汽车热管理管路报告：新能源管路空间大幅提升，塑料应用高速增长

报告出品方：中银证券

以下为报告原文节选

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新能源销量增长长期趋势确定，管路价值量有望持续提升

新能源乘用车销量持续高速增长，2023年有望延续高增长

根据中汽协数据，2023年1-6月新能源汽车销售374.7万辆（+44.1%），其中乘用车357.7万辆（+44.0%）、商用车16.9万辆（+46.0%）。根据乘联会数据，2023年1-6月新能源乘用车批发销量354.4万辆，同比增长43.7%。新能源车产品力大幅提升，替代燃油车趋势明显，加上双积分等政策支持，销量有望持续高增长，看好长期发展。

动市场PHEV增速持续超过BEV。受益于比亚迪等品牌优质混动车型供给的增加，2021、2022年，国内HEV、PHEV车型销量快速提升，根据乘联会数据，2021年PHEV车型零售销量为54.5万辆，同比增长171.3%，销量增速略超BEV车型168.5%的增速；2022年PHEV车型零售销量为142.1万辆，同比增长160.6%，销量增速远超BEV车型74.3%的增速。2023年，在供给端，国内自主品牌纷纷发力混动市场，尤其以20万元以下的PHEV市场为重点，PHEV产品矩阵愈加完善且性价比较高；在需求端，BEV车型受到售价偏高、补贴退坡、涨价、里程焦虑、充电焦虑和保值等因素影响，燃油车受到油价上涨的影响，混动车型优势凸显，消费者接受度大幅提升。所以，2023年混动市场进一步升温，根据乘联会数据，2023年1-6月，PHEV车型零售销量增长至99.5万辆，同比增长97.9%，远超BEV车型19.8%的同比增长；随着自主品牌优质供给加速上市，PHEV车型销量有望保持高速增长。

新能源汽车热管理系统要求提高，单车价值量明显提升

燃油车热管理系统架构主要由乘员舱（空调）热管理系统、发动机冷却和变速箱冷却组成。传统燃油车发热主要聚焦于乘员舱的热管理，靠发动机的余热来取暖，门槛、复杂度低。燃油车空调热管理系统主要由冷风系统及暖风系统组成,制热时运输汽车发动机的余热对汽车座舱加热。制冷主要依靠冷媒或压缩机，通过压缩、冷凝、膨胀、蒸发的反复循环保证制冷系统的运行。为避免发动机及变速箱在高负荷运转状态下过热，通过冷却系统降温，保持合适的工作温度。发动机冷却系统主要包括水冷、油冷，并以水冷为主；变速箱冷却系统以油冷为主。

纯电车热管理系统架构主要由空调热管理、电池热管理、电机电控冷却和电子电器冷却组成。新能源车除乘员舱热管理外，还要关注电池、电机、电控的热管理，对范围和功能要求越来越高，复杂度也大幅提升。相比于燃油车，由于纯电车无发动机产生余热，制热时主要使用PTC或热泵产生热量，且电池对工作温度要求更为严格，既需要保温也需要散热。由于纯电车的电机及各种电控原件在工作时均会产生热量，若温度过高，则会严重威胁其使用寿命及运行可靠性，因此需对电机和电控进行降温，应用最广泛的为风冷、水冷和油冷。

混动车热管理系统架构主要由发动机热管理、电池热管理、空调热管理及电机电控冷却四部分构成。相对于传统燃油车及纯电车，混动车既有发动机也有电池，故其相当于燃油车和纯电车两套热管理系统的叠加。其发动机系统热管理与燃油车类似，三电系统热管理和纯电车类似。空调热管理系统根据动力系统的工作状态，既可以通过PTC等制热模块发热，也可以使用发动机余热。

电动化带动热管理系统单车价值量提升。新能源汽车各系统对于工作环境温度的严格要求增加了热管理系统的复杂度，带动单车价值量的提升。相较传统燃油车，新能源汽车新装载了动力电池、电驱动及相关电子器件，价值增量主要来自电动压缩机、电子膨胀阀、电池冷却器、冷却板、PTC加热器等零部件。

整体来看，新能源汽车对全车管路总成提出更高要求。新能源汽车的电驱动和动力总成体积较小，功率密度较高，过高或过低的温度均会影响电池、驱动电机等部件的性能及使用寿命，与传统燃油汽车相比，新能源汽车对热管理系统的集成度及温控管理提出了更高要求，在管路总成的轻量化、耐高温、导热性及绝缘性等方面均要求更加严格。新能源汽车热管理主要包括四大系统，带来管路价值新增量。传统燃油汽车热管理系统主要包括发动机冷却系统和汽车空调系统。新能源汽车取消了发动机、变速箱等部件，新增了电池、电机、电控和减速器，其热管理系统主要包括电池热管理系统、汽车空调系统、电机电控冷却系统及减速器冷却系统等四部分。新能源汽车热管理系统构成的复杂化，大幅增加了新能源汽车管路的市场需求。

