2018年热管理系统行业现状及前景分析报告
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2018年新能源汽车热管理系统分析报告投资聚焦研究背景汽车电动化浪潮下,新能源汽车热管理系统的需求高增长;与传统汽车热管理系统相比,新能源汽车热管理系统的单车价值量更高。
我们在本篇报告中深度研究了汽车电动化浪潮下热管理行业的变化,并结合分析推导出投资策略。
创新之处(1)在本报告中,我们从空调系统、电池热管理系统及整体解决方案三个方面,对电动车和传统燃油车热管理系统的异同进行了定性和定量分析,进而对电动车热管理系统的市场需求进行了测算。
(2)本报告投资策略的标的选择范围更广,我们在A股和新三板两个市场中选择优质标的。
投资观点汽车电动化趋势下,热管理行业迎来变革期。
微观角度来看,与传统燃油汽车相比,电动车热管理系统的变化包括:(1)热管理模块新增电池热管理系统、电机电控热管理系统等;(2)空调系统动力源由发动机变为电能,系统复杂程度明显提升;(3)热管理整体解决方案需更加重视功能实现和能耗管理的平衡。
以上变化反应在行业层面为:(1)热管理系统的单车价值量明显提升,行业空间也相应增加;(2)行业格局或将出现变化。
根据我们的测算,2020年全球电动车热管理系统需求约300亿元,CAGR约50%,其中,中国市场需求约125亿元(CAGR44%),海外市场需求约175亿元(CAGR59%)。
我们认为在汽车电动化浪潮中,既有的汽车热管理竞争格局已有松动迹象,国内企业存在弯道超车的可能性。
我们首次给予汽车热管理行业“买入”评级,建议关注:1、A股:三花智控(002050.SZ,全球空调阀门龙头)、奥特佳(002239.SZ,汽车空调压缩机龙头)、松芝股份(002454.SZ,客车空调龙头)、银轮股份(002126.SZ,汽车热交换器龙头)、中鼎股份(000887.SZ,密封件龙头)等;2、新三板:昊方机电(831710.OC)、瑞阳科技(834825.OC)等。
风险因素(1)新能源汽车政策变化影响行业发展的风险:新能源汽车行业仍在早期发展阶段,政策会对行业发展产生较大影响,若监管部门发布相关政策,可能会冲击行业发展。
中国汽车热管理行业发展前景研究报告前 言Introduction汽车是一个非常复杂的系统,由上万个不同材料的零部件组成,而每个零部件的工作温度和材料耐受温度都不尽相同。
汽车热管理系统的主要作用就是通过散热、加热、保温等手段,让不同的零件都能工作在合适的温度下,以保障汽车的功能安全和使用寿命。
随着国内汽车行业的快速发展,汽车热管理市场需求打开,发展前景广阔。
目录CONTENTS01定义汽车热管理产业链主要分类发动机冷却系统空调系统02中国汽车市场汽车产量汽车销量汽车进口电池热管理系统汽车出口03中国新能源汽车汽车市场目录CONTENTS新能源汽车产量新能源汽车销量04中国汽车热管理市场系统组成新能源汽车热管理系统05汽车热管理市场格局新能源汽车进口新能源汽车出口市场格局企业——奥特佳企业——三花智控企业——松芝股份目录CONTENTS企业——中鼎股份企业——西泵股份06汽车热管理市场发展趋势发展趋势01汽车热管理定义热管理的本质就是通过热量传递进而达到对温度的控制。
热量传递是指由于温度差引起的能量转移,主要有传导、对流和辐射等三种方式。
热传导,指在物质在无相对位移的情况下,物体内部具有不同温度、或者不同温度的物体直接接触时所发生热传导的热能传递现象。
热对流,是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
热辐射,是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的传热方式。
