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汽车热管理产业研究:电动车渗透率提升,布局热管理公司受益

   次浏览   东方证券,姜雪晴   2021-10-14

(报告出品方/作者:东方证券,姜雪晴)

1 华为热管理 TMS 系统,定位系统集成商

2021 年 4 月 18 日,华为在 HI 新品发布会上正式发布高度集成化、智能化的新能源汽车热管理系 统 TMS。TMS 通过一体化和集成化设计,解决传统新能源热管理系统三大痛点,实现能效、标定 效率、用户体验全方位改进。

热泵系统取代 PTC 系统是主流的发展趋势。传统燃油车加热系统以发动机余热作为主要热源,新 能源汽车由于缺少发动机,需要加装辅助加热系统,目前以 PTC 和热泵系统为主。PTC 系统的原 理是利用电阻热效应将电能转换为热能,存在加热效率低、功耗大的缺点,在低温环境下严重影响 汽车续航;热泵系统是将热量从低位热源向高位热源转移的加热方案,制热效率、功耗均优于 PTC, 未来将成为新能源汽车的主流热管理方案。根据华为数据,热泵系统的续航能力比 PTC 系统高 10% 以上,渗透率将从 2020 年的 12%上升至 2025 年的 34%。

然而,传统的热泵系统存在三大痛点:(1)系统复杂度高,管路与零部件数量较多;(2)环境适 应性差,传统热泵在-10℃以下难以启动,且在低温高湿环境下容易出现结霜问题;(3)智能化程 度低,缺乏个性化的使用体验。华为 TMS 通过一体化和集成化的设计方案,实现能效、效率和用 户体验三大领域的全面提升,有效解决传统热管理系统的痛点问题。

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TMS 采用一体化设计协同管理三大场域。整车热管理主要涉及能量场、温度场、流场三大场域, TMS 采用一体化的设计理念,分配和传导乘员舱、电池、电驱等区域的热能,提升整车热量的综 合利用率;精细化控制乘员舱温度分布,提升用户舒适度;运用 CFD 仿真技术,智能优化车内外 流场,实现乘用舱精准送风。TMS 通过对三大场域的协同管理,能够在全工作场景下实现能量效 率、整体性能和用户体验的最优化。

在部件域,TMS 将压缩机、储液罐、水阀、电子阀等 12 个主要零部件集成为一体,以基板取代传 统的互通管路,实现管路数量降低 40%,部件数量降低 10%,装配工作量降低 60%。在控制单元 域,传统的热管理系统各部件由电子控制单元(ECU)单独控制,TMS 将所有部件的控制单元集 成于一个电子驱动单元(EDU),能够有效降低系统故障率,便于维护、诊断各系统部件的生命周 期,大幅提升热管理系统可靠性。

能效方面,TMS 通过极简架构设计及多通阀、新型翅片结构等高性能部件,减少热量损失及系统 复杂度,将热泵系统的最低工作温度从-10℃改进至-18℃,能效比提升至传统 PTC 系统的两倍。

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标定效率方面,传统人工标定方式涉及至少 700 个部件参数和 50 个外部输入参数,标定工作复杂 度高,耗费大量时间、人力、金钱;华为在 TMS 上开创智能化自标定方法,通过专家经验库预置 参数+自动化标定评价体系+自动参数优化及验证体系代替传统人工标定体系,能够大幅提高标定 工作的效率和准确度,将标定周期从 120 天缩短至 45 天。

用户体验方面,TMS 通过对用户习惯、区域气候、行驶情况等数据的收集、分析、建模、训练, 实现对乘员舱温度、风量、空气质量、过冷度等智能调节,并具备对整车冷媒、滤芯等关键部件的 预测性维护功能,从而减少用户操作量,提升驾驶和乘坐体验。

华为定位新能源汽车热管理系统总成供应商,为整车企业提供能效和用户体验最优的智能化热管 理系统。华为在 TMS 中将主要负责零部件与系统控制的集成,不直接参与细分零部件生产。华为 TMS 作为集成化、智能化程度领先的新能源热管理方案,渗透率或将不断提升,带动国内热管理 零部件企业订单增加。

