1、空調系統在熱管理系統重要作用

狹義汽車熱管理是指對所有車載熱源系統進行綜合管理和優化；廣義汽車熱管理系統還包括空調系統。熱管理在汽車節能、環保、安全、舒適性等方面具有重要作用。

傳統汽車的熱管理系統包括發動機冷卻系統、潤滑系統、進排氣系統、發動機機艙空氣流動系統以及駕駛室的空調暖風系統等。這些系統具體涉及冷卻介質、熱交換器、風扇、泵、底盤空氣流通以及傳感器等元件。

對于新能源車汽車，其熱管理系統包括空調系統，除此還包括電池熱管理、電機電控熱管理及其他設備的冷卻。新能源車和傳統燃油車最大的不同在于動力系統，前者是電能轉化為機械能，后者是化學能轉化為內能再轉化為機械能。

新能源汽車熱管理系統

新能源汽車的熱管理系統與傳統燃油車有兩個主要區別：

1. 傳統燃油車的熱管理系統主要圍繞著發動機設計（例如，發動機帶動空調壓縮機、水泵運轉，座艙制暖則利用發動機廢熱）。但是對于新能源汽車來說，要么沒有發動機，要么發動機只有部分時間工作，因此需要電動化空調壓縮機和水泵，并且采用其他方式（如 PTC 或熱泵）為座艙制暖。

2. 新能源汽車的動力電池需要精細的散熱和加熱管理。相比之下，傳統燃油車不需要太多的電池熱管理措施。因此，新能源汽車的熱管理系統需要新增動力電池熱管理回路，例如增加 chiller、電池冷卻水板、閥件、PTC 等。

新能源汽車熱管理解決方案（PHEV）

2、新能源車制熱方案為PTC、熱泵模式

新能源車空調系統由電能驅動。對于新能源汽車既沒有發動機作為空調壓縮機的動力源，也沒有發動機余熱可以利用達到取暖、除霜的效果。通常新能源車空調系統的冷源、熱源和其他能源都來自電池。

傳統汽車（左）與新能源汽車空調系統（右）

汽車空調直接影響駕駛舒適性，對于新能源汽車來講，還影響其續航里程。根據 ANL 對 Nissan Leaf 的測試，在高速公路循環路況下，當外界溫度為 95F（35℃）時，調節車內溫度至72F（22.2℃），車輛續航里程與不開空調時相比下降 4%；當外界溫度為 20F（-6.7℃）時，調節車內溫度至 72F（22.2℃），車輛續航里程與不開空調時相比下降 30%。

不同路況下開啟空調對 Nissan Leaf 續航里程的影響%

目前空調系統制熱方案包括 PTC和熱泵模式等。

（1）制冷方案：

制冷方案基本上都采用電動壓縮制冷方式。例如，福克斯新能源車的空調系統采用的是“壓縮機-冷凝器-膨脹閥-蒸發器”的制冷循環。

（2）制熱方案：

制熱方案主要包括 PTC（液體/空氣）和熱泵系統等。例如，福克斯新能源車在溫度較低或車輛起動時采用 PTC 加熱方案，而當電機溫度達到一定數值后，則采用電機余熱方案。相比之下，特斯拉 Model-X 制熱模式采用空氣 PTC 方案，其效率比液體 PTC 方案更高。

新能源車冷暖雙模式熱泵空調原理圖

3、熱泵技術，是未來發展趨勢

PTC 熱敏電阻制熱存在功耗大的缺陷。

新能源車通過 PTC 熱敏電阻制熱，即通過電阻的熱效應生產熱量，具備了結構簡單且制熱效果好的優點，但是存在著功耗過大的嚴重缺陷。PTC 加熱方案耗能較多，對新能源車續航里程的影響更甚。

PTC 熱敏電阻

熱泵空調技術是將低位熱源的熱能轉移到高位。

泵是將低處的水泵到高處，熱泵則類似，是一種可以將低位熱源的熱能強制轉移到高位熱源的空調裝置。

熱泵系統中使用四通換向閥可以使熱泵空調的蒸發器和冷凝器功能互相對換，改變熱量轉移方向，從而達到夏天制冷冬天制熱的效果。當前熱泵系統的類型主要有直接式熱泵空調系統、間接式熱泵空調系統和補氣增焓直接式熱泵空調系統等。

熱泵空調相對于 PTC 加熱的優勢就在于更加節能。

熱泵空調方案的耗能大約為 PTC 加熱模式的 50%。因此，從應用層面來看，熱泵空調方案更具優勢，但其技術要求也相對較高，特別需要解決低溫情形下室外換熱器結霜的問題。