热传导热对流热辐射热管理资料来源:中商产业研究院产业链热管理系统对于汽车而言十分重要,可以保障汽车的功能安全和使用寿命。
一般来说,汽车热管理系统主要包括发动机冷却系统、空调系统、电池热管理系统等,根据不同的车型需求进行配置。
主要分类汽车构造复杂、零部件繁多,为了更有效地控制各部分的温度,汽车热管理细分多个领域,其中发动机冷却系统、空调系统、电池热管理系统为主要的三个部分。
来源:中商产业研究院汽车热管理发动机在正常工作时,缸体内温度可能高达上千摄氏度,排 气管周围温度也非常高。
2018年新能源汽车热管理系统行业分析报告2018年5月目录一、新能源汽车替代传统汽车,热管理系统价值大幅提升 (4)1、新能源汽车热管理系统重点在于动力电池和空调 (4)2、新能源汽车热管理系统整体价值远高于传统汽车 (5)二、动力电池热管理:电池工作温度要求严格,液冷系统渗透率不断提高 (6)1、动力电池工作温度过高/过低影响放电效率和使用寿命 (6)(1)电池温度过高导致的问题 (7)(2)电池温度过低导致的问题 (7)(3)电池单体温度不一致导致的问题 (7)2、三元电池的广泛应用使电池热管理重要性进一步提高 (8)3、液冷为动力电池主流冷却方式,相关组件需求受益 (9)(1)风冷 (9)(2)液冷 (10)(3)直冷 (10)(4)相变材料冷却 (10)三、空调系统:空调耗电量大影响行驶里程,热泵系统有望替代PTC 加热器 (12)1、新能源汽车空调制热系统有别于传统汽车空调 (12)2、PTC加热器耗电量较大,热泵系统是发展方向 (12)新能源汽车替代传统汽车,热管理系统价值大幅提升。
与传统汽车相比,新能源汽车的电池、电机、电子器件、整车控制系统均需要热管理,汽车空调的结构也有所不同,其中动力电池热管理为新增需求,而汽车空调制热系统与传统汽车差异较大,是新能源汽车热管理的两大重要领域。
新能源汽车热管理系统整体价值远高于传统汽车,按2020 年新能源乘用车销量150 万辆计算,预计市场空间超过百亿元,并将随着新能源汽车产销量的上升而不断扩大。
动力电池热管理:电池工作温度要求严格,液冷系统渗透率不断提高。
锂电池对工作温度的要求非常严格,温度过高、过低,或者电池组内温度不一致都会导致其效率下降甚至产生安全问题。
目前锂电池冷却系统包括风冷、液冷、直冷、相变材料冷却等方式,液冷方式已逐步成为新能源乘用车的主流冷却方式,相关组件如电子膨胀阀、多通路阀、电子水泵、低温散热器等需求有望受益。
空调系统:空调耗电影响行驶里程,热泵系统有望替代PTC 加热器。
2018年新能源车热管理系统行业分析报告2018年9月目录一、新能源车电池热管理系统技术趋势 (5)1、电池热管理三种技术 (5)(1)风冷技术 (6)(2)液冷技术 (7)(3)相变材料冷却技术 (8)2、国际比较:液冷技术运用较多 (9)3、国内比较:风冷和液冷并存,预计液冷比重逐步提升 (10)二、新能源车空调热管理系统:预计热泵是发展趋势 (13)1、制热系统:热泵有望成为主流 (13)2、国外新能源汽车制热模块以热泵为主 (15)3、国内新能源汽车目前主要以PTC为主 (16)4、未来热泵空调或将成为国产新能源车主流 (16)三、电池热管理的市场空间 (17)四、空调热管理系统及电机及电控热管理市场空间 (19)1、空调热管理系统市场空间 (19)2、电机及电控热管理市场空间 (21)五、相关企业 (23)六、主要风险 (24)1、新能源车行业销量增速低于预期的风险 (24)2、零部件年降幅度超市场预期的风险 (24)3、原材料成本上涨的风险 (24)新能源车电池热管理系统技术趋势。
新能源车动力电池热管理技术主要包括风冷、液冷及相变材料冷却(直冷)等,液冷技术在国外量产新能源汽车中应用成熟。