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2 新能源热管理系统市场空间较大

新能源乘用车热管理系统主要包括电池热管理系统、空调系统以及电机电控热管理系统三大系统。 电池热管理系统的主要零部件包括电池冷却器、电池冷却板、冷凝器、蒸发器等;新能源车空调系 统可分为 PTC 空调与热泵空调,PTC 空调主要包括电动压缩机、冷凝器、蒸发器、PTC 加热器等 零部件;热泵空调系统无须 PTC 加热器,同时新增电磁阀、截止阀、冷媒阀、气液分离器等增量 零部件;电机电控热管理系统中主要包括电子风扇、电机油冷器、电控冷却器等零部件。具体而言, 电动压缩机、电池冷却器、PTC 加热器等零部件单车价值量较高,其余的蒸发器、冷凝器、水泵、 阀类产品等单车价值量较低。

根据测算,电池热管理系统单车价值量约为 1900 元,电机电控系统单车价值量约为 800 元,PTC 空调系统单车价值量约为 3500 元;热泵空调系统单车价值量相比 PTC 更高,约为 4050 元左右。

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我们根据以下假设,测算国内及全球的新能源乘用车销量:

(1)2020 年国内乘用车销量 2017.8 万辆,由于疫情影响,2020 年乘用车销量同比下滑幅度较 大,预计 2021 年乘用车销量将实现恢复。假设 2021 年销量同比增速为 7%,后续维持约 3%的同 比增速。

(2)近年来国内新能源车产销增长较快,2020 年国内新能源车渗透率为 6.2%。假设未来国内新 能源车市场将维持稳步增长,2025 年国内新能源车渗透率将提升至 30%。

(3)2020 年全球乘用车销量 5359.9 万辆。假设全球市场未来将维持小幅增长,每年销量同比增 长约 2%。

(4)2020 年全球新能源车整体渗透率相对较低,2021 年各国陆续发布电动化政策,推动车企加 速电动化进程,例如奔驰计划于 2025 年实现纯电动车型销量占比超过 25%,通用计划在 2035 年 前停止生产燃油车,实现全系产品电动化。假设未来全球新能源车渗透率维持稳定提升态势,2025 年全球新能源车渗透率将提升至 30%。

受益于新能源热管理技术成熟及行业规模效应,预计热管理相关零部件的价格将有所下降,假设各 系统单车价值量年降约 3%。 与 PTC 系统相比,热泵空调高效节能,能够有效改善电池续航,但现阶段成本相对较高。随着热 泵空调技术成熟度提升、成本下降,热泵渗透率有望快速提升,成为新能源空调系统主流配置。根 据环球网,2020 年热泵空调的渗透率不足 5%,假设至 2025 年渗透率将大幅提升至 70%左右。

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根据乘用车销量、新能源车渗透率及热管理系统单车价值量,测算出国内及全球热管理行业的市场 空间。据测算,预计 2021-2025 年国内新能源乘用车热管理行业的市场空间将从 148.6 亿元提升 至 425.0 亿元,CAGR 达 30.1%;预计 2021-2025 年全球新能源乘用车热管理市场空间将从 307.8 亿元提升至 1035.0 亿元,CAGR 达 35.4%。受益于新能源汽车渗透率快速提升,预计中国及全球 的新能源热管理市场将进入高速增长阶段,市场空间较大。

3 国内外竞争格局分析

3.1 国外竞争格局:龙头企业主导

在汽车热管理领域,全球最大的四家热管理供应商——电装(Denso)、法雷奥(Valeo)、马勒 (Mahle)、翰昂(Hanon)处于主导地位。据法雷奥 2020 年统计,四家热管理巨头共占 59%的 全球市场份额,热管理业务总营收近 1800 亿元人民币,其中电装营收超过 800 亿元。 四家全球巨头中,翰昂专注于汽车热管理业务,汽车热管理营收占比 100%;马勒、电装、法雷奥 是综合型汽车零部件供应商,汽车热管理营收占比 22%-35%。

近年来新能源汽车快速发展,新能源热泵空调以及电池热管理等成为汽车热管理的新赛道,四家巨 头凭借在传统热管理领域的先进技术及集成化经验快速入局,为整车企业研发并配套热泵空调总 成及电池冷却器总成等系统解决方案,其中电装与翰昂率先实现热泵空调系统量产。

