事项:
在4月18日举行的HI 新品发布会上(上海国际车展前夕),华为正式发布业界集成度最高的智能汽车热管理解决方案TMS(Thermal Management System)。华为TMS 通过一体化设计的极简架构、部件和热控制集成等创新技术,可以在满足舒适性前提下将热泵工作温度由业界的-10降低至-18,从而将新能源车续航提升20%,同时通过个性化应用提升用户体验,助力车企打造能效最优、体验最优的热系统。
国信汽车核心观点:本文是国信汽车热管理系列之二,继热管理深度专题。完全新生的电池热管理系统、驾驶舱空调对节能性更高的热泵系统的运用、压缩机的电动化升级以及电驱动、功率元器件等新增的冷却需求,热管理作为边际技术加速迭代的增量新赛道,短期爆发性强,为当前新能源汽车产业链最具确定性的子环节之一,并随着热管理方案标准化、模块化趋势,零部件及集成发生较大变化,预计市场格局将在2 年内逐渐分化。而华为此次发布的TMS2.0 新品将在2022 年量产,相较已在极狐搭载的1.0 版本集成度更高,实现能效、标定效率、体验三大提升。预计华为TMS 将加速汽车热泵系统渗透率提升,利好产业链优势厂商。
集成度更高:1)部件集成:采用基板替代原有的互通管路,管路数量降低40%、部件数量降低10%;2)控制集成:
压缩机、水泵等关键部件的控制系统集成至EDU,可靠性能提升50%,装配工作量降低60%。
能效提升:通过极简的水源架构,最低工作温度由业界的-10降低至-18,相比非热泵方案能效比提升至2 倍。
标定效率提升:传统方式下至少有700 个部件参数和50 个外部参数需标定作为输入参数;华为TMS 首创自标定算法,根据专家经验库预置参数,通过自动化算法库进行人工计算和优化,标定周期从120 天降低至45 天,缩短60%。
体验优化:通过用户习惯、区域气候等数据进行建模和训练,智能调节温度、风量、过冷度等调节,提升用户体验。
建议关注热管理龙头三花智控、国内换热器龙头银轮股份。
评论:
华为发布热管理解决方案TMS: 续航提升20%,标定周期缩短60%华为针对当下痛点推出业界集成度最高的智能汽车热管理解决方案。华为针对传统热管理系统1)系统复杂(管路多、部件多);2)环境适应性差(-10 度以下启动困难);3)效率和智能化程度低、体验缺乏个性化的三大痛点。
历经四年时间研究与开发,推出华为TMS。华为TMS 通过一体化设计、部件和控制两个集成,可以实现能效、标定效率、体验三大提升,解决了传统热管理的痛点问题。
与传统车热管理相比,新能源车有三大主要变化,即完全新增的电池热管理、整车空调系统制热变化、电驱动及电子功率件冷却。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;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:电池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,为完全新增部分。
(2)汽车空调: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。
热泵系统能有效缓释电动车采暖带来的续航问题。原理在于其功能实现为“转移热量”(由低位热源热能→高位热源)而非PTC 加热器的“转换热量”,从而使用1 千瓦的电力能产生2 千万的制热效率或3 千瓦的制冷效率。热泵系统构架与普通空调系统相似,区别在增加了可改变制冷剂流向的四通换向阀及双向流通的膨胀阀,使得能在制热/制冷模式切换,实现冬天制热夏天制冷。据Hanon 研究,相同的环境下,热泵采暖的制热效率是PTC 的1.8~2.4倍,节能效果显著,热泵将取暖造成的损失里程恢复至40%~50%。实际运用中,-20温度下,热泵中电动压缩机存在无法启动的问题,并且换热器将结霜降低冷却液与空气间的换热效率,往往需要配备辅助PTC 加热器。
热泵技术持续升级。传统热泵方案系统复杂、管路众多,环境适应性差(在-10以下无法使用),智能化程度低(标定等工作依靠人工),严重影响了热泵系统的效率和应用。华为率先推出集成式TMS 解决方案,可以帮助车企打造能效最优、体验最优的热系统,助力热管理行业迈向新的高度。
