汽车行业深度报告热管理系统：整车之“守门员”新能源启增量-20190927-中信建投-33页 (2).pdf

请参阅最后一页的重要声明 证券研究报告行业深度报告证券研究报告行业深度报告 热管理系统：整车之“守门员”，新能源启增量热管理系统：整车之“守门员”，新能源启增量整车热管理需求催生热管理系统 整车热管理需求催生热管理系统 热管理的作用是通过不同形式的热交换对整车的不同部分进行温域控制、形成合理温度场，以主导/协助满足整车安全性、经济性和乘员舒适性等需求。对燃油汽车而言，发动机处于工作状态时是核心产热部件，其不同工况下的温度场分布直接影响整车热效率和工作寿命；发动机附属系统、减排系统等也都有合理温度范围需求。对新能源汽车而言，在较高的实际温度下使用或存放直接影响动力电池的使用寿命甚至安全性；在较低温度下使用也影响动力电池的输出能力、充电能力和安全性。乘员舱的物理尺寸和温度分布严重影响驾驶、乘坐体验。通常情况下，不同季节时人对体感温度的可接受区间有合适范围。行车环境下增减衣物调节空间有限，通过空调等手段进行乘员舱热管理重要性进一步增加。发动机及附属系统、三电系统、空调系统热管理各司其职 发动机及附属系统、三电系统、空调系统热管理各司其职 热管理系统所采用的零部件包括各类泵、阀、工质容器、热交换器、压缩机、管路、散热器等，分别按需应用于发动机及附属系统、以动力电池为首的三电系统、空调系统。发动机热管理子系统主要包括由散热器、冷却风扇、节温器、水泵、膨胀水箱、冷却液管路、等；三电热管理子系统主要包括电池冷却器、电子膨胀阀、电子水泵等；汽车空调子系统主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管路、空调箱及控制系统等。对整车进行高效全局热管理也已有相当进展。新能源汽车大趋势为热管理提供价值增量 新能源汽车大趋势为热管理提供价值增量 新能源汽车热管理系统的单车价值量显著高于燃油汽车。我国乃至全球新能源汽车产销总体保持高增速，产品使用体验不断提升。但长续航里程、高电池系统能量密度、快充等新能源汽车产品发展趋势的代价就是电池材料、单体和电池包对温控要求（温度均值-温度范围要求）的提高。只要新能源汽车是产业趋势，且用户对其还有续航里程、快充能力和动力性的高需求，新能源汽车产业中热管理系统的关键地位就会得到保持甚至强化。面对国际龙头，自主企业待市场突破 面对国际龙头，自主企业待市场突破 国际热管理零部件/系统供应商龙头包括日本电装、法国法雷奥、德国马勒、韩国翰昂，2018 年 CR4 市占率 55%；自主企业包括三花智控、银轮股份、松芝股份、奥特佳、飞龙股份等，自主企业在综合技术实力方面不及国际巨头，在成本方面不同程度占有一定优势。自主企业有望在新能源汽车高增速、热管理系统高价值量、成本控制重要性提升的多重因素作用下受益。维持维持 买入买入余海坤余海坤 010-86451002 执业证书编号：S1440518030002 陶亦然陶亦然 010-85156397 执业证书编号：S1440518060002 发布日期：2019 年 09 月 27 日 市场表现市场表现 相关研究报告相关研究报告-14%-4%6%16%26%36%2018/9/272018/10/272018/11/272018/12/272019/1/272019/2/272019/3/272019/4/272019/5/272019/6/272019/7/272019/8/27汽车上证指数汽车 汽车 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 目录目录 一、热管理需求催生热管理系统.1 1、热管理对整车安全和用能经济性重要性强.1 2、热管理影响乘员舱温度和乘员舒适程度.5 二、热管理系统，各司其职.6 1、发动机热管理、三电热管理、空调系统按需配置.6 2、发动机及附属系统的热管理.7 3、三电系统的热管理.9 4、空调系统.12 5、全局热管理：统筹控温，精巧高效.14 三、新能源汽车提供价值增量，热管理待一飞冲天.16 1、新能源汽车销量增速总体迅猛，纯电动乘用车主体地位确立.16 2、补贴逐步退坡“双积分”征求意见，新能源汽车长期规模有保证.17 3、纯电动乘用车长续航、高能量密度化进行时.20 4、热管理重要性提升，真增量市场待逐步开启.21 四、相关上市公司：面对国际巨头，自主待突破.25 1、国际巨头寡头垄断.25 2、自主企业待逐步突破.25 投资评价和建议.27 风险分析.27 图表目录图表目录 图表 1：热交换机理：传导、对流和辐射.1 