国内新能源车中风冷和液冷技术并存,在动力电池能量密度持续提升的趋势下,风冷难以满足精密的温控要求。
随着技术迭代带来的成本降低,预计液冷将成为未来国内多数主机厂新能源车采用的动力总成系统热管理方式。
新能源车空调热管理系统:预计热泵是发展趋势。
由于动力方式不同,传统汽车与新能源汽车空调系统热管理存在较大差别:传统汽车空调系统由发动机带动压缩机制冷,而新能源汽车需要用电动系统驱动压缩机制冷;传统汽车利用发动机余热制热,而新能源车则需要电加热器进行制热,如热敏电阻(PTC)以及热泵等。
目前新能源汽车空调制热主要有两种:一种是采用电加热设备,如PTC电加热器;另一种制热方案为热泵制热。
国外新能源汽车制热模块以热泵为主,国内新能源汽车目前主要以PTC为主。
2018年汽车热管理系统行业深度分析报告投资要点:⏹技术路线:从传统到新能源,热管理系统复杂性提升汽车热管理系统广泛意义上包括对所有车载热源系统进行综合管理与优化,热管理系统主要是用于冷却和温度控制,例如对发动机、润滑油、增压空气、燃料、电子装置以及EGR的冷却,对发动机舱及驾驶室的温度控制。
热管理系统工作性能的优劣,直接影响汽车的整体性能,对于整车的重要性不言而喻。
新能源汽车的发展,对于汽车热管理系统是一场大的变革。
传统燃油车的热管理架构主要包括了空调系统以及动力总成热管理系统。
新能源汽车由于动力源发生了变化,新增了三电系统,因此要对电池、电机、电控等进行热管理的重新构建。
此外,新能源汽车的空调系统因为动力方式的转变也产生较大的变革,从压缩机部件到制暖系统都需要进行技术的升级以及产品的替换。
总体而言,从传统燃油车到新能源汽车,汽车热管理系统变得更加复杂,对于整车的重要性愈加提升。
⏹产品空间:传统叠加新能源,热管理市场扩容1)节能减排带来传统燃油车热管理部件新需求。
节能推动涡轮增压器市场渗透率持续提升。
针对2020年我国乘用车产品平均燃料消耗量达到5L/100km 的目标,涡轮增压(小排量化)成为提升发动机能量转化效率的重要技术,预计到2020年汽油机涡轮增压的比例会上升到40%。
节能减排推动尾气处理(EGR)渗透率持续提升。
到2020年,我们预测柴油车EGR装机率将逐步达到60%,汽油车EGR装机率达20%。
涡轮增压器和尾气处理(EGR)市场渗透率的提升,将直接带动中冷器、电子水泵、EGR冷却器等热管理零部件需求量提升。
2)电动化趋势下,催生新能源汽车热管理新增量市场。
目前电动化已经成为汽车行业最主要的趋势之一,各国政府出台相关政策推动,而各家车企也都不同程度的投入到新能源汽车的研发生产中。
在政策与产业的联合助力下,新能源汽车发展迅速。
单车价值方面,由于新能源汽车热管理系统相对于传统燃油车增加了电机电控冷却系统和电池热管理系统,形成新的产品需求如电子膨胀阀、电池冷却器、电池水冷板、电子水泵等,因此单车价值从传统车的2200元左右提升至4600元左右。
2018年热管理系统行业现状及前景展望分析报告正文目录一、热管理系统运作原理及其行业现状 (5)1、传统燃油车热管理系统原理 (5)2、新能源汽车销量保持快速增长,电动化是确定性方向 (7)3、新能源车电池热管理最为关键,热管理重要性水平显著提升 (8)4、空调热泵系统节能降耗,有望成为发展趋势 (13)二、销量快速增长及单车价值量上升,市场空间有望大幅提升 (18)1、新能源汽车销量高速增长,可提升空间大 (18)2、随着电动化水平提升,平均单车价值提升超过4000元 (22)三、与国际知名零部件供应商站在同一起跑线 (24)1、国际市场:国际巨头市场份额过半,目标转向新能源 (24)2、国内市场:积极布局新能源汽车热管理,中国制造挑战国际巨头 (26)四、相关建议 (34)五、风险提示 (36)图表目录图表1:传统燃油车热管理系统组成 (5)图表2:传统热管理制冷工作原理图 (6)图表3:燃油机热管理系统 (7)图表4:新能源热管理系统 (7)图表5:风冷基本原理图 (9)图表6:液冷基本原理图 (9)图表7:新能源车热管理构架方案 (10)图表8:新能源车热管理系统组成 (11)图表9:新能源车热管理构架方案 (12)图表10:不同冷却类型的发动机示意图 (13)图表11:冷却系统大循环示意图 (13)图表12:热泵与电加热器效率比较 (14)图表13:新能源动力电池系统 (14)图表14:电动汽车热泵空调系统 (15)图表15:雷诺Zoe热泵原理图 (16)图表16:新能源汽车热泵原理图 (16)图表17:起亚Soul EV电池包概念图 (18)图表18:新能源汽车行业主要政策一览表 (19)图表19:新能源月度销量(单位:万辆) (21)图表20:新能源累计销量(单位:万辆) (21)图表21:近五年新能源乘用车月销量走势(单位:万元) (22)图表22:传统乘用车热管理组件价值量在2225-2425元左右 (23)图表23:新能源汽车热管理组件价值量在6925元左右 (23)图表24:2016年热管理系统市场格局 (25)图表25:电装公司主要产品结构图 (26)图表26:法雷奥主要产品结构图 (26)图表27:三花发展历史 (27)图表28:三花汽零募集资金投放(单位:万元) (28)图表29:三花主要产品具体应用 (29)图表30:公司与主要客户业务量情况(单位:万元) (30)图表31:三花汽零与主要客户业务量情况(单位:万元) (31)图表32:三花为特斯拉每款车型配套产品 (32)图表33:银轮股份电池冷却集成化产品 (34)一、热管理系统运作原理及其行业现状1、传统燃油车热管理系统原理汽车热管理主要作用是为驾驶舱乘客提供适宜的温度环境,并使汽车各部件在适合的温度范围工作。
2018年新能源热管理系统行业分析报告2018年5月目录一、新能源热管理系统处于大爆发的前夜 (5)1、新能源汽车热管理系统从“分立”走向“融合” (5)2、2018-2020国内新能源汽车热管理系统市场规模48、74、103亿元,CAGR46% (7)二、液冷模式将主导电池热管理,国内市场增长空间巨大 (11)1、“三电”系统需要高效、精密化热管理 (11)2、液冷系统有望成为电池热管理主要技术路线 (14)3、国内电池换热系统以风冷为主,液冷市场增长空间巨大 (16)三、热泵将成为新能源汽车空调制热主流技术路线,大幅提升汽车空调价值 (18)四、新能源汽车热管理市场格局未定,细分领域龙头加速突围 (22)1、传统汽车热管理系统集中度高,巨头布局新能源汽车热管理系统 (22)2、新能源汽车空调系统市场格局稳定,热泵系统带来新机遇 (23)3、未来有望形成全球化供应体系,细分领域龙头突围 (26)五、热管理系统厂商:三花智控、银轮股份、奥特佳等重点受益 . 271、三花智控 (27)2、银轮股份 (28)3、奥特佳 (28)4、西泵股份 (28)5、松芝股份 (28)6、中鼎股份 (28)高端乘用车逐步成为主力消费车型,热管理系统处于大爆发的前夜。
整车热管理从“分立”走向“融合”,具有总包资质的供应商稀缺,“模块化采购”的方式将促成零部件全球化供应链体系,细分领域龙头顺势崛起。
拥有核心竞争力的零部件供应商凭借对“电池热管理、热泵空调”等新兴需求的理解,率先切入一级供应体系,打破传统热管理系统格局。
新能源汽车为热管理系统带来全新变革。
新能源汽车动力系统由发动机替换为“三电”系统,其中动力电池是影响整车性能的关键因素,电池热管理模块是从0 到1 的增量需求。
动力类型的变化带来电动压缩机需求,并配备独立制热组件(PTC/热泵)。
同时新能源汽车热管理系统由分立式向整体统筹方向发展,将空调系统、动力总成和电池温控系统融合,集成一套合理利用车内各部件冷热源的解决方案。
