃油、润滑 油、制冷剂和水，帮助汽车各子系统实现其功能。特性：橡胶管路以其可自由弯曲性、多次屈挠性和柔软变形性，区别于各类金属和非金属管材，无可取代。新能源汽车带来胶管市场增量新能源汽车取消了燃油系统，但加强了冷却系统，冷却系统更复杂、更总成化，使用的材料更加环保化，单车价值更高。其他管路系统，比如制动系统、空调系统、天窗系统、车身附件系统等相关管路必不可少，因此新能源车型所使用的管路 不仅没有减少，反而还有所增加。据川环科技投资者交流公告，大部分新能源汽车所使用的管路价值是传统燃油车的2-3倍。格局和壁垒：国内企业逐步发力，技术

10、研发成关键燃油车时代外资企业占据大部分高端汽车胶管市场份额。本土汽配商有望借能源车弯道超车：普通车用胶管处于供大于求的局面，同质化严重，以低价充斥市场，竞争处于白热化 ，国内企业打破技术垄断，逐步提升国内汽车胶管行业整体水平。核心壁垒为技术壁垒：1）环保政策要求胶管材料复合化、轻量化和绿色循环利用，以及胶管制造工艺智能化；2）整车项 目要求关键产品供应商具备更高研发水平。3. 被动安全：防火隔热材料释放潜力，胶类产品打开市场空间电池结构革新由面到点，安全性能突出不同电池管理系统硬件排布安全性存在差异。电池管理系统（BMS）主要包括硬件、底层软件和应用层软件三部分，其 硬件拓扑结构分为集中式和分

11、布式两种。集中式将所有部件集中到一块板上，芯片间通过菊花链通讯，通道利用效率高、 节约成本，但易存在热风险；分布式将板分为主板和从板，通道利用率稍低，但可靠性、灵活度、散热性能较强。电芯、模组系统结构不断优化，提升电池包密度、热管理效率。模组动力电池包技术（CTP），电芯直接集成为电池包， 主要分为完全无模组方案、大模组代替小模组方案。此外，CTC技术将电芯直接集成在底盘上，将车与电芯融为一体，进 一步降低制造成本、提升能量密度。圆柱形、方形电芯使用铝壳，软包的铝塑膜更轻能量密度高。圆形电芯工艺成熟，一般单体容量小于软包电芯和方形电芯 ，且圆柱电芯几乎没有膨胀率，不容易引起热失控。软包电池和方

12、形电池在发热时肿胀面积大，会直接相互挤压，因此往 往电芯间加有缓冲材料。软包电池虽然容易鼓包，但是其铝塑膜膨胀破裂后会放气，不容易引起热失控。隔热、泄压、散热方式防止热扩散为平衡电池效率与热安全保护，需防止单体热扩散。为了提高能量密度而使用高镍三元正极材料时，锂离子易形成锂枝晶 刺穿内部隔膜导致短路，同时由于材料间键强不同，随镍含量的增加电池热稳定性下降。因此为了防止让电池单体自燃扩 散至整个动力电池包，一般厂商通过控制影响（如隔热）和保持温度（如泄压、散热）两方面解决。不同电芯使用的防火隔热材料不同。目前三元电池系统中主要在采用的防火隔热材料主要有气凝胶、隔离板、隔热泡棉、 热陶瓷。由于不同

13、形状电芯的膨胀率、比表面积、热失控难易程度不同，不同公司采用不同防火隔热材料进行隔热处理。液冷模式下，导热胶则具有重要的辅助作用导热系数越高的导热胶对降低电池的温升和温差越明显，电池温度分 布也越均衡。由于动力电池电芯的最佳工作温度带很窄，一般为20-40之间，导热 胶的热量传导可以有效降低电芯温度和电芯间的温差，对于维护电池 热管理系统的正常运行具有非常显著的效用。气凝胶是目前最佳的保温隔热材料气凝胶是一种隔热性能优异的固体材料，具有高比表面积、纳米级无穷多孔洞、低密度等特殊的微观结构，其隔热原理 为：1）延长热传导路线，使得固体热传导的能力下降到接近最低极限。2）零对流效应，使得材料处于近似真空状态。 3）阻挡热辐射，在 400以上使用时，需要加入遮光剂来增强气凝胶对高温红外线辐射的抵抗。气凝胶根据其材质的不同分为多种，碳化物、氧化物、金属、非氧化物、半导体等多种材料都可以制作成气凝胶，各种 气凝胶结构、性质不同。其中SiO2气凝胶研发、应用最早，高温耐受能力为600800，可以耐受住电池包短路造成的 高温能量瞬间冲击，为驾乘人员逃离争取时间。但是其温度耐受仍存在一定缺陷，目前氮化物气凝胶、碳化物气凝胶正 处于研发阶段，未来极有潜力应用到电池隔热领域中。报告节选：