图表 2：发动机温度场模拟示意图.2 图表 3：排气歧管、涡轮增压器壳体材料性能对比.2 图表 4：不同储存温度下长寿命锂离子电池的剩余容量-储存时间.3 图表 5：高温存储前后 NCM811-石墨电池的石墨负极内过渡金属含量.3 图表 6：内短路引发的动力电池热失控.4 图表 7：氧扩散引发的动力电池热失控.4 图表 8：动力电池能量-温度特性示意.4 图表 9：动力电池阻抗-温度特性示意.4 图表 10：某永磁同步电机运行温度-时间曲线.5 图表 11：同一永磁同步电机输出扭矩-时间曲线.5 图表 12：体感温度-季节舒适度关系.5 图表 13：暴晒升温对乘员舱（前部）温度的影响.5 图表 14：制冷降温对乘员舱（前部）温度的影响.5 图表 15：燃油车辆冷却系统方案示意.6 图表 16：混合动力车辆冷却系统方案示意.7 图表 17：发动机冷却液的大循环和小循环.8 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表 18：吉利 7DCT 330 变速箱及配套油泵、油冷器.8 图表 19：增压中冷；EGR 冷却原理示意.9 图表 20：电池包的被动风冷/加热模式对比.9 图表 21：起亚 soul 电池包风冷系统.9 图表 22：比亚迪秦 pro 电池液冷管路.10 图表 23：广汽 Aion S 电池包热管理系统.10 图表 24：直冷系统架构示意图.10 图表 25：宝马 i3 电池包及冷却系统.10 图表 26：吉利帝豪 EV 高压组件冷却系统示意.11 图表 27：宝马 X1 xDrive 25Le 高压组件冷却系统示意.11 图表 28：汽车空调制冷循环示意图.12 图表 29：PTC 加热原理.13 图表 30：热泵空调典型工作原理.13 图表 31：上汽荣威 Ei5 热泵空调示意图.14 图表 32：上汽荣威 Ei5 热泵空调功耗对比.14 图表 33：大陆综合热管理系统使用的五向阀.14 图表 34：大陆综合热管理系统使用的无级水泵.14 图表 35：大陆综合热管理系统效果示意图.15 图表 36：马勒综合热管理系统效果示意图.15 图表 37：我国历年新能源汽车销量和产品类型.16 图表 38：我国历年新能源汽车销量结构.16 图表 39：2019 年上半年我国新能源乘用车销量.17 图表 40：2019 年上半年我国新能源乘用车销量结构.17 图表 41：2018-2019 年我国纯电乘用车补贴标准（系数-倍；金额-万元）.17 图表 42：2021-2023 年“双积分”政策（征求意见稿）对油耗目标值的规定.18 图表 43：2021-2023 年“双积分”政策（征求意见稿）对标准车型新能源积分上限的规定.19 图表 44：2015-2018 年纯电动乘用车销量结构演变.20 图表 45：2019 年上半年纯电动乘用车销量结构演变.20 图表 46：2019 年上半年我国新能源乘用车销量前 10 车型.20 图表 47：进入目录的纯电动乘用车工况续航分布.21 图表 48：进入目录的纯电动乘用车系统能量密度分布.21 图表 49：NMC 三元材料中金属离子作用.22 图表 50：典型 NMC 三元材料的容量和热稳定性.22 图表 51：不同放电倍率下电池中心稳态温度.22 图表 52：不同放电倍率下电池中心温度变化.22 图表 53：起火的特斯拉 Model S.23 图表 54：起火的蔚来 ES8.23 图表 55：2025 年中低端车型家用理论综合成本估计.23 图表 56：热管理国际巨头零部件公司简况.25 图表 57：热管理领域 2018 年全球 CR4 市占率.25 图表 58：电动压缩机和电池热管理部件.25 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表 59：自主热管理零部件公司简况.26 图表 60：四通换向阀.26 图表 61：EGR 冷却器.26 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 1 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 一、一、热管理需求催生热管理系统热管理需求催生热管理系统 无论对于燃油车型还是新能源车型，热管理的作用都可以归纳为通过不同形式的热交换对整车的不同部分进行温域控制、形成合理温度场，以主导/协助满足整车安全性、经济性和乘员舒适性等需求。温度场的形成和变化有赖于热的三种交换机理：传导、对流和辐射。