2018年热力行业分析报告2018年9月目录一、行业监管 (4)1、行业监管体制 (4)(1)住建部 (4)(2)国家发改委 (4)2、行业主要法律法规及产业政策 (4)二、行业概况 (5)1、热力行业的概念及其产业链 (5)2、行业周期性、地域性及季节性特征 (6)(1)周期性特征 (6)(2)地域性特征 (6)(3)季节性特征 (7)三、行业市场情况 (7)1、热力的需求 (7)(1)工业用热 (7)(2)居民采暖 (8)2、热力的供应 (9)(1)集中供热 (9)(2)分散供热 (10)3、热力行业的市场规模 (10)(1)供热能力 (10)(2)投资规模 (11)四、影响行业发展的因素 (12)1、有利因素 (12)(1)我国居民采暖需求空间巨大 (12)(2)城镇化进程推动集中供热需求 (12)(3)社会环保意识增强 (12)2、不利因素 (13)(1)清洁供热环保要求引发行业变革 (13)(2)跨区域发展难度较大 (13)五、行业风险特征 (14)1、政策风险 (14)2、原材料价格波动导致成本变动的风险 (14)3、实体经济影响热用户需求变动的风险 (15)六、行业发展趋势 (15)1、城镇化推动集中供热需求增长 (15)2、清洁供热是未来发展方向 (15)3、分散供热逐步被替代 (16)七、行业竞争情况 (16)1、行业竞争格局 (16)2、行业进入壁垒 (17)(1)政策壁垒 (17)(2)资金壁垒 (17)(3)经验壁垒 (18)一、行业监管1、行业监管体制(1)住建部中华人民共和国住房和城乡建设部作为热力生产和供应的行政主管部门,主要负责制定建筑节能专项规划、制定热力行业技术标准、推广热力行业新技术、供暖企业管理及供热体制改革等工作。
(2)国家发改委中华人民共和国国家发展和改革委员会作为国家经济的宏观调控部门,负责制定我国的能源发展规划、城市供暖价格政策,并具体负责项目审批。
2018年汽车热管理系统专题研究报告✧热管理系统将迎变革,行业重要性提升新能源热管理与传统车热管理相比,空调系统与热管理系统的关系变得更为紧密相连,并且新增了电池、电机、电子设备冷却的热管理系统,代替了传统对发动机、变速箱的却冷。
其中,电池不仅需要传统的冷却功能,还需要具有制热的功能,新能源车电池的重要性使得热管理系统的重要性显著上升。
另外,电动汽车空调必须从自身解决低效供暖的问题,热泵型空调技术正好解决了电动汽车采暖能耗高及对发动机余热的依赖问题。
✧单车价值显著提升,电动车渗透率提升空间大新能源汽车的车载空调及热管理系统相比传统汽车更为复杂,部分零部件数量及种类均有增加,新增零部件包括电子膨胀阀、带电磁阀的膨胀阀和电池冷却器、冷却板、电子水泵和电子水阀。
在补贴逐步退坡的情况下,双积分制有望接过补贴政策,从供给端推动国内新能源汽车行业的快速发展,明确汽车行业电动化的发展方向,新能源汽车的热管理系统市场空间有望快速提升。
我们初步测算,新能源汽车的热管理系统价值相比传统汽车提高超过4000元,且国内新能源汽车市场上升空间仍然巨大,我们认为热管理系统的各项驱动因素的环比情况仍然能够进一步提升。
✧与国际主流一级供应商站在同一起跑线目前,电装公司、法雷奥、汉拿、马勒贝洱四家国际公司四家合计占据超过50%的全球市场份额。
国内的热管理系统制造企业在传统车上落后于国际主流企业,但是在新能源汽车的热管理系统的技术上国内企业与国际主流一级供应商站都仍在起步阶段。
受益于国内新能源汽车政策面的大力推动,国内新能源汽车销量增速领先全球,利好国内零部件企业,有望在热管理的细分行业弯道超车。
✧投资建议受益于国内汽车市场近十五年的快速发展,部分优秀零部件企业已经拥有自己的核心产品,不仅进入国内自主品牌的供应链体系,也进入国际主流主机厂商的供应链配套。
