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热管理冷媒技术变革对管路市场影响分析
2022-11-10
Hanna

聆英观点


  1. 汽车空调冷媒技术路线的最终方向将由两大因素决定:①标准和法规;②OEM在性能与成本的平衡选择。


  2. 热泵空调冷媒技术路线(CO2方案)发展会影响热管理管路产品的发展,5年内将有爆发窗口期。


  3. 自主品牌供应商仍然稀缺,把握CO2冷媒热泵空调技术变革趋势,国产品牌有望引领管路产品升级。


  4. 国内供应商应抓住技术变革窗口,聚焦国内市场及增量市场,深耕细分领域,逐步向综合型、集成型厂商转型。


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新能源汽车热管理系统会继续往高效节能、集成化的方向发展。


以特斯拉的车型演进为例,2012年推出的MODEL S空调加热采用PTC方式,即给热敏电阻通电,通过电阻发热提高温度,引入四通阀,实现电池回路和电机回路的交互。到2017年MODEL 3空调加热采用PTC+电机余热的方式,在驱动电机和储液罐结构设计上更加集成,实现三个管路的热量交换。在该系统下,取消电池回路的高压 PTC,利用电机电控设备废热进行加热。再到2020年的MODEL Y,搭载了热泵空调配以低压风暖PTC辅助,以增强空调在低温环境中的表现,在结构上采用高度集成的八通阀,对多个热管理系统部件进行集成,以实现热管理系统工作模式的切换。使用了八通阀的 Model Y 相比 Model 3 能量利用效率提高了10%。热泵空调相较于传统PTC空调,耗电量少、制热效率高、具有高效节能的绝对优势,劣势就是管路复杂,零部件成本也更高,但总体而言高度集成化零件可以缩短零件流道,降低能耗,方便装配,同时将OEM的装配工序集中下放到Tier1供应商,节省人工和产线成本。


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总体而言,二氧化碳冷媒在制热性能、安全性、环保性上具备优势,但配套成本较高。德系主机厂是推广CO2技术的代表。例如,一汽大众 ID4 CROZZ 搭载二氧化碳热泵空调,续航里程最高提升 30%。相比普通的热泵空调系统在-15 摄氏度会存在较大的使用问题,二氧化碳热泵空调可以在-30 摄氏度持续工作。奥迪在 2018 款奥迪 A8 上搭载了二氧化碳热泵,并在纯电动车型 e-tron 上也使用了二氧化碳热泵。


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开发一种能够适用CO2冷媒、适应高低温交变以及高压工况的空调管路,需要重新设计软管结构和扣压处密封方式,是目前二氧化碳管路需要解决的技术问题。


CO2 热泵系统高压出口的极限压力为18兆帕,温度为180 ℃ ; 而 R134a 制冷系统的高压出口压力仅为 1 MPa,温度为 80 ℃。由于CO2 小分子结构的特点,在系统高温高压工作条件情况下很容易渗入O型圈并使之老化,从而逃逸到外部造成整个系统的泄漏,而且连接结构在扣压时很可能产生形变容易开裂导致泄漏。因此,二氧化碳热泵空调管路需要更强的耐高压、耐高温、耐油、低渗透特性。传统汽车空调系统的空调管和扣压密封结构无法承受高温高压以及密封性的要求。


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二氧化碳管路价值量高出数倍的原因有几个方面:


  1. 首先,相较于R-1234yf空调管路,CO2管路需要具备抗压、抗高温、防泄漏的属性,管路结构设计复杂程度大幅提升,产品原料、工艺要求更高;


  2. 其次,生产二氧化碳管路产品需要投入新型的制造工装、模具等,并且只有通过持续的研发投入,逐步建立起相关的技术标准才能满足市场的需求。还需要专门为 CO2 管路配套试验测试手段,相应的增加了检测方面的投入。这部分高昂的研发检测成本会分摊到管路的价格中去;


  3. 再者,由于目前CO2管路供应商数量稀少,有实力的供应商具备较强的议价能力。


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推动二氧化碳冷媒热泵渗透率提升有多个因素:


  • 对于主机厂来说,电池续航、安全性、制热性能都是关键产品竞争力的表现,二氧化碳冷媒热泵空调在这些方面具备优势,必然会成为主机厂考虑使用的对象。


  • 随着环保政策的趋严,二氧化碳无污染的特性也更符合未来政策方向。


  • 随着大众、奥迪、奔驰品牌更多量产车型搭载二氧化碳冷媒空调,会形成示范效应.


  • 相应的,中游和上游会受到下游需求驱动。


  • 单车价值量最高也意味着利润空间最大,因此上游和中游还收到利润因素的强力驱动。


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CO2管路市场处于发展早期,下游整车厂是带动行业发展的关键一方。


  • 直接竞争对手方面,目前二氧化碳管路行业的直接竞争对手主要是综合实力强劲的外资零部件供应商和国内传统管路供应商,潜在的进入者主要是传统零部件中做汽车金属、橡胶制品的企业,这类企业在渠道和原材料方面有一定的优势累积,但技术方面更为薄弱。


  • 替代品方面,上一代PTC、普通热泵等热管理技术相对成熟,价格适中,仍有较大市场潜力可被挖掘,在对价格更为敏感的低端车市场,二氧化碳热泵空调会被相应的替代品取代,在高端市场更容易通过性能优势占据上风。


  • 从供应链角度,因为国内空调管路市场本身供应链的成熟,上游原材料主要需要增加耐高温钢材,目前没有材料供货和成本的限制。


END

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标签: 新能源 氢燃料系统 宏观趋势
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