其中，热传导对应直接接触的物体物质微元运动速度的均一化；对流对应流体内部物质微元的宏观运动与速度均一化；辐射对应绝对温度引起的电磁波发射。三者的客观效果均为热量从高温物体/部分向低温物体/部分转移。图表图表1：热交换热交换机理机理：传导、对流和辐射：传导、对流和辐射 资料来源：公开资料整理，中信建投证券研究发展部 1、热、热管理管理对整车安全对整车安全和用能经济性和用能经济性重要性强重要性强 对燃油汽车而言，发动机处于工作状态时是核心产热部件。其不同工况下的温度场分布直接影响整车热效率和工作寿命。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 2 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表2：发动机温度场模拟示意图发动机温度场模拟示意图 资料来源:公开资料整理，中信建投证券研究发展部 除发动机本身外，和发动机临近、有显著热交换关系的排气歧管、涡轮增压器等动力系统零部件的相应受热程度较高，如超过设计上限则零部件寿命、强度、配合间隙等多因素可能受到影响。故除选择耐热程度更高的材料体系外，也需热管理零部件保证相应工作温度不超过设计上限；部分减排零部件也有较精确工作温度范围需求。图表图表3：排气歧管、涡轮增压器壳体材料性能对比排气歧管、涡轮增压器壳体材料性能对比 材料材料 工作温度（）工作温度（）其他性能其他性能 灰铁 540 良好的主要工艺性能、较低的力学性能 球铁 650 良好的铸造工艺性能、力学性能以及抗氧化性能，抗疲劳强度高于灰铁，制造成本低 高硅钼球铁/蠕铁 870 良好的高温力学性能、高温稳定性和抗氧化性 高镍球铁 925 常温性能高，有很好的抗热冲击和抗蠕变性、耐蚀性及高温抗氧化性，铸造难度较高，技术附加值大 奥氏体不锈钢 1050 具有很高的抗蠕变强度和良好的抵抗温度变化性能，对铸造、焊接技术要求高，制造成本较高 资料来源：汽车发动机排气歧管材料、成型及其发展，汽车涡轮增压器壳体的材料应用和发展，中信建投证券研究发展部 燃油车辆的发动机及附属系统在适宜温度下工作有利于保证热效率、实现较高的燃油经济性。另外，车内汽车电子器件、管路和线束等含高分子基材零部件也可能受到产热部件的热辐射影响，相应工作温度也需要得到保证。对新能源汽车而言，动力电池单体对工作温域的要求更苛刻。在较高的实际温度下使用或存放直接影响动力电池的使用寿命。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 3 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表4：不同储存温度下长寿命锂离子电池的剩余容量不同储存温度下长寿命锂离子电池的剩余容量-储存时间储存时间 资料来源：NASA，中信建投证券研究发展部 较高温度下使用和存放对电池寿命的影响多因为电解液和正极副反应加剧，正极元素溶出增加，正极表面形貌劣化、惰性相形成等。图表图表5：高温存储前后高温存储前后 NCM811-石墨电池的石墨负极内过渡金属含量石墨电池的石墨负极内过渡金属含量 资料来源：中国知网，中信建投证券研究发展部 较高温度下使用或存放对动力电池寿命的影响既包括可部分缓解的动力学因素，也包括无法有效缓解的热力学因素。进行有效温控是事实上合理的工程技术选择。温度过高意味着动力电池的热滥用，可能诱发电池正极产氧、隔膜热收缩、电解液稳定性下降等不良后果，最终引发电池起火等重大安全事故；另外，由内短路引发的动力电池热失控也收到散热条件的影响。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 4 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表6：内短路引发的内短路引发的动力电池动力电池热失控热失控 图表图表7：氧扩散引发的动力电池热失控氧扩散引发的动力电池热失控 资料来源：中国知网，中信建投证券研究发展部 资料来源：Web of science,中信建投证券研究发展部 除了过热之外，环境温度偏低也阻碍了动力电池性能的正常发挥：可用能量衰减、离子电导下降、极化内阻增加等因素降低续航里程、增加百公里电耗，严重影响新能源汽车的驾驶体验；低温下充电更易造成负极析锂，造成安全隐患。所以，动力电池及对应新能源汽车对加热、制冷两方面热调节都有迫切的实际需求，以提高安全性、延长使用寿命。