我们建议持续关注拥有核心技术,成本优势明显,客户资源丰富以及积极布局新能源汽车热管理系统的优质企业。
2018年热管理系统行业现状及前景分析报告正文目录一、热管理系统运作原理及其行业现状 (4)1、传统燃油车热管理系统原理 (4)2、新能源汽车销量保持快速增长,电动化是确定性方向 (6)3、新能源车电池热管理最为关键,热管理重要性水平显著提升 (7)4、空调热泵系统节能降耗,有望成为发展趋势 (12)二、销量快速增长及单车价值量上升,市场空间有望大幅提升 (17)1、新能源汽车销量高速增长,可提升空间大 (17)2、随着电动化水平提升,平均单车价值提升超过4000元 (20)三、与国际知名零部件供应商站在同一起跑线 (22)1、国际市场:国际巨头市场份额过半,目标转向新能源 (22)2、国内市场:积极布局新能源汽车热管理,中国制造挑战国际巨头 (24)四、相关建议 (31)五、风险提示 (32)图表目录图表1:传统燃油车热管理系统组成 (4)图表2:传统热管理制冷工作原理图 (5)图表3:燃油机热管理系统 (6)图表4:新能源热管理系统 (6)图表5:风冷基本原理图 (8)图表6:液冷基本原理图 (8)图表7:新能源车热管理构架方案 (9)图表8:新能源车热管理系统组成 (10)图表9:新能源车热管理构架方案 (11)图表10:不同冷却类型的发动机示意图 (12)图表11:冷却系统大循环示意图 (12)图表12:热泵与电加热器效率比较 (13)图表13:新能源动力电池系统 (13)图表14:电动汽车热泵空调系统 (14)图表15:雷诺Zoe热泵原理图 (15)图表16:新能源汽车热泵原理图 (15)图表17:起亚Soul EV电池包概念图 (16)图表18:新能源汽车行业主要政策一览表 (17)图表19:新能源月度销量(单位:万辆) (19)图表20:新能源累计销量(单位:万辆) (19)图表21:近五年新能源乘用车月销量走势(单位:万元) (20)图表22:传统乘用车热管理组件价值量在2225-2425元左右 (21)图表23:新能源汽车热管理组件价值量在6925元左右 (21)图表24:2016年热管理系统市场格局 (23)图表25:电装公司主要产品结构图 (24)图表26:法雷奥主要产品结构图 (24)图表27:三花发展历史 (25)图表28:三花汽零募集资金投放(单位:万元) (26)图表29:三花主要产品具体应用 (27)图表30:公司与主要客户业务量情况(单位:万元) (28)图表31:三花汽零与主要客户业务量情况(单位:万元) (28)图表32:三花为特斯拉每款车型配套产品 (30)图表33:银轮股份电池冷却集成化产品 (31)一、热管理系统运作原理及其行业现状1、传统燃油车热管理系统原理汽车热管理主要作用是为驾驶舱乘客提供适宜的温度环境,并使汽车各部件在适合的温度范围工作。
传统燃油车的广义热管理系统包括空调系统和狭义热管理系统,即对汽车上其它发热设备的管理。
热管理在传统燃油车上的应用已非常成熟,传统燃油车的狭义热管理系统主要指对发动机、变速箱的冷却。
图表1:传统燃油车热管理系统组成传统汽车空调制冷系统的压缩机在发动机带动下开始工作,驱使制冷剂在密封的空调系统中循环流动,压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。
高温高压制冷剂气体通过管路流入冷凝器后,在冷凝器内散热、降温,冷凝成高温高压的液态制冷剂流出。
高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液罐中,经过干燥、过滤后流进膨胀阀。
高温高压液态制冷剂流经膨胀阀,状态发生急剧变化,变成低温低压的液态制冷剂。
