研究报告Research Report
16 Jun 2022
中国有色金属 China Non-ferrous Metals
热管理系统解析：热泵空调将成主流
Analysis of heat management system: heat pump air conditioning will become the mainstream
1. 新能源汽车热管理：驾驶舱热管理占比近6 成: 新能源汽车热管理主要分为三部分：动力电池热管理、电机电控热管理和驾驶舱热管理。制热环节由为PTC 制热（电阻丝制热）或热泵系统制热。制冷环节中压缩机由发动机带动变为电动压缩机完成。梳理细分零件，价值量较高的部件为电动压缩机、电池冷却板、电子水泵。合计价值量近5000 元。
在各部分价值量占比中，驾驶舱热管理占近6 成，电池热管理占近3 成。电机热管理占比最少，占整车价值的16%。
2. 热泵系统VS PTC 加热系统：一体化热泵空调将成主流：PTC 制热与热泵空调制热。二者各有优缺点，PTC 低温工作条件下制热效果
好，但耗电。热泵空调系统低温下制热能力差，节电效果好，可有效提高新能源汽车冬季续航。
在未来空间上，PTC 电加热的上限被加热器功率与导热损耗所限定。目前该技术制热效率已经到达了上限且难以提高。而热泵系统搬运热的原理使其制热效率取决于两个因素：电动压缩机功率与冷媒导热功率。由氟利昂转向二氧化碳等环保冷媒使得制热效率存在进一步提升的空间。
3. 热管理系统市场格局：国外厂商主导集成，国内关键零部件取得突破。在市场格局方面，日本电装、法雷奥、法国马勒、韩国翰昂等提供集成系统方案，在标准制定以及系统方面独树一帜。而国内厂商则在部分关键零部件（电动压缩机、电子膨胀阀等）取得技术突破。
4. 特斯拉Octovalve：高集成度八通阀热泵系统：八通阀作为整车热量流动的中转站，控制全车不同部分之间热量流动。除热泵空调与PTC 制热外，特斯拉创新的将PCS 功率电子、电机电控运转中产生的热量作为第二热源，共同参与制热，进一步提升汽车续航与冬季制热效率。
5. 风险提示：下游需求不及预期。
一、新能源汽车热管理：驾驶舱热管理占比近6 成
1.1 新能源汽车VS 传统汽车热管理：新增多个部件热管理是指管理控制汽车运行中所产生的热负荷或在低温工作条件下为汽车供热。新能源汽车热管理系统一般指驾驶舱空调与三电热管理的耦合系统。
新能源汽车热管理主要分为三部分：动力电池热管理、电机电控热管理和驾驶舱热管理。相比传统车，新能源汽车的热管理新增两大部分：电机电控热管理与动力电
池热管理，对应新增电机油冷器、电控冷却器、电池冷却板等部件。
其中，驾驶舱热管理中，制热环节由发动机热交换转变为PTC 制热（电阻丝制热）或热泵系统制热。制冷环节中压缩机由发动机带动变为电动压缩机。
传统车分为动力总成与驾驶舱热管理两个系统，新能源车热管理系统更复杂，集成度要求更高。由燃油带动机械结构为主转向电子电气控制为主。行业内特斯拉等领先车企采用在软件层面程序控制整车热管理一体化，提升驾驶舒适度与车辆性能释放，进一步推高了技术壁垒。
1.2 新能源汽车热管理系统运行机制
在新能源车中，电动压缩机主要负责调节驾驶舱内温度与整车温度。而流动在管道中的冷却液为动力电池、车前的电机电控系统降温并在车内完成循环。通过流动液体传递热量，在过冷/过热时通过调节阀门流量以平衡温度，实现整车的热循环。
二、热泵系统VS PTC 加热系统：一体化热泵空调将成主流
驾驶舱空调系统主要有两种技术路线：PTC 制热与热泵空调制热。二者各有优缺点，PTC 低温工作条件下制热效果好，但耗电。热泵空调系统低温下制热能力差，节电效果好，可有效提高新能源汽车冬季续航。
在制热原理上，PTC 系统与热泵系统的本质区别在于热泵系统使用冷媒从车外吸热，而PTC 系统则使用水循环在车内制热。与PTC 加热器相比，热泵空调系统涉及加热时气液分离，冷媒流量压力控制等技术难点，技术壁垒与难度都显著高于PTC 加热系统。
热泵空调系统制冷制热均以电动压缩机为核心，采用一套系统。而PTC 加热模式下以PTC 加热器为核心，制冷模式下以电动压缩机为核心，两套不同系统模式进行运转。因此，热泵空调模式专一，集成度更高。
在未来空间上，PTC 电加热的上限被加热器功率与导热损耗所限定。目前该技术制热效率已经到达了上限且难以提高。而热泵系统搬运热的原理使其制热效率取决于两个因素：电动压缩机功率与冷媒导热功率。由氟利昂转向二氧化碳等环保冷媒使得制热效率存在进一步提升的空间。
目前，R744 热泵（二氧化碳热泵），R1234yf（四氟丙烯）等新型冷媒，替代R142b（氟利昂）。
在汽车零部件对比上，PTC 加热系统与热泵系统相比零件大致相同。但热泵运行压力较大，需要使用耐高压零部件，例如使用耐高压管路、耐高压电子膨胀阀、耐高压的空气压缩机等。导致成本与PTC 相比较显著上升。
三、热管理系统市场格局：国外厂商主导集成，国内关键零部件取得突破