图表图表8：动力电池能量动力电池能量-温度特性示意温度特性示意 图表图表9：动力电池阻抗动力电池阻抗-温度特性示意温度特性示意 资料来源：Web of science,中信建投证券研究发展部 资料来源：Web of science,中信建投证券研究发展部 除动力电池外，新能源汽车的电机、电控系统等同样有产热、散热需求。如永磁同步电机中的永磁体在高温工作时不同程度存在不可逆退磁现象，影响功率扭矩输出等。故电机、电控系统的相应工作温度也需要热管理加以保证。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 5 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表10：某永磁同步电机运行温度某永磁同步电机运行温度-时间曲线时间曲线 图表图表11：同一永磁同步电机输出扭矩同一永磁同步电机输出扭矩-时间曲线时间曲线 资料来源：中国知网，中信建投证券研究发展部 资料来源：中国知网，中信建投证券研究发展部 2、热管理、热管理影响影响乘员舱温度和乘员舒适程度乘员舱温度和乘员舒适程度 乘员舱的物理尺寸和温度分布严重影响驾驶、乘坐体验。通常情况下，不同季节时人对体感温度的可接受区间有合适范围。行车环境下增减衣物调节空间有限，通过空调等手段进行乘员舱热管理重要性进一步增加；另外，较低温度行车可能也面临挡风玻璃结露、凝霜等情况阻碍视线，同样需要热管理系统进行除霜除雾。图表图表12：体感温度体感温度-季节舒适度关系季节舒适度关系 体感温度体感温度 冬季体感舒适度冬季体感舒适度 夏季体感舒适度夏季体感舒适度 13-18oC 凉爽，较舒适 寒冷，不舒适 18-23oC 舒适 微冷，可接受 23-29oC 温暖偏热 舒适 29-33oC 暖热，不舒适 热，不舒适 资料来源：公开资料整理，中信建投证券研究发展部 除乘员舱体感温度均值外，不同身体区域的体感温度还应尽量接近，且环境温度变化时热管理系统的温度调节速率也影响驾驶体验。如某造车新势力产品受限于整车带电量建议冬天乘员仅使用座椅加热功能而不开空调，实际上恶化了用户体验。图表图表13：暴晒升温对乘员舱（前部）温度暴晒升温对乘员舱（前部）温度的的影响影响 图表图表14：制冷降温对乘员舱（前部）温度的影响制冷降温对乘员舱（前部）温度的影响 资料来源：中国知网，中信建投证券研究发展部 资料来源：中国知网，中信建投证券研究发展部 综上所述，整车不同位置的温度分布影响安全性、经济性和乘员舒适性；热管理对整车而言作用关键。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 6 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 二、热管理系统，二、热管理系统，各司其职各司其职 1、发动机、发动机热管理热管理、三电、三电热管理热管理、空调、空调系统系统按需配置按需配置 汽车热管理系统是汽车上用于调节零部件工作温度环境和座舱温度环境的零部件的集合。热管理系统所采用的零部件包括各类泵、阀、工质容器、热交换器、压缩机、管路、散热器等，分别按需应用于发动机及附属系统、以动力电池为首的三电系统、空调系统。传统车辆方面，燃油车辆需要发动机及附属系统热管理、空调热管理。图表图表15：燃油车辆冷却系统方案示意燃油车辆冷却系统方案示意 资料来源:文津汽车研究，中信建投证券研究发展部 新能源汽车方面，纯电动车辆需要三电系统热管理、空调热管理；插混车辆同时需要发动机及附属系统热管理、三电系统热管理和空调热管理。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 7 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表16：混合动力车辆冷却系统方案示意混合动力车辆冷却系统方案示意 资料来源:文津汽车研究，中信建投证券研究发展部 2、发动机及附属系统、发动机及附属系统的的热管理热管理 发动机及附属系统的热管理目的是对发动机、变速箱、增压系统、起减排作用的排气再循环（EGR）等部分进行温度控制。发动机热管理子系统一般由散热器、冷却风扇、节温器、水泵（自然吸气可用机械泵，涡轮增压需用电子泵）、膨胀水箱（或储液罐）、冷却液管路、气缸体和气缸盖中的水套及其他附属装置等组成。当发动机温度较低时，冷却液只在发动机内部循环，而不通过冷却器散热，以便发动机快速升温达到工作温度。冷却液只在发动机内部循环辅助发动机均衡受热的工作状态称为小循环（冷车循环）。当发动机温度较高时，起发动机冷却液控制作用的节温器打开，使得原本只在发动机内部循环的冷却系统与发动机外部的冷却系统相通。