榮威 Ei5 純熱泵與 PTC 制熱能耗對比試驗圖

熱泵空調在新能源車領域實現快速推廣。

當前熱泵空調技術在新能源車領域已經得到了市場驗證，國際主要車型包括大眾、奧迪、雷諾、寶馬、日產等品牌均已量產裝車。近年來國產電動汽車熱泵空調也開始裝車，如榮威 Ei5、榮威 MARVEL X等車型覆蓋純電和混動。

主要車企熱泵空調系統應用情況（2019 年）

4、新空調空調單車價值大于傳統汽車

新能源車的空調系統不僅要實現制冷/制熱功能，而且要兼顧系統能耗，這使得其空調系統的復雜程度對比傳統燃油車更高。新能源汽車的熱管理系統單車價值量高于傳統燃油車主要體現在四方面：

1、相對燃油車新增零部件。動力電池散熱回路，增加了 chiller（電池冷卻器）、動力電池冷卻水板、閥件等；座艙制暖需增加 PTC 或熱泵；

2、空調壓縮機、水泵電動化，單件成本提高。

3、為了冷卻動力電池，在動力電池散熱回路與空調系統并聯的情況下，通常依靠空調制冷冷卻電池的冷卻液。在高溫天氣下，空調系統需要同時為座艙和電池制冷，這會增加空調系統的工作負荷，因此需要更高功率的電動空調壓縮機來滿足需求。

4、電機電控的散熱要求更高，因為如果電機溫度過高，容易產生熱磁退，而電子元器件在高溫下可能會出現性能下降或損壞。因此，電機電控對散熱系統的要求較高。一些新能源汽車，如特斯拉 Model 3，已經采用油冷方式對驅動電機進行散熱。

汽車熱管理系統發展趨勢

新能源車空調系統單車價值量對比傳統燃油車大幅提升。

我們測算，新能源汽車熱管理系統單車價值量約為 7000~8000 元，較傳統燃油車提升約 1倍。其中，新能源新能源車的空調系統（傳統冷媒）單車價值量約為 3950元，較傳統燃油車的單車價值量 1610 元，大幅提升。

國內熱泵空調系統市場發展潛力巨大。

《新能源汽車產業發展規劃（2021-2025）》（意見稿）提出 2025 年滲透率目標 25%。我們以此測算，2025 年國內新能源車銷量有望達到 710 萬的規模，對應熱管理系統的空間約為 500 億元，其中空調系統單車價值量約為 3950 元，對應市場空間約為280 億元。未來伴隨著二氧化碳熱泵技術普及，空調系統空間有望實現進一步提升。

國內新能源汽車銷量預測

5、競爭格局：技術變革期國內機遇

目前新能源汽車熱管理行業的主要企業可以分為三類：

國外熱管理龍頭企業，包括電裝、翰昂、法雷奧、馬勒等。

這些企業在傳統汽車熱管理的市場份額高，據法雷奧2018年年報數據，電裝、法雷奧、翰昂、馬勒四家龍頭企業收入占熱管理市場55%份額，也已較早推出新能源車熱管理相關產品，如法雷奧的熱管理系統可回收能量，能延長電動汽車的續航里程——冬天可延長 30%，夏天延長20%。他們的優勢在于技術實力較強，但成本也比較高。

國內熱管理領域的優質上市公司，包括三花智控（002050.SZ）、克來機電（603960.SH）、奧特佳（002239.SZ）、松芝股份（002454.SZ）、銀輪股份（002126.SZ）等。

這類公司大多主營熱管理核心零部件，而且是相應細分領域龍頭企業，部分企業正在成長為解決方案提供商。其優勢是對市場需求比較敏感，能夠適應目前國內新能源汽車企業的開發節奏。

國內上市公司新能源汽車熱管理產品

部分動力電池企業，包括 CATL、國軒高科等。電池熱管理是動力電池的關鍵輔助系統，部分動力電池企業傾向于自己配套電池熱管理模塊。

18 世紀末期，隨著蒸汽機技術的逐步成熟，真正意義上的汽車開始出現，汽車行業的機械化大幕正式拉開；

19 世紀之后，電動汽車和內燃機汽車相繼被發明；

20 世紀以來，內燃機汽車快速發展，成為汽車市場最為重要的組成部分。回顧過去 200 多年的發展歷史，動力源的更替是汽車發展史上最為重要的變革。

對于新能源汽車而言，空調系統的動力來源不再是傳統發動機，而是動力電池，因此其技術方案需要重新設計。因此，總體來說，在汽車電動化浪潮中，已有的汽車熱管理和空調市場競爭格局已經出現了變化，國內企業可能存在彎道超車的機會。

主流車企計劃推出的新能源車型號及動力電池容量（2019 年）