文|奇偶派
在2023年的收關(guān)之月里，新能源汽車圈的流量，大多都在關(guān)注電車冬日低溫續(xù)航的問題，而事情的起因，則要從一家自媒體的冬測活動談起。
12月上旬，懂車帝進(jìn)行了他們一年一度的新能源車冬季測試，把五十多輛車?yán)搅巳袊罾涞某鞘泻邶埥?，在環(huán)境溫度1℃低至零下40℃的極寒環(huán)境下，測試新能源車?yán)m(xù)航、爬坡、智駕等各項性能指標(biāo)。
其中在“混動車型純電續(xù)航達(dá)成率排行榜”中，華為車BU董事長余承東口中超越豐田埃爾法、雷克薩斯LM等百萬豪車，“遙遙領(lǐng)先”的問界M7竟然排名墊底，其純電達(dá)成率只有可憐的31.6%，而在其他榜單中，吉利、長城旗下的多款車型在測試中續(xù)航達(dá)成率也均不到40%。
這讓余承東“坐不住”了，冬測結(jié)果公布后便在朋友圈公開怒懟懂車帝，稱其為“坑人的測試，誤導(dǎo)民眾！科學(xué)與嚴(yán)謹(jǐn)才是應(yīng)該遵循的基本規(guī)則！”
而在華為之外，長城汽車、吉利控股、嵐圖、起亞等汽車廠商也先后發(fā)聲，表達(dá)了對懂車帝測評的質(zhì)疑，就連特斯拉也加入了“戰(zhàn)場”，轉(zhuǎn)發(fā)了中國汽車工業(yè)協(xié)會旗下“汽車縱橫”的評論文章，暗指懂車帝有“黑箱操作”、引導(dǎo)輿論之嫌。
具體來看，大多的質(zhì)疑都集中于測試之前的整備階段——主辦方先將所有的混動車輛靜置一晚后，統(tǒng)一上電進(jìn)行整備，所以會涉及頻繁開關(guān)門和空調(diào)制熱，但似乎并沒有考慮到各車型的車廂空間的差異、自動空調(diào)控制策略的差異、三電系統(tǒng)和混動系統(tǒng)熱管理標(biāo)定的差異。
而在測試的嚴(yán)謹(jǐn)性之外，市場對懂車帝的“口誅筆伐”與相關(guān)質(zhì)疑，實際上折射的是消費者對新能源車冬季續(xù)航的擔(dān)憂，動力電池的最佳工作溫度為10-30°C，在低溫環(huán)境效率會大打折扣，車輛宣傳的續(xù)航里程可能會出現(xiàn)腰斬的情況；同時，為乘員艙提供舒適溫度的溫控系統(tǒng)，若沒有及時進(jìn)行技術(shù)迭代，也將以一種“恐怖”的速度消耗汽車電量，造成續(xù)航不足的情況。
而這一切的一切，其實都離不開一個十分重要的新能源車細(xì)分賽道——熱管理。那么，熱管理究竟在管理著什么？相關(guān)技術(shù)及核心價值提升環(huán)節(jié)在哪里？又有哪些受益的企業(yè)呢？
01 熱管理，不止管理熱
熱管理，顧名思義，是為車機在不同工況的不同熱需求下提供合適的工作溫度的系統(tǒng)，譬如在高溫時對車機進(jìn)行冷卻，低溫時保證車機的順利啟動，達(dá)成以盡可能小的成本讓汽車保證良好運行的目標(biāo)。
此外，在最直接的升溫與散熱讓車機正常運行的需求之外，通過良好的工業(yè)設(shè)計來達(dá)到余熱回收的目的，實現(xiàn)熱量有效的利用，提升低溫環(huán)境下的續(xù)航能力，這亦是汽車熱管理的含義之一。
不過，雖然熱管理要達(dá)成的目的十分簡潔明了，但對于不同的車型如何進(jìn)行熱管理，對其中哪些部件單元進(jìn)行熱管理，怎樣進(jìn)行更好的熱管理，卻并不是一個容易達(dá)成的課題。
分車型來看，燃油車的熱管理相對比較簡單，主要結(jié)構(gòu)可以分為空調(diào)系統(tǒng)與動力總成系統(tǒng)。
