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2020年全球电动车电池热管理系统产业竞争格局市场研究行业报告(35页).docx

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2020年全球电动车电池热管理系统产业竞争格局市场研究行业报告(35页).docx

1、2020年深度行业分析研究报告内容目录前言:新能源汽车行业以产业研究为导向.7关注热管理赛道大势所趋、拐点临近、空间可观.8产业趋势:热管理为电动车产业链中的“光学赛道”.9业绩拐点:2019年订单加速,预计2021年业绩曲线陡峭.12市场空间:2025年全球千亿级市场规模.15与燃油车相比,电动车热管理系统三大变化.17电池热管理系统:新增量环节,液冷为主流技术方案.17整车空调系统:电动压缩机与热泵技术为关键环节.21电驱动及电子元器件:并入整车方案,新增域控制器散热需求.27从热管理系统构成看各零部件环节机遇.28拆解热管理系统及相关部件以特斯拉热管理方案为例.28核心零部件:2020年

2、国内/全球市场规模分别为86/215亿元.30竞争格局:新领域的公平较量,由组件向集成化发展.32热管理方案向标准化发展,国外厂商巨头具技术积累优势.32立足优势单品向上升级,国内厂商有望弯道超车.35图表目录图1:新能源汽车行业主要以产业研究为导向.7图2:2019年初,新能源汽车零部件板块估值急速拉升、分化.8图3:大部分新能源汽车新增量环节处成长初期.8图4:苹果产业链不同赛道的股价累计涨幅倍数.9图5:iPhone成本拆分.10图6:Model3成本拆分.10图7:传统车汽车热管理系统示意图.11图8:新能源汽车热管理系统示意图(含热泵).11图9:新能源汽车热管理结构布局.11图10

3、:2019年初热管理核心公司估值上行.12图11:主流整车厂电动车生产计划及目标销量梳理.12图12:国内新能源汽车产业由供给市场向需求市场平稳过渡.13图13:2021年为热管理业务业绩拐点.14图14:国内电动车2020-2025年销量假设(万辆).15图15:全球电动车2020-2025年销量假设(万辆).15图16:传统车热管理VS纯电动车热管理.17图17:动力电池度工作温度有严格要求.17图18:随温度降低,锂电池电池容量显著下降.18图19:高温下电池寿命急剧衰减.18图20:热失控机理(电池温度上升至400-1000度).18图21:电池析锂形成机理.18图22:几种传导介质的

4、比较.19图23:主动风冷和被动风冷原理.19图24:风冷方案运作示意.19图25:直冷和冷却剂回路方案工作原理.20图26:冷却剂回路液冷方案示意图(以Model3为例).20图27:相变材料在电池组中的应用形式.20图28:采用相变材料的热管理剖视图.20图29:400公里续航以上车型占比逐年提升.21图30:纯电动车型由A00向中大型车车型倾斜.21图31:部分纯电车型电池热管理方案(向液冷方案权重大).21图32:传统车汽车空调制冷示意图.22图33:新能源汽车空调制冷示意图.22图34:PTC片制热原理.22图35:热泵系统工作原理.22图36:斜盘式、涡旋式及旋叶式压缩机对比.22

5、图37:电动涡旋压缩机结构.23图38:电动压缩机(左,翰昂预计2020年份额)与传统空调(右)压缩机市占率.23图39:几种常用的电动车空调系统制热方案对比.24图40:以起亚Soul测试,实用热泵能耗情况由于PTC.25图41:热泵系统能有效缓释电动车冬季采暖续航问题.25图42:ModelY整车热管理方案中热泵为重点.25图43:大众e-Golf热泵系统(翰昂).26图44:雷诺Zoe热泵系统(电装).26图45:电驱动及电子元器件冷却方案.27图46:ADAS域控制器散热需求从目前的自然散热向主动风冷、液冷散热进化.27图47:以ModelY为例特斯拉整车热管理方案.28图48:特斯拉