电装:热泵空调技术全球领先

电装是全球第二大汽车零部件供应商,汽车热管理业务营收全球第一。2020 年,电装总营收 51535 亿日元,其中热管理业务收入 12806 亿日元,占比 24.8%。在新能源热管理领域,电装的热泵空 调技术全球领先,是最早研发热泵空调系统的公司之一,能够为整车企业提供全栈式热泵空调系统 解决方案以及 HVAC 装置、传感器、热交换器、压缩机、各类阀、泵等热泵空调全系列零部件, 已为雷诺 Zoe、日产 Leaf、丰田普锐斯 Prime PHEV 等车型配套热泵空调系统。电装新型热泵系 统采用气体喷射、废热回收等技术,将最低工作温度从 0℃改进至-10℃,且无需加装 PTC,是目 前效率最高的热泵空调系统。在电池冷却领域,电装的主要产品包括冷却风扇、散热器、储液器等。

电装于 1987 年进入中国,目前在天津、上海、广州、佛山等地建立了 37 家关联公司,主要为广 汽丰田、广汽本田、东风日产等日系客户以及长安汽车、广汽乘用车等自主企业配套热管理产品。 2017 年 11 月,电装宣布与广汽集团签署合作协议,在热泵系统及电池冷却等新能源热管理领域 开展技术交流与合作开发,加速切入国内市场。

法雷奥:深耕新能源热管理,电池冷却系统领先

法雷奥是全球领先的汽车零部件供应商之一,主营业务包括热管理系统、舒适及驾驶辅助系统、动 力总成系统、视觉系统等。2020 年,法雷奥总营收 164.4 亿欧元,其中热管理业务收入 37.0 亿欧 元,占比 22.5%。法雷奥深耕新能源汽车热管理领域,其最新热泵系统使用 R-1234yf 制冷剂,能 够在提升 30%冬季续航里程的同时实现更低的碳排放;法雷奥是全球汽车电气化和电池冷却系统 的领军者之一,为纯电动车及混合动力汽车提供液体冷却、空气冷却等多种电池冷却系统解决方案, 提高电池的可靠性及寿命。

法雷奥于 1994 年进入中国,现有 34 个生产基地和 12 个研发中心,其中热管理业务基地分布于荆 州、广州、南京、天津、长春等地。法雷奥与全球各大整车企业均有合作,在国内主要为一汽大众、 上海通用、北京奔驰、华晨宝马等合资企业以及长安、吉利等自主车企供应热管理产品。

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马勒:具备一体化热管理解决方案开发能力

马勒是汽车发动机系统、滤清器及热管理系统的领先供应商,2010 年起接连收购贝洱及德尔福, 不断加强热管理布局。2020 年马勒总营收 97.7 亿欧元,其中热管理业务收入 34.2 亿欧元,占比 35.0%。马勒能够为整车企业开发一体化热管理解决方案,包括整体式的电池冷却回路系统及热泵 空调系统,其热泵空调系统可在 0℃的环境下提升最多 20%续航里程。

马勒于 1997 年进入中国,现成立了 23 家关联公司,其中热管理业务总部位于上海,在宁德、成 都、沈阳等地设有子公司,并于 2004 年与东风汽车合建东风-马勒热系统有限公司,主要为大众、 通用、福特、奔驰等在国内的合资品牌以及长城、比亚迪、小鹏、红旗等自主品牌配套热管理系统 产品。

翰昂:新能源热管理技术雄厚,产品实现全线覆盖

翰昂是一家专注于汽车热管理的韩国公司,前身是汉拿伟世通(Halla Visteon),2015 年伟世通 转让全部股份后正式改名为翰昂系统(Hanon Systems)。2020 年翰昂汽车热管理业务营收 68728 亿韩元,约合人民币 413.4 亿元。翰昂为整车企业供应汽车热管理产品超过 30 年,在新能源热管 理领域技术雄厚,产品覆盖全线新能源热管理系统,包括热泵空调和电池冷却器总成,以及 HVAC、 压缩机、控制器、电离器、冷却模块等零部件产品,目前为大众 e-Golf、起亚 Soul 等车型配套热 泵空调系统。