此时发动机内部的高温冷却液会流经水箱，经风扇散热降温后再进入吸热工况保证发动机正常工作。这种冷却液在冷却器和发动机之间不断循环流动均衡降温的工作状态称为大循环（正常循环）。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 8 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表17：发动机冷却液的大循环和小循环发动机冷却液的大循环和小循环 资料来源：公开资料整理，中信建投证券研究发展部 变速箱多通过油泵循环润滑油、油冷器吸收交换润滑油热量并与外界换热实现冷却效果。图表图表18：吉利吉利 7DCT 330 变速箱及配套油泵、油冷器变速箱及配套油泵、油冷器 资料来源：汽车之家，中信建投证券研究发展部 增压中冷、EGR 冷却器等的原理也类似，通过不同类型的工质循环换热实现冷却效果。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 9 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表19：增压中冷；增压中冷；EGR 冷却原理示意冷却原理示意 资料来源：爱卡汽车，中信建投证券研究发展部 3、三电系统的热管理、三电系统的热管理 新能源汽车和传统燃油车的本质区别就是电池、电机、电控组成的三电系统和动力电池的温度控制是三电系统热管理的核心。根据工质的不同类型，动力电池包的冷却（温控）主要包括自然冷却、风冷、液冷、直冷、相变材料冷却（研究中）等。主要的零部件是电池冷却器、电子膨胀阀、电子水泵等。自然冷却不借助工质，单纯依靠外界环境进行电池包冷却。风冷包括被动风冷和主动风冷：被动风冷通常直接使用外部空气/乘员舱空气作为工质；主动风冷则是对外部空气进行空调预热或预冷后再进入电池系统和电池包热交换。自然冷却、风冷的系统结构简单、成本低，但控温效果（规模、均匀性）有限，对大电池包的适应性相对较弱。图表图表20：电池包的电池包的被动风冷被动风冷/加热加热模式对比模式对比 图表图表21：起亚起亚 soul 电池包风冷系统电池包风冷系统 资料来源：NREL，中信建投证券研究发展部 资料来源：起亚，汽车人，中信建投证券研究发展部 液冷是纯电动车型的主要电池热管理技术手段：电池包内附带相对独立的水-乙二醇工质回路，当电池温度和室温接近或稍高时由低温散热器进行电池包冷却（风扇吹冷却管路的冷却液）；当电池温度较高时空调制冷剂2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 10 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 回路介入工作，和电池冷却器进行热交换以实现较高的散热效果；另外回路上还有 PTC 可加热工质以实现电池包的预热需求。总体而言液冷是大多数纯电动车型的最佳选择。图表图表22：比亚迪秦比亚迪秦 pro 电池液冷管路电池液冷管路 图表图表23：广汽广汽 Aion S 电池包电池包热管理系统热管理系统 资料来源：高工锂电，中信建投证券研究发展部 资料来源：汽车之家，中信建投证券研究发展部 直冷意即将蒸发器插入电池包构建和空调系统一体的回路“直接”利用空调系统的工质实现蒸发吸热实现电池包的冷却效果。其冷却效率较高、结构紧凑，有利于缩小电池包体积。图表图表24：直冷系统架构示意图直冷系统架构示意图 图表图表25：宝马宝马 i3 电池包及冷却系统电池包及冷却系统 资料来源：公开资料整理，中信建投证券研究发展部 资料来源：电子发烧友，中信建投证券研究发展部 相变材料冷却利用相变温度和电池工作温度接近的相变材料作为冷源，相变过程中吸热原理上可以保证电池在较长时间内维持恒温。纯电动车辆驱动电机、电控、车载充电机等高压组件（除动力电池外）的冷却系统主要依靠水泵带动冷却液在冷却管道中循环流动，通过在散热器的热交换过程，由冷却液带走电机、电控、车载充电机等产生的热量。为使散热器热量释放更高效，通常需要散热器后方设置风扇。2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 11 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 图表图表26：吉利帝豪吉利帝豪 EV 高压组件冷却系统示意高压组件冷却系统示意 资料来源:精通维修，中信建投证券研究发展部 插混车辆需同时冷却发动机和高压系统，故高压组件需要单独的冷却回路。