6、电池冷却系统.29图49:特斯拉方案中电机预热电池示意图.29图50:集成式八通阀工作示意图.29图51:在不同环境温度下具不同的制热方案.29图52:主要的热管理新生零部件.31图53:传统热管理巨头VS.零部件厂商.32图54:各整车厂热管理方案差别较大,尚未统一.32图55:电装、法雷奥、翰昂及马勒四家占据59%的全球热管理市场份额.33图56:与丰田深度绑定,四成营收来源于日本本土.34图57:2019年热管理业务占据26.2%的市场份额.34图58:热管理、电驱动、ADAS为法雷奥三大目标领域.34图59:四大业务版图,热管理业务营收占四分之一.34图60:公司四个部门产品均定位热管

7、理.35图61:翰昂预计2020年压缩机业务向好.35图62:马勒加大热管理业务布局,营收占比逐年上升.35图63:马勒业务集中在欧美两地(2018年地区营收占比).35图64:国内厂商立足优势单品零部件.36图65:国内相关厂商热管理业务布局情况.36表1:热管理赛道与光学赛道的相似之处.9表2:部分热管理公司公告的订单情况.13表3:国内、全球热管理市场空间测算(单位:亿元).15表4:各类车型热管理单车价值量拆分(单位:元).16表5:国内外厂商电动压缩机基本采用涡旋技术.23表6:相同的环境下,热泵采暖的制热效率是PTC1.82.4倍.24表7:采用热泵系统的车型及其方案供应商.25表

8、8:国内外供应商热泵方案布局.26表9:热泵系统技术发展趋势.26表10:热管理核心零部件分类情况.30表11:特斯拉各子系统零部件分布情况.30表12:新能源汽车热管理核心零部件市场空间测算.31表13:电装、法雷奥、翰昂及马勒主要财务数据.33表14:国内由组件零部件供应商向上升级、具发展潜力的热管理厂商.36前言:新能源汽车行业以产业研究为导向新能源汽车作为新兴行业,其投资思路主要以产业研究为导向。出于对能源体系、工业发展等方面考量,2012年定位于国家级战略的新能源汽车项目被推出,在长达8年的补贴政策、路权导向及基础设施建设的合力推动下,产业链由零发展雏形初显。而目前整个行业仍处成长初

9、期,智能化、电动化趋势下汽车行业面临巨大的技术革新,大部分技术方案并未形成标准,三电、汽车电子、车联网等领域技术加速迭代。此时,市场能给予好赛道估值溢价,能容忍个股业绩表现滞后,即中观角度的产业研究为投资主要思路。旨在以前瞻视角寻找景气度向上的子环节(确定性赛道),和业绩向上的标的(相关业务业绩拐点)。以P=PE*EPS角度诠释:(1)PE的增量弹性将优先反应,主要受各赛道确定性、行业空间影响,决定股价在中长周期中的趋势方向。目前汽零板块估值仍处较低位置,从历史来看,整体汽零板块估值2011年进入平缓期,2015-2016年受电动化、智能化行情拉动震荡,2017-2018年受车市低迷、贸易战影

10、响,估值下行,2019年至今仍为板块调整期。而新能源汽车零部件受特斯拉拉动、以及电池产业格局逐渐成型等因素影响,其估值在2019年初急剧拉升,迅速分化,新能源汽车零部件板块PE估值远高于整体汽零板块(截至2020年4月,85xvs.27x)。(2)EPS在后续的订单周期中验证,决定股价短期震荡程度。新能源汽零公司业绩增长受制于产业发展进程,全球新能源汽车渗透率处不足4%的低位,短期业绩弹性较大的汽零个股集中在特斯拉产业链,以及后续紧跟的大众MEB、比亚迪供应体系;同时传统车企在政策及生存压力下加速布局进程。此背景下,部分公司手握长周期订单,业绩释放具不连续特征,需逐步验证。图1:新能源汽车行业

11、主要以产业研究为导向资料来源:经济研究所整理图2:2019年初,新能源汽车零部件板块估值急速拉升、分化资料来源:wind,经济研究所整理注:整体汽零板块成分来源于wind行业分类,新能源汽车零部件成分为手工筛选的69家公司(公告及产业认知中具新能源汽车业务的公司,包含电池部分)关注热管理赛道大势所趋、拐点临近、空间可观新能源汽车新增量环节最值得关注,PE弹性最大的子行业集中在燃油车没有而电动车有的领域,原因有两点:一方面,对于新环节,国内外厂商处同一个水平线,是国内厂商最好的切入时机,相较于偏传统环节的国产替代路径更为容易;另一方面,行业从01,赛道短期爆发性强,在足够大的市场规模下,能诞生多