翰昂于 2004 年在大连建立第一家关联公司,目前在北京、长春、重庆等地建立了 16 家关联公司, 2018 年翰昂与一汽旗下富奥零部件合资建立了富奥-翰昂汽车零部件有限公司,为一汽集团提供汽 车热管理产品。翰昂在国内的主要客户包括现代、起亚、大众、通用、福特等在国内的合资企业以 及吉利、奇瑞、长城、蔚来、小鹏等自主企业。

3.2 国内竞争格局分析

国内新能源汽车热管理行业参与者主要包括银轮股份、三花智控、奥特佳、中鼎股份、华域汽车、 拓普集团、克来机电等。从具体产品看,银轮股份的主要产品包括电池冷却总成、冷却板、蒸发器、 冷凝器等;三花智控的产品包括电子膨胀阀、电子水泵、水冷板、电池冷却器等;拓普集团围绕膨 胀阀、水阀、水泵、气液分离器等展开布局;奥特佳的产品包括压缩机、空调箱、冷却模块等,在 压缩机领域重点布局;华域汽车的产品较多,包括空调总成、冷却模块、电池冷却器、散热器、冷 凝器等;克来机电主要产品是二氧化碳热泵空调管路系统,已实现投产供货,正积极研发截止阀、 泄压阀等其他部件;中鼎股份的主要产品是新能源热管理相关管路。

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3.2.1 银轮股份:从部件供应商拓展至系统总成供应商

银轮股份从单一的新能源热管理零部件供应商逐步向系统总成供应商拓展,不断为客户提供总成 化、模块化、系统化产品。在热泵空调领域,银轮股份拥有蒸发器、冷凝器等零部件,并通过集成 单一部件形成热泵空调系统,根据公告披露,至 2021 年 6 月公司在热泵空调系统领域已申报 38 项专利,其中发明专利 12 项,已授权专利 23 项,具备较强的研发实力,试验数据表明公司的热 泵空调系统在特定工况时节能可达 40%~50%,达到或超过国内外同类产品节能水平;在电池冷却 领域,银轮股份集成换热器、膨胀阀、截止阀等零部件形成电池冷却器总成,集成后的电池冷却总 成可根据客户端系统布局情况进行定制化服务,关联各类零部件,进一步提升为客户配套产品并提 供解决方案的能力,综合来看,公司的产品集成化能力持续提升。

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公司当前在新能源热管理领域的客户众多,头部新势力中特斯拉、理想、蔚来、小鹏均是公司新能 源热管理客户;自主车企中,公司为吉利、江铃新能源、长安新能源、广汽集团、比亚迪等知名企 业配套产品;外资及合资车企中,公司的配套客户包括长安福特、沃尔沃、保时捷、通用等高端及 大众化品牌。

公司的系统化、集成化产品已获得多个定点项目,将为未来业绩增长夯实基础,其中冷媒冷却液集 成模块产品是公司新开发的高度集成化产品,可用于电驱回路、电池回路、暖风回路、热泵空调系 统的整车热管理,已经获得定点,有望获得更多增量客户和订单,成为全新增长点。

热泵空调总成方面,公司从 2017 年开始引入人才,历时 4 年进行车用热泵空调研发,在改装的江 铃 E400 上整车试验成功,2019 年公司获得江铃新能源汽车定点,提供热泵空调系统;2020 年上 半年获得新定点吉利戴姆勒 SMART 车型热泵空调项目,预计 2022 年开始批量供货;同时公司还 获得北美新能源车企、沃尔沃热泵空调系统项目定点,也将于 2021 年下半年开始陆续进入量产周 期,预计新获项目后续将持续放量。

电池冷却总成方面,公司 2018 年实现为广汽、比亚迪配套量产,同时 2018 年还获得吉利 PMA 平 台电池冷却器项目定点,预计 2021 年开始供货贡献增量;2020 年获得吉利 PEA 电池冷却器新项 目,新项目逐步量产将带动营业收入增长。

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公司还在持续拓展新能源热管理集成化产品,根据 2021 年半年报,公司研发团队致力于新能源汽 车零部件方面的研究,上半年取得了水路集成模块系统集成和匹配技术的突破,并获得了小鹏、蔚 来等造车新势力的项目定点,该产品主要配套客户的平台化系列车型,冷媒冷却液集成模块产品获 得项目定点表明公司集成能力进一步提升,为客户配套的集成化产品选择更广泛。