图表图表27：宝马宝马 X1 xDrive 25Le 高压组件冷却系统示意高压组件冷却系统示意 资料来源：精通维修，中信建投证券研究发展部 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 12 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 4、空调系统、空调系统 空调系统需要同时具备制冷和制热功能。其主要零部件包括压缩机（机械式、电动式）、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管路、风道、空调箱总成及控制系统等。燃油车辆、新能源车辆空调系统在制冷循环的工作原理相同：高温高压的制冷剂（工质）气体从压缩机排出后，经排气管进入车外热交换器（冷凝器）。冷却风扇送风冷却制冷剂，将制冷剂中的大量热量散发到车厢外的空气中。散热后的制冷剂冷凝成高压中温的制冷剂液体，然后进入起吸湿和过滤作用的储液干燥器中，再接着经膨胀阀到达车内热交换器（蒸发器）。这时制冷剂为低温、低压液体（含部分气相），极易通过蒸发器吸收车厢内的热量后气化并回到压缩机。在一个标准循环过程中，工质温度、压力、物相实现循环，压缩机耗电做功，车厢得到冷却，外界环境同步吸热。图表图表28：汽车空调制冷循环汽车空调制冷循环示意图示意图 资料来源：汽车之家，中信建投证券研究发展部 燃油车辆、新能源车辆在制热方面的原理有所不同。燃油车辆发动机热效率上限仅约 40%，工作过程中有大量余热产生。所以其空调备有暖风热交换器，可吸收发动机冷却水的热量并为乘员舱供暖。此过程无需额外耗能。新能源车辆无发动机余热供利用，故为乘员舱加热需要额外的热源。相应的新能源汽车空调也分为 PTC 制热空调和热泵空调两种。PTC 空调基本结构和燃油车辆空调类似，但其制热的核心零部件是 PTC（Positive Temperature Coefficient）正温度系数热敏电阻。PTC 具有恒温加热特性，该温度只与 PTC 热敏电阻的居里温度和外加电压有关,而与环境温度相关性很小。PTC 加热元件无明火、热转换率高、自然寿命长，但其热转换率有理论上限 100%，对新2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 13 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 能源汽车而言开启 PTC 空调制热则意味着电耗大幅增加，影响整车续航，影响幅度通常可达 30%-40%工况续航。图表图表29：PTC 加热原理加热原理 资料来源:公开资料整理，中信建投证券研究发展部 热泵空调的基本结构则比燃油车辆空调、使用单一 PTC 加热的新能源汽车空调复杂，其复杂度体现在需要四通阀和更复杂的管路系统实现工质运行方向可逆的特点。热泵空调在制热状态下，低温低压的工质气体经压缩机压缩为高温高压气体，通过四通阀流入车内热交换器（冷凝器），对车内放热后冷凝至液相。工质液体经膨胀阀降压，再经由车外热交换器（蒸发器）吸热全部蒸发为气相，再次通过四通阀进入压缩机。在一个标准循环过程中，工质温度、压力、物相实现循环，压缩机耗电做功，车厢得到加热，外界环境同步放热。部分热泵空调也配备 PTC 辅热。图表图表30：热泵空调典型工作原理热泵空调典型工作原理 资料来源：一览众车，中信建投证券研究发展部 热泵空调制热，在外界环境非极低温度的条件下，可以实现大大高于 1（通常在 2 或以上）的热电比。如2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 14 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 荣威 Ei5 采用的热泵空调在室外-7 度、乘员舱内 20 度环境下可比使用 PTC 空调增加续航约 15km，缓解用户的“里程焦虑”现象。图表图表31：上汽荣威上汽荣威 Ei5 热泵空调示意图热泵空调示意图 图表图表32：上汽荣威上汽荣威 Ei5 热泵空调功耗对比热泵空调功耗对比 资料来源：第一电动网，中信建投证券研究发展部 资料来源：中信建投证券研究发展部 5、全局热管理：、全局热管理：统筹控温，统筹控温，精巧高效精巧高效 前述热管理系统的管理对象为整车的特定子系统，对热的管控也是分立的。如从整车全局出发，进行综合热管理与冷热平衡，可能进一步提高效率。大陆集团发布于2018年9月的热管理系统配套方案即将整车各种热循环系统进行整合，通过无极调节水泵、多向阀等的合理搭配组建了综合热管理系统。