12、个大市值企业。经梳理,电动车纯新增量环节集中在三电(电池、电机、电控)以及汽车电子、车联网领域,而底盘部分(传动、转向、制动等)存在由机械部件向电子部件升级的需求。此外,车身内外饰及底盘结构件作为汽车演变中技术升级较小的环节,仍存在以铝换钢的轻量化、智能化车灯等趋势性机会。且大部分新增量环节处产业成长初期。图3:大部分新能源汽车新增量环节处成长初期资料来源:经济研究所整理产业趋势:热管理为电动车产业链中的“光学赛道”新兴产业景气度向上但各个赛道成长性差距很大。汽车电动化、智能化趋势不可逆转,将带动产业链变革,而受行业技术壁垒、产业发展趋势、竞争格局以及需求等因素影响,各赛道成长性具较大差异。以

13、经过黄金十年发展的苹果产业链为例,光学赛道(以舜宇光学为例,以2008年12月收盘价为基期)因单机价值量不断提升,以及技术不断演进,股价涨幅超200倍,同期芯片赛道(以美光科技为例)、声学赛道(以歌尔股份为例)、连接器(以立讯精密为例)、射频赛道(以Qorvo为例)股价涨幅在20倍级别,而机壳、结构件等技术壁垒较低的赛道增幅在5倍以内。类似于苹果重新定义智能手机,颠覆诺基亚等传统手机商;特斯拉以燃油车颠覆者形象造势,重塑汽车消费体验,均具电子消费品特征且为全球化采购的产业链。苹果产业链的历史发展对现阶段特斯拉产业链的前瞻预判具较大意义。汽车产业链无论从体量抑或复杂远胜手机产业链。为寻找特斯拉产

14、业链中的“光学赛道”,具单车价值量较大且有上行趋势,技术迭代天花板高的子环节概率较大,除却明显符合的电池环节,具上述特征的热管理值得关注。图4:苹果产业链不同赛道的股价累计涨幅倍数资料来源:Wind,经济研究所整理注:领益智造以2011年8月收盘价为基期,立讯精密以2010年10月收盘价为基期,其余7家公司以2008年12月收盘价为基期。舜宇光学因增幅过大以右轴坐标计热管理与光学赛道的相似“基因”:表1:热管理赛道与光学赛道的相似之处热管理赛道光学赛道驾驶舱即时温控的舒适度、电池及电驱动等发展动力来源:切中消费者需求及行业发展关键点技术:处加速迭代期,新方案持续渗透单机/单车价值量较大且有上行

15、空间相关热管理保障的整车性能及安全、合适的热管理方案对续航焦虑的缓释,均从电动车消费层面肯定热管理的重要性驾驶舱热管理升级、新增电池及功率元器件热管理、整车体系热平衡优化以及相关迭代技术从不断由中高端车型向低端车型渗透为产业发展带来持续的动力源手机摄像头环节单机价值量在310元左右,成本占比约10%;iPhone8Plus摄像头成本$32.5vs.iPhoneX$43。消费者对高质量拍照及录像功能要求的日益精进,光学参数成为消费者购买手机的重要指标,驱动厂商聚焦镜头创新主摄像素的提升、辐摄功能扩展、多摄模组升级以及相关迭代技术从不断由中高端机型向低端机型渗透为产业发展带来持续的动力源汽车热管理

16、由传统车的1910元上升至电动车的52809920元,以Model3为例,热管理占整车成本5%。特斯拉ModelY运用热泵等新方案,相比Model3增厚单车价值量10%20%。能向其他领域扩展运用向工控、安防、医疗、VR/AR以及汽车等领域扩展往风力发电、储能、基站等领域延伸资料来源:经济研究所整理(1)手机摄像头及电动车热管理均切中消费者需求及行业发展关键点,具长期发展逻辑。对于手机摄像头,由于照片实时分享、短视频等社交领域的兴起,消费者对高质量拍照及录像功能要求的日益精进,光学参数成为消费者购买手机的重要指标,驱动厂商聚焦镜头创新,带动产业长期发展。对于电动车热管理,无论是驾驶舱即时温控的