3.2.2 三花智控:膨胀阀竞争力较强,新项目放量将促进收入增长

在新能源热管理领域,三花智控更加侧重于泵、阀类产品。具体来看,在空调及热泵系统组件中, 三花能够提供包括车用电子膨胀阀、电磁阀、多通路冷媒阀、截止阀等在内的多种相关阀类零部件, 根据年报披露,公司研发生产的车用电子膨胀阀、截止阀等市占率均处于全球前列,在泵、阀类产 品领域竞争优势较为明显。在电池热管理领域,三花智控主要布局电池冷却器、电池冷却板等产品。

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三花在新能源热管理领域主要配套全球性车企以及国内车企,全球范围内的客户包括欧系、美系、 日系知名车企,具体包括大众、戴姆勒、宝马、沃尔沃、丰田、奥迪等,国内客户既有吉利、上汽、 比亚迪等传统车企,也有理想、小鹏、蔚来等新势力。

三花智控专注于热管理产品研发,电子膨胀阀、电子水泵等产品拥有较高质量,并获得较多客户及 订单。2018 年后三花获得蔚来、沃尔沃、宝马等多个新能源热管理项目,全生命周期累计销售额 超过 41 亿元人民币,2018 年 11 月三花获得德国宝马的新能源电动汽车平台热管理部件项目,也 是首次得到德国宝马认可,获得该项目意味着三花汽零已进入所有欧洲大型汽车厂商的新能源汽 车平台,公司的热管理零部件具备较强竞争力。

公司近年来获得通用汽车电子水泵项目及弗迪科技的热管理阀类产品项目,量产时间分别为 2022 年和 2021 年,累计销售额超 15 亿元人民币,随着新项目逐步放量,公司的泵、阀类产品在新能 源领域将配套更多车型,持续提高影响力并促进新能源热管理业务收入提升。

3.2.3 拓普集团:热管理产品收入比重逐渐提升

拓普集团拥有汽车 NVH 减震系统、整车声学套组、轻量化底盘系统、智能驾驶系统、热管理系统 五大业务板块,据公司公告,拓普集团依托于研发智能刹车系统过程中所形成的电控及精密制造的 能力,成功研发新能源热管理领域的热泵总成、电子膨胀阀、电子水阀、电子水泵、气液分离器等 产品,当前已经实现了第一代产品的批量供货,目前公司已研发出第二代产品,旨在规避第一代产 品专利,第二代产品将能够广泛应用于各家客户,正在与多家客户进行接洽。

新能源热管理系统中,水和冷凝剂在管道内持续流动,达到对整个系统进行温度调节的作用。根据 公告,公司目前可以提供水侧、剂侧独立的部分集成方案,同时也能够提供高度集成方案,有效满 足不同客户需求,随着第二代产品逐步配套更多客户,公司热管理业务的收入占比有望提升。

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2021 年 4 月,华为历时四年开发推出具备高集成度的热管理解决方案(TMS),华为 TMS 通过 一体化极简架构设计、部件集成和控制集成,促进了能效提升、标定效率提升与体验提升。华为 TMS 能够将热泵系统的最低工作温度从-10 度下降至-18 度,在更严苛环境中也能够使用;通过零 部件的集成化将管路数量降低 40%,便于安装维护;依托车辆数据上报、大数据分析等方法实现 智能预测性维护、智能热舒适控制等功能,持续提升用户体验。

根据公司公告,目前三花智控、拓普集团在新能源热管理领域与华为达成合作。三花智控为华为热 管理系统提供零部件,是重要的合作伙伴,已经有项目在对接;拓普集团在热管理领域的起步相对 较晚,正处于开始和华为合作热管理产品阶段。预计随着华为在热管理领域不断加强布局,各公司 将借助华为的产品放量在新车型上配套更多零部件,与华为的紧密合作有望促进收入持续增长。