燃油车受机舱温度限制，软管主要以橡胶管路为主，新能源车有望实现尼龙替代。燃油车前舱温度较高，普遍在100°C以上。由于塑料管路耐热性较差，容易受热熔化，故燃油车塑料管路主要集中在燃油管路、蒸发管路等部分。而新能源车由于没有发动机，电池温度一般在100°C以下，使用尼龙管路不会出现温度过高导致的安全性问题。加之新能源汽车对汽车重量更加重视，对轻量化要求更高，对于尼龙管路的需求会有所提升。随着电池系统的容量和充放电效率提升，单车电池包冷却管路系统增加。在新能源汽车热管理系统中，电池热管理系统是核心部件。其中，电池包冷却管路系统连接电池水冷板的进出口端口，使冷却液不断循环，在散热效率和效果方面发挥了重要作用，是电池热管理系统的重要零部件。电池包冷却管路系统管材路径长，管路复杂程度提高，支路增加，在密封效果、传输速率、机械强度、抗拉伸等方面有较高的标准，管路材料一般为尼龙单层管，单车配套价值高。随着电池容量增加，起到冷却效果的水冷板在电池包内的分布密度和数量呈现递增趋势，所需要的管路系统增加，快速接头、管路、传感器、流体控制件和阀等单车使用量显著提升，电池热管理系统的单车配套价值有望进一步提升。

新能源汽车管路单车价值达燃油车三倍以上。根据川环科技公告，目前传统燃油车尼龙管路单车平均价值约为200~400元。新能源汽车管路构成更复杂、整体标准更高，单车管路价值量更高，而且受到成本、轻量化、耐受性等要求驱动，新能源汽车三电热管理系统及空调热管理系统将全面应用乘用车尼龙流体管路。根据川环科技投资者关系活动记录表的信息，纯电动车管路系统所使用的管路一般为20-35组（套），混合动力车的管路系统所使用的管路可达40-50组（套），新能源汽车单车管路使用量约达目前燃油车水平的3倍以上，一般可达800-1000元，最高可达1200元。

未来传统燃油车将全面电驱化，新能源车热管理系统要求持续提高，单车价值均有望继续提升。在传统燃油车方面，2025年后燃油乘用车也将全面电驱化，在原有基础上增加电驱电控热管理管路。在新能源车方面，新能源汽车由于市场对整车的能耗、性能、安全性要求的持续提高，整车的空调、电池、电机和电控中热管理系统的重要性仍在持续增强，未来传统燃油车和新能源车的尼龙流体管路单车价值有望持续增长。

热管理系统集成化持续推进，管路价值量有所提升

汽车热管理系统呈现较为明显的集成化趋势

以特斯拉为例，其热管理集成化程度也在不断更新，第一代热管理系统各回路相互独立；第二代热管理系统中设置四通阀，使得电池和电机回路有所联系，提高热管理效率；第三代设置集成式储液罐，包含四通阀、电机水泵、电池水泵、Chiller热交换器、散热器和执行器等部件，减少热管理系统管路和接头连接数量，节省整车装配时间和后期维护成本；第四代设置集成歧管模块与集成阀门模块，新增八通阀结构实现不同冷热需求场景切换时的热管理。同时热管理系统技术也不断精进，在更新迭代的过程中逐渐取消水暖PTC和高压风暖PTC，引入热泵空调系统，大大减少空调回路的耗能，从而提高电动汽车用电效率。

第一代系统Roadster：各回路相互独立

Roadster热管理系统各回路相对独立，主要由电机、电池、空调、HVAC四个回路组成。电机回路主要包括驱动电机、电子控制单元、电子水泵、膨胀水箱、电机散热器和冷却风扇。在散热的同时实现电机回路余热为HVAC回路加热。电池回路主要包括动力电池、热交换器、膨胀水箱、高压PTC和电子水泵。

①低温环境：冷却液：高压PTC加热→电子水泵→动力电池→膨胀水箱→高压PTC。

②高温环境：冷却液：热交换器（与冷媒热交换）→膨胀水箱→高压PTC→电子水泵→动力电池→热交换器。

HVAC回路：散热器、高压PTC、鼓风机、热交换器和电子水泵。

①低温环境：低温空气：鼓风机吸入→高压风暖PTC加热空气→乘员舱采暖，以节约高压PTC消耗的电能。

②高温环境：

冷媒：压缩机→热交换器→HVAC回路进行冷却循环；

高温空气：鼓风机吸入→散热器进行冷却→乘员舱制冷。

二代系统ModelS：新增四通阀实现电池和电机回路交互特斯拉第二代热管理系统新增四通阀实现电池和电机回路交互。通过调节四通阀的开启状态，实现电机回路和电池回路串联，在电机回路温度较低时，可以使用电机回路的散热器为电池系统进行冷却，节约空调系统为电池冷却所需要的能量消耗；电机回路温度较高时，通过电驱余热+水PTC加热实现电池升温。其他情况下调节四通阀，使得两回路独立运行。