17、舒适度,还是电池、电驱动等相关热管理保障的整车性能及安全,抑或合适的热管理方案对续航焦虑的缓释,均从电动车消费层面肯定热管理的重要性,整车厂及供应商均将对其进行持续的技术优化。(2)技术均处加速迭代期,新方案持续渗透。对于手机,光学创新推动手机模组由单摄向高清+广角+长焦+3D+小型化模组的多摄(三摄及以上)方案升级,技术边界持续拓展,竞争格局处动态变化过程中。对于电动车,由风冷向更复杂的液冷更迭的电池热管理、PTC加热向热泵空调的驾驶舱供热体系发展以及整车子系统联结方式等方案技术的持续进步,均带来新增量。综合两个子环节在各自产业链的技术趋势,主摄像素的提升(对标驾驶舱热管理升级)、辐摄功能扩

18、展(对标新增电池、电驱、功率元器件热管理)、多摄模组升级(整车体系热平衡优化)以及相关迭代技术从不断由中高端机型(车型)向低端机型(车型)渗透为产业发展带来持续的动力源。(3)均为单机/单车价值量较大且有上行空间的环节。手机摄像头单机价值量高(后置双摄$30+、后置单摄$10+、前置单摄$5+、结构光$10+),以iPhoneXSMax为例,手机摄像头环节单机价值量在310元左右,成本占比约10%。而汽车热管理由传统车的1910元上升至电动车的52809920元(2020年测算数据),以Model3为例,热管理占整车成本5%。故手机摄像头及电动车热管理均为重要组成部分,在产业更迭及新技术由高端

19、向中低端应用渗透中单机/单车价值量具持续上行的空间(例如iPhone8Plus摄像头成本$32.5vs.iPhoneX$43,并进一步将摄像头升级运用推广至低端机型;特斯拉ModelY运用热泵等新方案,相比Model3增厚单车价值量10%20%,引领行业对热泵的应用,目前不足10%的装载率仍有较大的提升空间),并伴随硬件成本随规模化持续下降(例如摄像头约15%的年降)。(4)能向其他领域扩展运用。手机摄像技术应用场景向工控、安防、医疗、VR/AR以及汽车等领域扩展,而汽车热管理技术同样可往风力发电、储能、基站等领域延伸,构筑长赛道。图5:iPhone成本拆分图6:Model3成本拆分资料来源:

20、TechInsights,经济研究所整理资料来源:经济研究所预测从电池安全、整车舒适、保障性能角度,热管理极具重要性。随着汽车的电动化(单车载电量及电池能量密度的提升)和智能化(电子电器功率件增多)的发展趋势,为保证功能单元维持最佳工况温度区间以及提升整车能量利用效率,新能源汽车热管理系统变得愈发重要,旨在以整车角度实现动力电池、空调、电驱动以及大功率电子电器元件等相关系统及部件的统筹温控,保证整车运行的安全性、经济性与舒适性。传统车热管理系统=动力系统热管理(发动机、变速箱)+驾驶舱空调系统。传统车热管理方案较为成熟,功能实现上分为动力系统热管理和驾驶舱空调系统热管理。其中动力系统热管理只要

21、有三条循环体系(发动机冷却循环、空调循环以及中冷循环),发动机运转温度在700-900,能自产热量,包括变速箱在内的周边部件不能过热和过冷,需通风及隔热。驾驶舱空调系统加热可借助发动机余热,主要通过蒸发器及暖风芯体与动力系统联结成热平衡系统。图7:传统车汽车热管理系统示意图资料来源:王国华著热管理系统散热冷却建模与电池组温均控制策略,经济研究所整理新能源车热管理=电池热管理+汽车空调系统+电驱动及电子功率件冷却系统。(1)电池热管理:作为核心部件,电池的温度是影响其安全及性能的关键因素(最佳工况温度在20-35),过高或过低(低于0)对电池的寿命存在负面影响。在电池充放电过程中,温度过低可能造