低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内,在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量,使空气温度降低,吹出冷风,产生制冷效果,制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。
低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入,进行压缩,进入下一个循环。
只要压缩机连续工作,制冷剂就在空调系统中连续循环,产生制冷效果。
图表2:传统热管理制冷工作原理图空调制热系统不同于制冷系统,与压缩机没有关系,汽车发动后,发动机运转产生热量,汽车的散热水箱将这部分能量回收利用并通过鼓风机以及风道将其吹至车厢内,利用运转过程中汽车的余热完成制热,从而达到为车舱升温的效果,基本没有能量消耗,同时也带走了发动机的部分热量,降低了发动机的温度。
大部分内燃机热效率低于30%,运转过程中的废热足以对车内进行供热。
图表3:燃油机热管理系统图表4:新能源热管理系统2、新能源汽车销量保持快速增长,电动化是确定性方向国内的新能源汽车销量已经进入快速增长状态,根据中汽协数据显示,2017年12月份,我国新能源汽车销量分别为16.3万辆,同比增长55%,2017年我国新能源汽车全年累计总销量77.7万辆,同比增长53%。
其中,纯电动销量14.4万辆,全年累计销量65.2万辆,插电式混动完成销量1.9万辆,全年累计12.5万辆。
2017年9月27日,工信部和财政部等五部委发布《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》,油耗积分考核将于2018年4月开始,新能源积汽车分考核于2019年开始,并于2020 年结算。
双积分制的考核时间相对晚于此前市场预期,目前的政策普适性较高,短期内对整车厂商影响较小,但是仍从政策面确定了电动化的基本方向。
目前新能源汽车渗透率仍不足3%,渗透率提升空间仍然巨大,我们认为国内新能源汽车的销量将在2020年超过200万辆,未来销量的年同比增速将超过40%。
3、新能源车电池热管理最为关键,热管理重要性水平显著提升新能源汽车的主要热源有电池、控制器、电动机等,对电池的有效冷却散热是热管理系统的核心之一。
风冷系统借助空气流动带走电池产生的热量。
被动式风冷系统利用汽车行驶时与空气相对运动产生的风进行散热,冷却效果较弱;主动式风冷系统则依托现有空调系统,借助空调系统吹入驾驶舱内的冷风实现对电池组的降温。
液冷系统的冷却原理是以冷却液为介质实现电池的热量交换,电池直接或间接与冷却液(通常为水与乙二醇的混合液)接触从而实现换热。
液冷系统的冷却效率比风冷系统高,结构更为复杂,是目前许多电动乘用车的优选方案,目前其主要应用车型包括特斯拉系列、通用Volt、雪佛兰Bolt EV、宝马之诺、吉利帝豪EV、宝马i3等。
相变材料(PCM)是一种能够利用其自身的相变潜热吸收或释放系统热能的材料。
把相变材料冷却即在电池系统外包裹相变材料,当电池的温度达到相变材料的相变温度时,相变材料开始发生相变,吸收电池散发的热量,热量以相变热的形式储存在PCM中,并在充电或很冷的环境下工作时释放出。
图表5:风冷基本原理图图表6:液冷基本原理图目前,国外的量产车型大多采用了液冷和直冷的电池热管理方案,而我国新能源汽车则主要以风冷为主,且很大一部分新能源汽车采用的是被动风冷方案,只有少数配备液冷系统。
在下表中我们列举了数款国内外主流量产的新能源汽车,而且在国内的新能源车里可以发现大容量的电池包更多采用液冷方案或直冷方案,而小容量的电池包更倾向于选择成本较低的风冷方案。