新增chiller（冷却器）实现电池回路与座舱空调系统的直接热交换，免去第一代HVAC回路。当电池系统需要冷却时，电池冷却液从chiller→水泵1→ W-PTC（此时不工作）→水冷板及电池→水泵2→chiller，并通过chiller将空调系统的冷媒引入，吸收电池冷却回路中传递过来的热量并将热量交换到空调系统中进行冷却，以达到冷却动力电池的目的。

第三代系统Model3：Super bottle实现更高效集成特斯拉第三代热管理系统冷却液交换的核心是其独创的Superbottle。Model3的热管理回路总体与上一代相似，但进一步提升了系统集成度。通过将两个泵、一个热交换器和一个控制阀集成在冷却罐的瓶身上，成为一个集成阀体Super bottle，在不同工作环境下开放不同的阀口以改变回路。该部件集成化程度较高，较大程度节省了前代多个零部件的包装空间、外壳组件重量，同时装配的时间和成本也有所降低。

Model3更加集成的系统带来更低的成本和更高的热效率。使用电机堵转制热技术取代W-PTC产生热量，满足电池的加热需求，节省零部件成本。相较于ModelS，Model3节省了1个W-PTC、1个电子水泵、1个膨胀水壶、1个三通阀、1个冷凝器、2个电子风扇，还有部分管路，实现了硬件成本的有效降低。此外Model3将ADAS控制器连接到冷却回路中，并增加油冷模块辅助冷却，热管理效率有所提升。

电池回路：电池制热时，由于取消了W-PTC，电机进行堵转制热，即在维持转子转速不变的同时加大电流产生额外热量。而后冷却液进入油冷热交换器获取热量，通过集成阀从散热器转移并直接通过chiller来加热电池。电池制冷时改变Superbottle开放的阀口，回路与ModelS类似，通过chiller一侧制冷剂循环与电池冷却液回路吸收电池中的热量，降低电池温度。此外，当电池需要升温时，电机回路经过低温散热器，为电池系统提供余热，提升热效率。当电池不需要升温时，通过改变Superbottle和三通阀的状态，改变电机回路，可以使得两回路独立。

第四代系统ModelY：集成化及智能化更进一步

ModelY热管理系统更加集成化和智能化。集成化方面，采用集成歧管模块与集成阀门模块（八通阀，Octovalve），集成程度进一步提高。ModelY八通阀相当于更加集成的Superbottle，使用四路两通阀，通过控制各个接口的开关，实现十余种不同类型的工况模式，达到切换交叉回路的目的，满足不同情况下的热管理需求。

空调系统使用热泵系统，热效率更高，NVH表现更好。回路取消外置冷凝器，通过热交换器和管路连接实现冷凝器功能，与电池回路和电机回路进行耦合，实现整个热管理系统的热量交互。新增空调系统压缩机和鼓风机电机的低效制热模式。取消乘员舱高压PTC，替换为两个乘员舱中的低压PTC，能够保证热泵系统在-30°C环境下稳定运行。同时改善热泵工作噪声，实现良好的NVH性能。4680电池散热从铝合金液冷板向尼龙管路演进。随着电池CTP化的提升，对于热失控的要求变大，如果依旧使用铝合金的液冷板、液冷管路做内部导热，电池整体质量会很大，故需要更加轻量化的尼龙材料实现对铝管的替代。通过改性的尼龙材料，只使散热效率小幅降低，但能大幅减轻整体质量、提升能量密度。我们预计2023~2024年有望实现一定程度替代。

华为热管理部件及控制单元高度集成

高度集成部件+高度集成控制单元有效提升系统可靠性，降低装配工作量。华为智能汽车热管理解决方案TMS，通过极简架构、部件和热控制集成等技术，可以在满足舒适性的同时将热泵工作温度降低至-18°C，续航能力提升20%。部件集成：把板式换热器、储液罐、水泵、水阀等12个部件集成，并且用类似八通阀的基板代替了管路，使得管路数量降低40%，同时能提升系统可靠性，也降低了整个热系统在装配时候的工作量控制集成：原先多个单元的ECU都是独立的，华为把这些ECU全部集合到EDU电子驱动单元里，大幅降低了零部件的故障率，并且便于整个系统生命周期的维护，为智能化做了更好的铺垫。

比亚迪e平台3.0架构控制模块高度集成

比亚迪的热泵系统采用了类似特斯拉集成化的阀岛方案，热管理模块（IMTM）包括6个电磁阀和3个膨胀阀，主要包括电池加热、电池冷却、空气换热、水源换热、空调采暖、空调制冷回路阀体，对冷媒回路进行集成，有效利用所有热源。同时对管路系统进行简化，降低整体质量和成本。

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