图表图表33：大陆综合热管理系统使用的五向阀大陆综合热管理系统使用的五向阀 图表图表34：大陆综合热管理系统使用的无级水泵大陆综合热管理系统使用的无级水泵 资料来源：汽车之家，大陆，中信建投证券研究发展部 资料来源：汽车之家，大陆，中信建投证券研究发展部 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 15 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 该系统对热的管控效率高，如可在冬季回收刹车、电机运转等产生的废热以加热动力电池包等。大陆集团宣称，搭载其热管理技术之后，在相同的-10 度低温下，电动汽车的续航能力能够提高 25%左右。图表图表35：大陆综合热管理系统效果示意图大陆综合热管理系统效果示意图 资料来源：大陆，中信建投证券研究发展部 马勒集团的热泵空调-综合热管理系统也有类似的效果。在冬季 0 度室外环境下，通过热泵空调以及热管理系统对电机和电力电子元件散发的余热的有效利用，测试车型相比于对比车型完成从斯图加特到慕尼黑的235km 行驶里程，电耗为 44%：57%，相当于节电 20%以上。图表图表36：马勒综合热管理系统效果示意图马勒综合热管理系统效果示意图 资料来源:马勒，中信建投证券研究发展部 2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 16 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 三、三、新能源汽车新能源汽车提供价值增量提供价值增量，热管理，热管理待一飞冲天待一飞冲天 1、新能源汽车、新能源汽车销量销量增速增速总体总体迅猛，迅猛，纯电动纯电动乘用车主体地位确立乘用车主体地位确立 新能源汽车销量高增速、占比提升是我国汽车产业发展的主旋律。新能源汽车产业是国家战略性产业，兼具能源安全、技术超车、消费升级、环境保护等作用。2018 年，我国新能源汽车销量逾 120 万辆，约为 2015年的 4 倍，占全球份额的约 50%。图表图表37：我国历年新能源汽车销量和产品类型我国历年新能源汽车销量和产品类型 资料来源:中汽协，中信建投证券研究发展部 新能源汽车内部，乘用车的销量增幅明显。2018 年纯电动乘用车销量增速近 70%，插混乘用车销量增速近140%。销量结构方面，纯电动、插电混动乘用车占比逐渐提升，2018 年二者之和超过新能源汽车总销量的 80%。图表图表38：我国历年新能源汽车销量结构我国历年新能源汽车销量结构 资料来源:中汽协，中信建投证券研究发展部 11.3 25.4 44.9 78.8 6.4 8.0 10.7 26.5 15.4 17.3 23.5 20.3 0.020.040.060.080.0100.0120.0140.02015年2016年2017年2018年纯电乘用车销量（万辆）插混乘用车销量（万辆）新能源商用车销量（万辆）34.2%50.0%56.7%62.7%19.2%15.8%13.6%21.1%46.6%34.2%29.7%16.2%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%2015年2016年2017年2018年纯电乘用车销量占比插混乘用车销量占比新能源商用车销量占比2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 17 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 2019 年 1-6 月，新能源乘用车销量累计达 57.50 万辆，同比增长 65%。其中 1-3 月补贴政策延续 2018 年，同比去年高增速；4-5 月补贴过渡期，销量增速放缓；6 月抢装行情，销量增速重新走高；7 月、8 月增速同比有相当降幅，但全年预计仍将有 130 万辆新能源乘用车销量。销量结构部分，纯电动占比提升至约 80%，是销量增速上行的主要驱动力。图表图表39：2019 年上半年我国新能源乘用车销量年上半年我国新能源乘用车销量 图表图表40：2019 年上半年我国新能源乘用车销量结构年上半年我国新能源乘用车销量结构 资料来源：乘联会，中信建投证券研究发展部 资料来源：乘联会，中信建投证券研究发展部 另外，2019 年上半年，我国新能源乘用车销量的全球占比超过 50%，处于历史最高水平。