不過，傳統(tǒng)燃油車空調(diào)系統(tǒng)的熱管理相對于動力總成系統(tǒng)來講比較“簡單粗暴”，有加熱的需求時可以使用發(fā)動機產(chǎn)生的廢棄熱量，經(jīng)過暖風(fēng)芯體調(diào)節(jié)至適宜溫度后再通過鼓風(fēng)機吹入駕駛艙，達(dá)到加熱乘員艙的目的，有降溫的需求時直接求助于空調(diào)即可。
而動力系統(tǒng)的熱管理則要繁雜許多，但主要目的仍為兩項——在寒冷的時候迅速暖車實現(xiàn)冷啟動、在高溫天氣防止發(fā)動機的冷卻液達(dá)到沸點，失去冷卻作用。
談到低溫時冷啟動的問題，就需要明白燃油車發(fā)動機啟動的原理——當(dāng)傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的發(fā)動機熄火一段時間后，其溫度會下降到低于正常工作溫度的狀態(tài)。此時，由于重力的作用，機油會回流到油底殼中。當(dāng)車輛再次啟動時，需要通過機油泵將油底殼中的機油重新輸送至各個運動部件和摩擦副中，并建立和保持一定的油壓。
但在極度低溫的情況下，受物理特性的影響，機油的霧化性會受到極大的影響，啟動時必須噴射遠(yuǎn)高于正常溫度所需的油量才能達(dá)成點火條件。同時，低溫也會使得機油的粘度變大、發(fā)動機零部件“冷縮”導(dǎo)致間隙變大，很難達(dá)到潤滑的作用，對發(fā)動機造成嚴(yán)重的損傷。
圖源：蓋世汽車，海通國際
而在與極端寒冷相對的極端炎熱的情況下，發(fā)動機若長時間大馬力工作，承擔(dān)著散熱任務(wù)的冷卻液也會達(dá)到沸點，呈現(xiàn)出“水被燒開”的狀態(tài)，無法進(jìn)一步吸收熱量，導(dǎo)致發(fā)動機溫度過高，對汽車的行駛安全造成極大的隱患。
可以說，在燃油車的時代里，因其與安全息息相關(guān)，熱管理已經(jīng)成為了必須要研究、發(fā)展的課題，而伴隨著汽車走向電動化、系統(tǒng)走向復(fù)雜化，熱管理的重要性又有了進(jìn)一步的提升。
相比于燃油車“發(fā)動機+乘員艙”的熱管理構(gòu)成，新能源汽車由于新增了“三電”系統(tǒng)，將發(fā)動機“拆分”為了動力電池與電機電控兩個模塊，所以熱管理方案也變?yōu)榱恕翱照{(diào)系統(tǒng)+動力電池系統(tǒng)+電機電控”三個模塊。
在為乘員艙提供舒適溫度的空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)中，由于新能源汽車無法像燃油車一般直接從發(fā)動機處獲取“廢熱”來給駕駛艙供暖，所以需要制定一條專門提供制熱的技術(shù)路線；而在制冷環(huán)節(jié)也同樣有著一些改變——燃油車可以使用發(fā)動機帶動壓縮機進(jìn)行制冷循環(huán)，電動車則需要使用電動壓縮機來進(jìn)行冷循環(huán)。
而在扮演著與發(fā)動機同樣角色的動力電池環(huán)節(jié)中，溫度過低會導(dǎo)致電池的充放電功率下降，續(xù)航受到極大的影響，溫度超過45℃則有著電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險。
圖源：《低溫環(huán)境下鋰電池充放電性能研究》，海通國際
另一方面，電動車動力電池內(nèi)部不同部件的溫差也要保證在一定的范圍內(nèi)，過大的溫差輕則影響電池發(fā)揮最佳性能的表現(xiàn)和壽命的長短，重則會極大地傷害系統(tǒng)的安全性和可靠性。
與動力電池同為全新增量的三電系統(tǒng)，近年來伴隨著車機功率、扭矩和轉(zhuǎn)速的提升，相關(guān)發(fā)熱量也同步提升，如何有效地進(jìn)行（冷卻）熱管理，防止過熱，保證它們的正常工作和使用壽命，也成為了一個關(guān)鍵問題。
