我认为新能源热管理技术演化的核心在于：以尽可能小的能量满足整车系统（冷 媒路&水路）的工况需求（制热&制冷），基于此推演后续技术趋势：
1.1 制热方式：热泵效率优于 PTC，配置下放趋势明显
空调系统制热方式主要有 PTC 和热泵两种。早期新能源车型以 PTC 加热器为主，其核 心为结构简单，成本较低；而随着以特斯拉八通阀为代表的热泵技术普及，具有较高理论 制热效能的热泵系统已经成为主流趋势（2023 年渗透率有望提升至 26.4%），国内自主车 企及新势力品牌搭载量不断提升。 PTC：给陶瓷/电阻丝等热材料通电，从而产生热量实现供暖。优点：①热阻小、传热 效率高；②成本和技术难度较低。缺点：①效能系数 COP 小于 1，理想情况为 1，耗电量 较高，严重制约电动车冬季续航里程；②加热模式以 PTC 加热器为核心，制冷模式以电动 压缩机为核心，两套不同系统模式进行运转，集成度较低。
热泵：将低位热源的热能转移到高位热源（热量转移）。优点：①效能系数 COP 大于 1，较 PTC 高 2 倍以上，在-5℃/-18℃下能耗降低 41%/22%，0℃/-10℃下续航达成率提 升 35%/38%；②与 PTC 方案制冷制热需依赖两套系统不同，热泵空调系统制冷制热均以 电动压缩机为核心，集成度更高。缺点：①与 PTC 相比，热泵空调系统涉及加热时气液分 离、冷媒流量压力控制等难点，技术壁垒与难度显著高于 PTC；②极低温（如-30℃）场景 下面临系统性能降低、车外换热器结霜等问题，需 PTC 辅助加热或增大电机发热量以增加 余热回收。
当前搭载热泵系统的车型数量快速上升，有望从中高端新能源车持续向下渗透。从搭 载车型款数上看，根据盖世汽车统计，2023 年前 11 月搭载热泵系统的车型达到 401 款， 其中标配车型 335 款，而 2021 年搭载车型仅 90 款，增长迅速。从渗透率维度看，根据佐 思汽研统计与预测，2023 年 1-9 月中国新能源乘用车累计销售 591.2 万辆，标配热泵空调 的车型销量约 149.5 万辆，新能源乘用车领域内热泵空调搭载率达到 25.3%；未来热泵渗 透率有望持续提升，预计到 2027 年中国新能源汽车热泵空调渗透率将接近 60%。
多家车企开始全系标配热泵系统，如特斯拉、比亚迪、蔚来、小鹏以及丰田 bZ 品牌 等；大众 ID.序列、吉利几何等则既有标配车型也有选配车型。在价格带分布上，2023 年 标配热泵空调新车平均起售价已从 20-25 万元下放至 15 万元左右，中低端走量的国产电 动车型也纷纷搭载热泵空调系统，而比亚迪 e3.0 平台的海豚在 10 万元的价格带上也已经 全系标配热泵空调系统。
1.2 制冷剂：法规推动为主，新选型逐步收敛
制冷剂是汽车空调系统的“血液”，通过蒸发与凝结使热转移，主要跟随法规持续迭 代升级。1992 年和 1997 年签订的《气候变化框架公约》和《京都议定书》明确规定了温 室气体及其排放量的削减时间，海外对替换高 GWP 冷媒响应迅速，欧盟、美国、日本分 别自 2017、2021、2024 年起全面禁用 R134a。而我国也处于跟随状态，2021 年 9 月起 《基加利修正案》在我国正式生效，从 2024 年冻结 HFC 类冷媒（如 R134a）的生产和消 费，预计 2025 年在汽车行业配额使用，2029 年在汽车行业全面禁用。
目前新一代冷媒各有利弊。目前市场上可用于电动汽车热泵空调系统的主要冷媒包括 R134a、R1234yf、R744（CO2）、R290，以及混合冷媒，每种冷媒都具有独特的物性和 优缺点： ① R134a：目前是使用最为广泛的冷媒，其优势在于技术成熟、安全性高，但其低温 制热性差且属于高 GWP 温室气体，未来受到法规要求将逐步禁用。② R1234yf：优势在于 GWP 低，满足法规要求，热物理性质上与 R134a 相近，仅 需要在 R134a 零部件基础上改变兼容性与耐腐蚀性等设计，对 R134a 可替代性强。然而 目前其技术专利被美国垄断导致制冷剂成本相对较高，且由于其沸点较高在低温条件下制 热性能相对有限。 ③ R744（CO2）：具有易获取、热稳定性强等优势，尤其在低温下制热能力较强。 但其制冷系统的临界循环运行压力极大，达到 7.40MPa，需要同时对压缩机、气体冷却器、 蒸发器、回热器以及储液器及制冷剂充注量的工艺进行优化升级。以大众 ID 为例，CO2热 泵空调选装包价格为 9000 元，技术难度与高成本为其大范围应用的核心阻力，因此仅有少 数车型应用。 ④ R290（丙烷）：具有易获取、制热和制冷能力卓越的优势。但其最大的劣势在于 具有易燃易爆的特性，安全性较差，这使得其在实际生产和使用中对系统安全性提出了更 高的要求，例如额外加强水路侧采用间接换热的方式，避免冷媒与敏感部件直接接触，增 加了系统复杂度以及成本。
目前综合考虑成本和产业化落地角度，R1234yf 冷媒热泵与低功率 PTC 耦合的方式最 具经济性。第四代冷媒的实际表现各有优劣，因此目前各家主机厂对于制冷剂的选择尚未 形成共识。其中，由于 R1234yf 物性与 R134a 相近，零部件与系统改动需求少，易于发挥 规模优势；而低功率 PTC 的耦合可以弥补热泵在低温环境中效率不足的问题。因此我们认 为，短期内 R1234yf+PTC 的耦合方案落地确定性较强；而 R744 与 R290 热泵的落地则 需要观察法规推动以及产业化节奏，前景值得期待。
新能源车动力系统冷却通常有风冷、液冷、冷媒直冷和相变材料等方案：风冷散热是 通过车速形成的自然风流经电池模块表面从而带走动力电池所产生的热量，但一致性和冷 却效果相对较差，多用于早期新能源车，当前主要应用在 A00 级新能源车。液冷散热是指 冷却液直接或者间接地接触动力系统，通过液态流体的循环流动把电池、电机等产生热量 带走。冷媒直冷是将冷媒引入电池内部蒸发器中以达到冷却目的，但技术难度相对较高， 且仍需要一套新的加热系统，因此目前宝马、比亚迪和传祺等少量企业实现量产；相变冷 却是利用特殊的相变材料（PCM），在恒温或近似恒温的情况下发生相变来存储和释放热 量，目前仍处于早期实验阶段。其中，液冷由于冷却效果较好且技术相对成熟，逐步替代 风冷，成为了主流趋势。
随着动力电池性能与电量的提升，目前多家头部企业已经推出了双面甚至多面冷却方 案，液冷板单车用量和价值量有望翻倍。液冷板具有散热效率高、重量轻、在多样严苛环 境中的高可靠性以及温度控制精准性高的特点。目前液冷板的工艺种类多样，其中冲压液 冷板因具备换热面积大、生产效率高以及更好应对大功率充电高效冷却难题，而且在降本 上也占据优势，已经成为主流。当前多家头部企业已经推出了双面甚至多面冷却的设计方 案来增加冷却面积和换热效率，液冷板单车用量和价值量有望实现翻倍。例如宁德时代麒 麟电池的电芯间夹水冷板布局、特斯拉 CTC 方案采取电芯间夹水冷板+上方液冷板布局等。
高压大功率平台的普及，液冷重要性进一步提升。2019 年保时捷首次推出 800V 高电 压电气架构，随后现代、起亚、比亚迪、长城、广汽、小鹏、理想等车企先后跟进布局， 以此提高快充功率与电机性能。我们认为，高压大功率平台的普及，为热管理液冷提出了 新要求：①应用液冷系统于充电设备：应用液冷系统于充电桩和充电枪，有效降低设备温 度，确保稳定运行。提高散热效率，延长设备寿命，应对超级快充带来的热能问题。②升 级和优化电池冷却系统：扩大水冷板覆盖面积，降低电池过快充电引起的升温。使用大扬 程电子泵和大口径高精度电子膨胀阀，提高冷却液流速和流量，维持充电过程中稳定的电 池温度。
同时，随着整车智能化的提高，芯片高功耗问题亦随之而来，芯片冷却也走向液冷模 式。早期由于汽车智能化水平相对较低，通常采用分布式 ECU，单个芯片功耗较小，风冷 便可满足冷却需求。随着汽车智能化的加速发展，域集中架构的出现，对高算力芯片的需 求日益增加，传统风冷已经无法满足散热需求。例如比亚迪在其 Dlink3.0 车机系统中使用 了高通 SM6125 芯片，并应用了半导体散热技术；华为则通过在两个相邻硅片之间安装导 热片，增强了芯片的散热性能；银轮股份已经量产了一种为芯片提供换热的液冷系统，该 系统已被北美的标杆客户及国内多家整车制造商采用。