22、成电池容量和功率的急剧衰减以及电池短路;温度过高则可能造成电池分解、腐蚀、起火、甚至爆炸。动力电池系统需配合复杂的电池热管理系统维持工况温度,为电动车完全新增部分。(2)汽车空调:不论是新能源车还是燃油车,都致力于满足终端消费者的日益上升舒适性需求,汽车驾驶舱的热管理技术也变得尤为重要。对于制冷,新能源车与传统车原理相近,差异在两点,一是传统车压缩机可由发动机驱动,而电动车由于动力源变为电池需使用电动压缩机;二是联结方案上,传统车动力系统与空调制冷过程较独立,而电动车电池与空调冷却系统通常联结。对于制热,传统车空调系统加热借助发动机的余热,电动车需借助PTC加热(冬季使用续航受较大影响),未来

23、制热效率更高的热泵系统是趋势。(3)电驱动及电子功率件热管理:在新能源车高电压电流运作环境、智能驾驶技术日益复杂背景下,电机电控及电子功率件等耐受温度低的部件对散热要求高,需额外添设冷却装置。图8:新能源汽车热管理系统示意图(含热泵)图9:新能源汽车热管理结构布局资料来源:王国华管理系统散热冷却建模与电池组温均控制策略,国信证券经济研究所整理资料来源:EDC电驱未来一种新能源汽车热管理系统的设计,经济研究所整理注:绿色为空调系统、红色为电池系统,蓝色电驱动系统2019年初至今市场对热管理赛道认可度持续提升。随特斯拉领先行业的热管理技术渗透,以及近两年电动车结构由严控成本的小型车向重视热管理的中

24、/大型电动车倾斜,热管理产业趋势愈发明朗,各部件供应商参与度提升,国内竞争格局逐渐分化,赛道价值认可度持续提升,从2019年初开始热管理核心企业逐步上行的估值得到验证。图10:2019年初热管理核心公司估值上行资料来源:Wind,经济研究所整理业绩拐点:2019年订单加速,预计2021年业绩曲线陡峭受欧美电动化推动,供应链迎来机遇。美国、欧洲三地为除中国外全球最大的汽车生产及消费地区,在汽车电动化大趋势下,2019年以来各地区均呈现政策提振及车企加速布局两端发力。在政策端,欧洲碳排放法规及各国高额补贴催化产业,而美国新能源车税收抵免有望延长且辅以加州ZEV制度为代表的地方政策进一步促进消费。刺

25、激供给端车企加速电动化进程,特斯拉持续放量、大众MEB紧跟、欧洲其他车厂积极布局,给以热管理为代表的全球供应链带来新增量。图11:主流整车厂电动车生产计划及目标销量梳理资料来源:公司公告,公司官网,彭博,经济研究所整理国内电动车由供给市场向需求市场过渡,热管理大升级。2015年以来国内新能源汽车发展经历补贴驱动下A00为王、运营需求拉动A级车发展、自主需求抬头SUV及中高端车型上量三个阶段。在前两个阶段中,以获得补贴为导向的A00以及对成本敏感的营运车辆均对热管理未有足够的重视。而随产业由供给市场向需求市场平稳过渡,2020年自发需求接棒运营需求,车企将愈发重视电动车消费者体验。目前车企开发的

26、新车型(例如比亚迪汉、上汽的MarvelX、广汽的Aions、吉利领克系列)在外观及性能上颇为注重,热管理系统作为影响整车安全、舒适性以及能耗性能的关键部分,具较大升级需求。图12:国内新能源汽车产业由供给市场向需求市场平稳过渡资料来源:中汽协,彭博,经济研究所整理2019年热管理公司订单明显加速。车企供应订单领先生产,受益于传统车厂对电动平台的布局加速,以及国内车企新车型推出,2020-2022将量产较大数量规模的车型,车企已提前与各组件及系统供应商建立合作。经梳理,三花智控(预计160亿在手订单)、银轮股份等主要热管理公司订单于2019年明显加速,且基本打入欧美主流车企供应体系。表2:部分热管理公司公告的订单情况公司公告时间买方订单标的/项目订单数量/金额协议

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