圖源：東吳證券研究所
也正是伴隨著純電動汽車熱管理部件新增及部件升級等因素，熱管理系統(tǒng)的單車價值相較于燃油車時代實現(xiàn)了大幅度的提升，整體來看，純電動汽車的整車熱管理系統(tǒng)單車價值量高達(dá)7000元左右，相比于傳統(tǒng)燃油車提升2倍以上。
圖源：東吳證券研究所
02 電車的熱管理，價值增量在哪里？
既然熱管理系統(tǒng)在從燃油車朝向電動車轉(zhuǎn)型的過程中有著如此大的價值量提升，那必定會有相關(guān)公司大幅深度受益，但想要“順藤摸瓜”找到目標(biāo)企業(yè)，就要找到價值量的核心提升環(huán)節(jié)，那自然離不開上文提到的電池?zé)峁芾?、電機電控?zé)?、管理乘員艙熱管理的技術(shù)迭代方向與不同部件的需求了。
其中，作為直接制約汽車性能和安全性的系統(tǒng)，電池?zé)峁芾砟壳按笾掠兄L(fēng)冷、液冷和直冷三種的技術(shù)路線。
作為最先普及、最基礎(chǔ)的交換熱方式，風(fēng)冷是成本最低的電池?zé)峁芾磉x擇，但與其他需要熱管理的場景相同，由于空氣的別熱熔、對流熱系數(shù)均較小，導(dǎo)致了風(fēng)冷換熱效率的低下，在電池發(fā)熱量快速增大或長時間持續(xù)發(fā)熱的情況下，存在著熱失控的風(fēng)險，而該技術(shù)大多也存在于很早期的電動車或新能源公交車之上。
風(fēng)冷示意圖，圖源：蓋世汽車，華福證券研究所
既然風(fēng)冷無法滿足散熱的要求，自然是要尋求一個換熱效果更好的介質(zhì)，即采用液冷的方式，而這也是目前電池?zé)峁芾淼闹髁骷夹g(shù)管理方案。
據(jù)華福證券研究，當(dāng)前液冷主要以冷卻劑（水和乙二醇）作為制冷劑，通過空調(diào)制冷/制熱回路與動力電池制冷/制熱回路并聯(lián)耦合，在溫度較高，冷卻液會經(jīng)過電子膨脹閥變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊簯B(tài)進(jìn)入電池冷卻器帶走熱量，在溫度較低時，也可以通過PTC（熱敏電阻）加熱冷卻液再對電池加熱完成目的。
液冷示意圖，圖源：蓋世汽車，華福證券研究所
而在液冷之外，其實還有一種換熱更加直接的方法——直冷。
直冷技術(shù)路線采用空調(diào)系統(tǒng)制冷劑（R124a、CO2等）直接對動力電池進(jìn)行冷卻，相當(dāng)于減少了一次換熱過程、減少一次換熱熱阻、降低換熱溫差，而且制冷劑在電池冷板內(nèi)沸騰化熱，換熱能力顯著增強。
直冷示意圖，圖源：蓋世汽車，華福證券研究所
而從系統(tǒng)復(fù)雜度來看，直冷把電池回路的水系統(tǒng)徹底取消，把電池冷卻器原有的制冷劑部分做成一個大板放到電池里，從原理圖上看確實減少了器件，也節(jié)省了電池冷卻器等部件占用的空間。
但如果通過冷媒直冷的話，相關(guān)工作壓力會變得極大，這又對具體的構(gòu)件提出了更高的要求，在當(dāng)前技術(shù)進(jìn)程情況下不僅危險，而且性價比不高，目前仍處于研究階段，
但無論如何，實際上都不會影響對電池冷卻器和電子水泵的需求，而這也成為了價值量增加的零部件之一。
與電池?zé)峁芾硐嗨频碾姍C電控?zé)峁芾?，也正在由液冷向油冷發(fā)展。
目前，電機電控?zé)峁芾泶蠖嗑捎靡豪溥M(jìn)行散熱，但隨著電動化走向智能化的下半場后，電機電控的發(fā)熱量隨著其所要承擔(dān)的責(zé)任一同增大，而液冷只能通過環(huán)繞電機殼體的管道來帶走熱量，實際上還是要經(jīng)歷一次空氣換熱的過程，就好比蓋著被子開空調(diào)，外面是涼快了，但被子里的溫度還是很高，也導(dǎo)致了傳熱效率的低下，無法滿足新能源汽車的散熱需求。