2、补贴逐步退坡、补贴逐步退坡“双积分”征求意见，新能源汽车长期规模有保证“双积分”征求意见，新能源汽车长期规模有保证 截至目前，补贴政策是我国新能源汽车从无到有的关键政策保障。同时，补贴政策也处在退坡调整过程中，对新能源汽车主体纯电动乘用车而言同步经历了工况续航调整、电池系统能量密度提升、百公里电耗加严过程。图表图表41：2018-2019 年我国纯电年我国纯电乘用车补贴标准乘用车补贴标准（系数（系数-倍；金额倍；金额-万元）万元）补贴关键参数补贴关键参数 方案方案 2018 方案方案 2019 过渡期过渡期 方案方案 2019 分档标准 补贴金额/系数 分档标准 补贴金额/系数 分档标准 补贴金额/系数 主要指标-续航里程（KM）150R200 1.5 150R200 0.15 150R200 0 200R250 2.4 200R250 0.15 200R250 0 250R300 3.4 250R300 2.04 250R300 1.8 300R400 4.5 300R400 2.7 300R400 1.8 R400 5 R400 3.0 R400 2.5 技术门槛-电池系统能量密度（Wh/kg）E105 0 E120 3.0 E125 0 105E120 0.6 105E120 0.6 125E140 0.8 120E140 1 120E140 1 140E160 0.9 140E160 1.1 140E160 1.1 E160 1 E160 1.2 E160 1.2 无 技术门槛-百公里电耗实际值优于政策上限的比例 0%Q5%0.5 Q5%0 Q10%0 5%Q25%1 5%Q25%0.5 10%Q20%0.8 Q25%1.1 25%Q40%1 20%Q35%1 无 Q40%1.1 Q35%1.1 0500001000001500001月2月3月4月5月6月纯电动插电混动0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%120.00%1月2月3月4月5月6月纯电动插电混动2 2 6 7 2 8 3 6/4 3 3 4 8/2 0 1 9 0 9 2 7 1 3:2 1 18 行业深度报告报告 汽车汽车 请参阅最后一页的重要声明 度电补贴限额 无 无 0.055 地补比例 50%50%0%资料来源：公开资料整理，中信建投证券研究发展部 工况续航方面，从补贴政策开展初期的百公里即可获得补贴，到 2019 年的 250km 才可获得补贴；电池系统能量密度方面，从约 100Wh/kg 即可满足标准，到 2019 年的 160Wh/kg 顶格 1 倍调整系数。以历史经验来看，工况续航、电池系统能量密度等具备长期关键性。补贴退坡后，我国新能源汽车长期扶持的方法是“双积分”政策，以新能源汽车取得新能源积分（NEV 积分），需满足最低标准，可弥补燃油负分（CAFC 积分），可摊薄油耗。现行“双积分”政策实行至 2020 年底，2021-2023 年“双积分”政策（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修正案）已开始征求意见。“双积分”修正案对 CAFC 积分进行了相当幅度的调整。关键点涉及汽车定义变更，工况调整与油耗目标、汽车定义变更，工况调整与油耗目标、达标值更新，小规模、“快速进步”达标值更新，小规模、“快速进步”核算优惠核算优惠等。汽车定义方面，“双积分”修正案所称的传统能源乘用车，是指除新能源汽车以外的，能够燃用汽油、柴油、气体燃料或者醇醚燃料等的乘用车（含非插电式混合动力乘用车）。传统能源乘用车通过非插电、“燃用”的化学能-内能转变唯一途径核心特征得以精确界定。工况调整与油耗目标、达标值更新方面，将测试工况统一更新为 WLTP 工况，同时根据整车整备质量调整燃料消耗量目标值和达标值。调整后测试工况与实际路况燃油消耗量更加贴近，此外也和国六排放标准全面接轨。另外，新能源汽车在油耗积分方面的摊薄能力逐年降低，从 2020 年的 2 倍调整为 2021 年的 2 倍、1.8 倍、1.6 倍。图表图表42：2021-2023 年“双积分”政策（征求意见稿）对油耗目标值的规定年“双积分”政策（征求意见稿）对油耗目标值的规定 资料来源：工信部，中信建投证券研究发展部 小规模、“快速进步”奖励方面，对核算年度生产量、进口量较低的企业，对年均油耗降低较多的企业，放宽燃料消耗量达标值要求。“双积分”修正案对 NEV 积分也进行了相当幅度的调整。关键点涉及单车积分计算方式、企业积分比例要单车积分计算方式、企业积分比例要求、新能源积分方面的“油电联动