新能源汽车按照能源类型分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车三大类:纯电动汽车的热管理系统主要包括汽车空调系统及狭义的热管理系统,其中狭义的热管理系统包括动力电池热管理、电机电控冷却以及电子设备的冷却;插电式混合动力汽车热管理还包括发动机、变速箱冷却;对于燃料电池来说,涉及到燃料电池的热管理。
新能源汽车的热管理系统中,最需要关注的是空调系统与电池热管理系统,两者之间的关系也比传统车型更为紧密。
狭义的新能源汽车热管理系统中,电池热管理系统是最关键部分,电池散热直接关系到电池安全、汽车长期使用后的一致性问题等,电机的冷却与传统发动机、变速箱冷却类似,相比电池的热管理系统更加复杂。
温度是对电池安全性、使用寿命、性能产生直接作用的变量,锂电池的温度需要控制在15℃至45℃范围之间。
一方面,电池工作时会产生大量热,当热量不能及时有效散出时会导致电池温度过高,影响电池性能、加快电池寿命衰减。
另一方面,若温度过低,电池充电时易出现过充现象,使电池容量发生不可逆衰减,缩短其使用寿命。
图表9:新能源车热管理构架方案电池是新能源汽车的核心部件,对于纯电动汽车而言电池成本可占整车成本的40%-50%。
目前新能源汽车动力电池在很多方面均存提升空间。
电池热管理主要分为电池冷却、电池加热两部分,重点主要在于电池冷却。
根据导热介质差异,电池冷却主要可以分为风冷、液冷、相变材料冷却三种方式。
图表10:不同冷却类型的发动机示意图图表11:冷却系统大循环示意图4、空调热泵系统节能降耗,有望成为发展趋势由于新能源电动和混动汽车工业的快速发展,空调系统能耗对电动汽车续行里程的影响日益凸显,这对电动汽车空调系统的节能降耗提出了更高要求。
目前市场上的电动汽车冬季大多都采用PTC加热方式采暖,不仅能耗高而且制热效率低,电动汽车空调必须从自身解决低效供暖的问题,热泵型空调技术正好解决了电动汽车采暖能耗高及对发动机余热的依赖问题。
图表12:热泵与电加热器效率比较图表13:新能源动力电池系统热泵是利用少量高品位能源使热量由低温热源流向高温热源的节能装置,在电动汽车中使用热泵空调系统取暖,可利用电能将环境中的热量泵送到车室内,得到的热量为消耗的电能与吸收的低位热能之和,因此其能效比大于1。
电动汽车热泵空调系统原理如下图所示,主要由电动压缩机、单向阀、四通换向阀、节流装置、室内外换热器、气液分离器等组成。
图表14:电动汽车热泵空调系统制冷模式下,从压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室外换热器,在室外换热器内与外界空气进行热交换冷凝为低温高压的制冷剂液体,流经节流装置进行节流降压,节流后的气液两相制冷剂进入室内换热器,与室内空气进行交换实现蒸发吸热以达到降低乘员舱内温度的目的,最后从室内换热器排出的低温过热制冷剂经四通换向阀、气液分离器被压缩机吸入进入下一个制冷循环。
制热模式下,从压缩机出口排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、四通换向阀进入室内换热器,与车内空气进行热交换以达到提升乘员舱内温度的目的,冷凝为低温高压的制冷剂液体流经节流装置进行节流降压,节流后的气液两相制冷剂进入室外换热器与室外空气进行热交换,最后从室外换热器排出的低温过热制冷剂经四通换向阀、气液分离器被压缩机吸入进入下一个制热循环。
图表15:雷诺Zoe热泵原理图图表16:新能源汽车热泵原理图相比PTC加热,热泵空调加热效率高,在省电方面表现突出,且安全性更高。
热泵空调加热效率高,在省电方面表现突出,且安全性更高。
效能系数COP通常用来衡量热泵空调的效率,热泵空调的COP一般为3,电阻丝加热的COP一般为1。
这意味着用热泵系统制热,1kW的电力输入功率能够带来3kW的制热功率,而用电阻丝制热,1kW只会带来1kW的制热。