而代表著未來趨勢的油冷則是直接將油灌入電機內(nèi)部，與電機充分完成接觸來進(jìn)行更加效率的熱交換，就像毛細(xì)血管一般深入電機的每一個角落，自然會取得更加優(yōu)異的散熱效率。
目前，日系油電混合車企已經(jīng)應(yīng)用了油冷電機，國內(nèi)也有諸如零跑C11等車型列裝，未來還將繼續(xù)加速上車。
以上便是三電系統(tǒng)技術(shù)迭代與相關(guān)價值量提升部件的部分，作為純粹的增量，三電系統(tǒng)熱管理的出現(xiàn)確實創(chuàng)造了很大的市場空間，但與其同樣重要的是早在燃油車時代就已經(jīng)出現(xiàn)，并在新能源車時代加速迭代的乘員艙熱管理系統(tǒng)。
新能源車在乘員艙的空調(diào)制熱環(huán)節(jié)中，由于失去了可以散發(fā)大量熱量的發(fā)動機，只得尋求其他部件的幫助，而PTC（熱敏電阻）便登場了。
PTC是一種非常典型的溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，當(dāng)超過一定的溫度閾值（居里點）后，電阻會發(fā)生躍遷性的提升，便能達(dá)到低溫發(fā)熱、恒溫定溫的作用，而其下的風(fēng)冷、水冷路線，也都是基于該原理完成工作的。
但是，PTC這樣的構(gòu)造看似十分美妙，但卻有著不小的瑕疵。作為電阻發(fā)熱的代表，在理想狀況下，也只能實現(xiàn)100%的能量轉(zhuǎn)換，以一個2kW的PTC為例，全功率工作一個小時要消耗掉2kWh電。如果按一輛車行駛百公里耗電15kWh計，2kWh就將損失13公里的續(xù)航里程，而現(xiàn)實情況則更甚于此，大概會使得續(xù)航里程降低25%左右，也成為了PTC最大的痛點。
在難以忽略的電能損耗下，PTC也迎來了它的“繼任者”——熱泵空調(diào)。
據(jù)華福證券研究，熱泵空調(diào)基于逆卡諾循環(huán)的原理，將低位熱源的熱能轉(zhuǎn)移至高位熱源，通過增加四通換向閥使熱泵空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器和蒸發(fā)器功能互換，從而改變熱量的轉(zhuǎn)移方向?qū)崿F(xiàn)制冷、制熱雙重效果，簡而言之，便是改變了PTC直接“燒電”完成加熱的方法，去做熱量的“搬運工”。
圖源：中國知網(wǎng)、盾安環(huán)境官網(wǎng)、東吳證券研究所
從效率上來看，相比于PTC小于1的熱能效比，熱泵空調(diào)的制熱能效比可達(dá)到2~3，也就意味著可以利用1kW電功率“生成”2~3kW的熱量，大大降低了對電能的損耗。此外，還可以通過改變冷媒介質(zhì)，來保證在極低溫的情況下仍可以提供較大的制熱量且保持較高的熱能效比，直擊冬日續(xù)航的痛點，于是，當(dāng)前所有的高端車型，都采用了熱泵空調(diào)的路線。
而與PTC相比，熱泵系統(tǒng)中核心組件的變化有壓縮機、四通閥、球閥、電子膨脹閥、電磁閥等部件，對“閥”類企業(yè)有著很大的利好。
此外，在三大熱管理系統(tǒng)技術(shù)迭代帶來的升級之外，新能源車熱管理技術(shù)也朝著高度集成化的方向發(fā)展。
三大熱管理系統(tǒng)新增的閥件和管路讓整車的熱管理復(fù)雜度大大增加，而為了簡化管路流程，降低熱管理系統(tǒng)空間占用率，集成化部件應(yīng)運而生。