一体化设计:管理热源+控制温度分布+优化内外流场传统热系统方案中,电驱、电池、乘员舱独立管理,协同性差,导致整体功耗偏高、体验差。汽车热量的来源主要来自能量场,温度场和流场。旨在“一体化设计利用好车上每一瓦热量”的华为TMS 根据以上三场的特点,通过管理电池电驱等热源、精细化控制车内温度分布、优化车内外流场智能优化,实现全场景工作模式下的最优能效,提高热量综合利用率,打造舒适体验,提升整体性能。
两个集成:部件集成管路降低40%,控制集成可靠性提升50% 部件集成:即所有部件物理部分集中,TMS 将传统热管理系统中12 个部件集成为一体,采用基板替代原有的互通管路,实现热管理系统管路数量降低40%、部件数量降低10%,易于安装和维护。
控制集成:即所有部件控制部分集中,压缩机、水泵等关键部件的控制系统全部集成至EDU(Electric Drive Unit),这样有利于1)软件的扩展、升级和功能优化;2)降低部件电控故障概率;3)增强各部件生命周期的诊断、维护,最终实现可靠性能提升50%,装配工作量降低60%。
三大提升:能效+标定效率+智能化体验协同提升超低温热泵+极致部件设计,能效提升100%:TMS 通过极简的水源架构以及高度集成,降低系统流阻和控制复杂度,将热泵系统最低工作温度由业界的-10降低至-18,相比传统非热泵方案能效比提升至2 倍。
标定效率提升60%:传统方式下,至少有700 个部件参数和50 个外部参数需要标定作为输入参数,而且参数的范围各有不同,具有极高的复杂度,耗费大量人力、物力;华为TMS 拥有业界首创智能自标定算法,其解决方案是根据专家经验库进行参数预置,同时进入系统进行标定的自动化评价,同时通过自动参数优化能够有效代替工程师判断,最后通过自动化算法库来进行人工计算和优化,可将标定周期从传统的120 天降低至45天,标定周期缩短60%。
热管理竞争格局
(1)国外巨头
传统热管理供应商巨头凭借在汽车空调领域积累的技术和客户优势,切入电动车车热管理领域。汽车空调系统在泵类、阀门类、换热器及管路的应用原理上区别较小。因此前期深耕发动机动力系统热管理、汽车驾驶舱空调热管理的厂商能较快过渡到新能源车电池热管理、汽车空调等热管理领域,并且能发挥与整车厂较深的合作优势及产线过渡的规模优势,获得比传统车更为可观的利润(电动车热管理单车价值量、毛利率均远高于传统车)。在电池热管理环节,由于其完全新增,此类厂商并未建立直接的技术壁垒和成本优势,给予其他跨界或组件供应商机会。从市占率看,国际热管理市场集中度高,2019 年电装、法雷奥、翰昂及马勒四家占据59%的全球市场份额,对标到新能源车热管理市场,竞争格局的变化是发展初期阶段(从0~1)的分散,过渡到从1~N 阶段市场集中度不断提升过程。
(2)国内厂商——立足热管理优势单品零部件横向扩张。通常两步走:
第一步在电气化升级过程中抓住新生零部件机会,更大的产业规模空间及较大政府补贴支持力度吸引有相关技术背景的供应商,加入汽车热管理产业链,电动压缩机、电子水泵、电子膨胀阀、电池冷却器等电子化零部件可从传统产品横向延伸。例如在家电阀门领域具龙头地位的三花智控绑定特斯拉,把汽车电子膨胀阀作为切入点将优势拓展至汽零行业;家用空调龙头格力发布的车载双级增焓技术热泵能提升13%的续航。优势单品所具的核心的竞争力需持续跟踪,关键在于产品的质量、成本管控、以及绑定的主流整车厂/一级供应商客户结构。
第二步在产业迭代中通过加大研发、绑定新生的下游龙头(特斯拉、宁德时代等)以及并购等方式,掌握局部模块或系统整合的能力,向上升级。例如三花智控将汽车膨胀阀优势扩张到单车价值超5000 的局部模块;银轮股份将传统车热交换器产品横向延伸至电动车,并深耕热泵系统;奥特佳由传统涡旋式压缩机,在电子化趋势下开发电动涡旋压缩机,后期收购空调国际布局热管理系统。目前国内具有发展潜力的热管理厂商大多采用此路径,有望成为传统热管理巨头最具威胁的竞争者。
此次发布的TMS 2.0 新品将在2022 年量产,相较已在极狐搭载的1.0 版本集成度更高,实现能效、标定效率、体验三大提升。预计华为TMS 将加速热泵系统渗透率提升,合作企业或潜在合作企业:三花智控(阀件)、银轮股份(换热器)、海立股份及奥特佳(压缩机)、飞龙股份(电子水泵)。
投资建议
建议关注热管理龙头三花智控、国内换热器龙头银轮股份。
风险提示:汽车行业景气度下行,华为TMS 业务推进不及预期。