4 新能源车热管理产业链合作模式

近年来汽车电动化、低碳化是确定的发展趋势,传统车企、造车新势力及科技企业均将新能源汽车 视为布局重点,国内热管理零部件供应商也在积极开发热泵空调系统及电池冷却总成等新能源汽 车热管理系统技术。目前国内新能源热管理供应商与整车企业之间存在 3 种合作模式,整车企业 将根据自身的技术实力、发展战略等具体情况选择与热管理供应商的合作方式。

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4.1 国内热管理供应商提供零部件

在此模式下,国内热管理供应商不直接与整车企业对接,而是作为 Tier 2 向系统总成供应商提供 热管理零部件,总成供应商作为 Tier 1 将零部件集成为热管理整体解决方案为整车厂商配套。

以华为为例,作为热管理系统总成供应商,其在 TMS 中将主要负责零部件集成、控制单元集成、 软件集成等系统总成领域,细分零部件将向热管理零部件供应商采购,目前已与三花智控、拓普集 团等在新能源汽车热管理领域建立合作关系,未来有望与更多国内热管理零部件厂商展开合作。

4.2 国内热管理供应商提供系统总成

国内热管理供应商直接作为 Tier 1,给车企提供系统总成产品。基于在热管理领域的研发生产经验, 银轮股份、三花智控、拓普集团等国内热管理供应商成功研发集成化的电池冷却系统以及热泵空调 系统,取得多家整车企业项目定点。

银轮股份近年来重点发展新能源汽车热管理业务,持续提升集成化水平。在车用空调领域,银轮主 要产品包括冷凝器、蒸发器、HVAC 等,2019 年成功研发新能源汽车热泵空调系统总成并完成整 车试验,目前已获得江铃新能源、吉利汽车、沃尔沃等车企的热泵空调项目定点。在电池热管理领 域,银轮自主研发集成冷却板、电子水阀、冷却液管等零部件的电池冷却器总成,目前已为广汽集 团、吉利汽车、比亚迪等车企配套集成化电池冷却器。

三花智控深入布局新能源汽车空调及热管理系统。空调及热泵产品中,三花能为客户提供电子膨胀 阀、四通换向阀、电磁阀、气液分离器等一系列热泵空调零部件,在此基础上向系统集成化方向升 级。电池热管理产品中,三花具备电池冷却板、冷却液泵、电子水阀等零部件以及电池冷却器总成 的研发生产能力,近年来已为通用汽车、德国宝马、上汽集团、比亚迪等多家车企配套阀类产品及 热管理集成组件。

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拓普集团近年来拓展产业布局,新增新能源汽车热管理业务产线,已具备电子膨胀阀、电子水阀、 电子水泵、气液分离器等热泵空调主要零部件以及热泵空调系统总成的配套能力,目前正在与整车 厂商积极沟通,预计未来将获得新能源热管理订单。

4.3 车企主导热管理系统集成

部分整车企业技术实力较强,自行研发整体热管理系统解决方案,并向细分领域较为领先的热管理 供应商采购零部件。

以新能源汽车标杆企业特斯拉为例,从 Roadster 到 Model Y,特斯拉不断完善、更新新能源热管 理技术,实现热管理系统的迭代升级。特斯拉第一款电动汽车 Roadster 热管理系统结构较为简单, 主要由电机电控单元、空调单元、电池单元等组成,各单元之间相对独立、耦合度较低。Model S 首次引入四通阀结构连通电机单元及电池单元,实现两者热量的灵活利用,集成度有所提升。Model Y 进一步引入高度集成的八通阀(Octovalve)实现全车热管理单元间的互联,同时加装热泵空调 系统取代高压 PTC,提高整车续航能力。

在热管理系统中,特斯拉主要负责整体解决方案的研发和集成,零部件向多家供应商采购,包括翰 昂、三花智控、银轮股份等。随着国内热管理供应商持续加强新能源热管理布局,预计将有更多国 内热管理供应商实现国产替代,进入特斯拉等新能源车企的零部件供应体系。

5 主要风险

新能源车行业销量增速低于预期的风险。因新能源车行业整体销量增速低于预期,将影响热管理系 统相关零部件配套量,进而影响零部件公司盈利。

零部件年降幅度超市场预期的风险。若整车让零部件公司降价幅度超出预期,则将影响零部件公司 盈利增长。

原材料成本上涨的风险。若上游原材料价格上涨幅度较高,将影响汽车零部件公司盈利水平。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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