其中，特斯拉在最新的 Model Y 車型上首次采用了八通閥，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)系統(tǒng)中的冗余管路和閥件；小鵬集成式水壺結(jié)構(gòu),將原本多個回路的水壺以及相應(yīng)的閥件、水泵集成到一個水壺之上，大幅降低載冷劑回路的復(fù)雜程度，也都成為了價值量增加的部分。
那么，如此多的“閥”增量，究竟會是哪些企業(yè)將接住這“潑天的富貴”？它們的經(jīng)營情況與投資前景又如何呢？
03 行穩(wěn)致遠(yuǎn)和困境反轉(zhuǎn)，三花與盾安都有故事
其中，占得困境反轉(zhuǎn)和技術(shù)實力兩個最大亮點的盾安環(huán)境，是當(dāng)前市場中最為優(yōu)秀的熱管理企業(yè)之一。
公司成立于1987年，并于其后試制成功第一批截至閥，進(jìn)入空調(diào)零部件制造行業(yè)，經(jīng)過二十年的耕耘發(fā)展，在2009年一家成為了國內(nèi)制冷行業(yè)龍頭企業(yè)，供貨給幾乎所有龍頭空調(diào)廠商。
但在制冷設(shè)備做到了行業(yè)瓶頸后，公司也多次對外尋找第二增長曲線，嘗試了光伏業(yè)務(wù)、節(jié)能業(yè)務(wù)、傳感器業(yè)務(wù)、機器人業(yè)務(wù)等諸多領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。
但奈何在海外政策的影響與激烈市場競爭的壓制下均告破。而在這個過程中，公司在擴張過程中大規(guī)模利用債權(quán)融資的控股股東盾安集團(tuán)也出現(xiàn)了流動性危機。
而在連續(xù)三年的非核心業(yè)務(wù)瘦身后，公司大客戶格力電器也受讓盾安精工所持有盾安環(huán)29.48% 的股份，同時以現(xiàn)金認(rèn)購盾安環(huán)境非公開發(fā)行的1.39億股，共計出資30億元，成為公司控股股東，紫金礦業(yè)也在此時入股，成為第二大股東。
經(jīng)歷過數(shù)年的非核心業(yè)務(wù)剝離、解決債務(wù)問題后，盾安環(huán)境也重新起航。
傳統(tǒng)的配冷制件中，公司截止閥、四通閥的份額做到了絕對領(lǐng)先，截至2022年，截止閥、四通閥、電子膨脹閥、電磁閥的內(nèi)銷市占率分別 為 40.6%、 43.3%、23.9%、11.0%，分別位列行業(yè)第一、第二、第三、 第二。2021 年制冷閥件總出貨量已超過三花，成為行業(yè)第一，年均出貨 規(guī)模在超兩億只。
同時，伴隨著格力的入主，格力電器的相關(guān)訂單與旗下存在競業(yè)情況的企業(yè)也逐漸轉(zhuǎn)入盾安環(huán)境，在市場份額進(jìn)一步提升的過程中，帶動了公司制冷配件板塊的利潤率的增加，進(jìn)一步穩(wěn)固了雙寡頭的競爭格局。
新興的新能源車熱管理賽道中電子膨脹閥的跨領(lǐng)域應(yīng)用和空調(diào)系統(tǒng)朝著熱泵方向發(fā)展，也成為了盾安環(huán)境入局的機遇。
在汽車運動情況下，往往需要更為可控、更為精細(xì)的控制部件，而電子膨脹閥因其更廣的調(diào)節(jié)范圍、更快的反應(yīng)速度以及更高的調(diào)節(jié)精度，從而被大量應(yīng)用至要求更高的新能源車熱管理的系統(tǒng)中。
同時，新能源車行業(yè)景氣度不斷提升，疊加熱泵空調(diào)的加速上車，將進(jìn)一步帶動電子膨脹閥的用量，普通車型往往只需要兩個電子膨脹閥，而采用了熱泵車型的電子膨脹閥一般要達(dá)到5-6個，大大提升了相關(guān)需求。