热管理集成化，即从结构简单、零件众多、体积大的分布式结构过度到复杂度高、零 件数量少、体积小的集成化结构。在物理层面，可以有效降低系统硬件布置复杂度，节约 空间、实现轻量化、降低成本；在能量层面，通过集成模块连接冷媒路与水路（动力电池、 电机、电控等），可以统筹热量管理，例如在行驶过程中将电池、电机、电控等产生的废 热输送至乘员舱，达到加热座舱的目的，以尽可能小的能量满足对整车各系统的热量需求。
特斯拉热管理方案持续迭代呈现了非常明显的集成化趋势： ①Roadster 第一代热管理系统，结构相对简单且各个热管理回路相对独立。空调箱制 热依赖高压风暖 PTC，电池加热依靠独立高压水暖 PTC。 ②Model S/X 第二代热管理系统，首创引入四通换向水阀，实现电机和电池冷却水回 路的串并联切换。这一代配备冷媒和液冷两部分系统，冷媒负责乘员舱制冷制热，另外参 与电池冷却；液冷系统负责电机电控和电池系统冷却加热。但该系统未采用热泵、余热回 收等节能措施。 ③Model3 第三代热管理系统，开创性地将车型中的三大冷/热源进行了整合，大幅提 高了整车热效率。其在液冷系统上引入 Superbottle 概念，即一个以五通道的电子水阀为 中心构成的水侧集成，可以通过电控调节液路的流向，实现电池回路和电机电控冷却水回 路的统一管理，实现电池系统低温散热器散热和电机余热加热等功能的快速切换；并且取 消了水热 PTC，完全利用电机余热来实现对电池的加热功能，在余热不足时，甚至可以通 过电机堵转的形式满足热量的需求。 ④Model Y 第四代热管理系统，主要包含了：整车热泵系统，电池冷却液循环系统， 冷却液阀系统，电机冷却液循环系统，空气系统及电控系统等。
在制冷环节，电池冷却系统采用冷却剂回路方案进行液冷，冷却控制系统管理冷却液 在各个子系统之间的流动，驾驶舱冷却系统通过蒸发器为车厢提供冷却空气。各个子系统 可在散热量不大时独立冷却。 在制热环节，Model Y 创新性地采用了三换热器方案的热泵空调系统，降低低温下整 车的能耗，有效缓解电动车冬季采暖导致续航里程衰减的痛点。在超低温工况中，Model Y 通过电动压缩机、鼓风机和小功率低压 PTC 辅助加热。 另外一个重要的创新是应用了集成式的八通阀（Octovalve）系统，进一步集成了所 有冷却和制热回路。通过将八通阀系统作为连接冷却环节和热泵系统的桥梁，Model Y 实 现了几个系统间的串并联，进一步简化系统阀件及管路的复杂性，实现 12 种不同模式切换。
目前主流车企热管理方案各有特色，但都体现从分散式向集成式发展的趋势。当前主 流方案是类似于特斯拉的 Model Y 的八通阀的“多通阀+热泵+余热回收”的方案，并在 此基础上根据需求引入九通阀、十通阀或者多组四通阀来完成复杂管路切换的热管理方案。
我们认为，集成化对于零部件厂商而言是能否长期成长的关键与核心壁垒来源： ① 横向拓展多品类产品的能力。热管理系统庞杂，由多种不同零部件整合在一起，企 业要掌握不同零部件的多种工艺以及 Know-how 才能生产出符合要求的零部件和产品。 ②系统性设计和仿真实验能力。热管理系统是存在众多相互依赖和相互制约的系统性 耦合工程，在耦合过程中，由于各个零部件散热和发热性质不同，因此需要控制热害，例 如冷凝器与发热零部件的间距问题，过近则会导致冷凝效果降低，过远则不满足系统集成 化要求。对供应商的设计能力和仿真实验能力提出了更高的要求。 ③与客户的深度绑定能力。因为热管理并非独立系统，车身各个环节皆有关联，各主 机厂的零部件要求差异性极大，难以平台化。因此需要供应商具有与不同主机厂深度协同 开发的能力，并且在车型开发早期就要能够介入。 综合而言，对于零部件供应商而言，其难点在于对车身整体系统的认知和开发能力， 并且获得长期的客户认证。满足这些能力要求的供应商占少数，主要为外资巨头以及少数 头部供应商，未来行业马太效应有望强化。