而目前與盾安同為制冷配件的龍頭三花在汽零業(yè)務(wù)上的布局更為領(lǐng)先，為了防止一家獨大的情況出現(xiàn)，國內(nèi)龍頭車企紛紛加速開拓二供體系，盾安環(huán)境也憑借著技術(shù)的領(lǐng)先成為車企們的不二之選，并有望持續(xù)開拓客戶。
與盾安環(huán)境這樣經(jīng)過低谷再向上的挑戰(zhàn)者相比，在汽車熱管理賽道中，三花智控一直是最為優(yōu)質(zhì)的企業(yè)。
三花智控以熱泵技術(shù)和熱管理系統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用為核心，從“機械部品開發(fā)”向“電子控制集成的系統(tǒng)控制技術(shù)解決方案”升級，專注于熱管理產(chǎn)品零部件及組件，橫向產(chǎn)品品類擴展（閥、泵、散熱器、組件等），縱向行業(yè)擴展（家電、商用制冷、汽車、儲能等）。
三花智控的發(fā)展歷程，就是不斷募資擴產(chǎn)、不斷開發(fā)新項目、不斷收購的過程。公司上市募集資金便是為了擴建電子膨脹閥和電磁閥產(chǎn)能，并在該領(lǐng)域成為寡頭后持續(xù)外拓，定增投產(chǎn)空調(diào)所需的元器件。并于2013年收購德國亞威科、于2015年收購微通道、2017年收購蘭柯與三花綠能的相關(guān)資產(chǎn)，極大地拓寬了企業(yè)的技術(shù)范圍、提升了技術(shù)實力。
伴隨著收購，公司的業(yè)務(wù)也逐漸擴展，目前可分為家用制冷業(yè)務(wù)、商用制冷業(yè)務(wù)、汽車零部件業(yè)務(wù)、亞威科業(yè)務(wù)、微通道業(yè)務(wù)、變頻控制器業(yè)務(wù)、儲液器以及管路件業(yè)務(wù)單元，并在各個已成熟的領(lǐng)域中均做到了市占率龍頭。
而在新興的汽車熱管理領(lǐng)域中，三花智控依靠極強的技術(shù)完成了在行業(yè)內(nèi)的稱霸，按照銷量計算，預(yù)計公司在全球汽車電子膨脹閥中的市占率達(dá)52%，市占率全球第一。
同時，公司的組織架構(gòu)穩(wěn)定，并與多個外部高校和科研機構(gòu)達(dá)成合作，長期大量培養(yǎng)人才，完成了一套從管理到人才到技術(shù)再到業(yè)務(wù)的發(fā)展閉環(huán)體系，成為公司長期穩(wěn)定發(fā)展的最佳基石。
04 寫在最后
作為由成千上萬個精細(xì)的零部件組成的系統(tǒng)，汽車在運行的過程中幾乎所有的零部件都在不斷發(fā)熱，而為了保證車機能在不同溫度不同環(huán)境下順利使用，汽車的熱管理系統(tǒng)誕生了，但彼時的熱管理相對簡單，價值量也并未呈現(xiàn)井噴的情況。
但自汽車電動化以來，更多的“帶電”部件被帶到了車上，在極大地改變了汽車的動力構(gòu)造的同時也變得更加“嬌氣敏感”，讓新能源車熱管理系統(tǒng)變得更加復(fù)雜、更加重要。
因此，對新能源車熱管理系統(tǒng)的研究和發(fā)展將成為未來汽車行業(yè)的重要課題之一，而業(yè)界內(nèi)的相關(guān)企業(yè)，也將在新的技術(shù)和需求下講出屬于他們的故事來。
參考資料：
1.《新能源熱管理加速演進(jìn)，國產(chǎn)零部件廠商迎崛起良機》，華福證券；
2.《乘新能源汽車東風(fēng)，熱管理迎來新機遇》，東吳證券；
3.《汽車熱管理賽道的發(fā)展及投資機會》，海通國際
4.《2023年盾安環(huán)境研究報告：閥為盾，熱馳遠(yuǎn)》，國泰君安。