据统计, 交通运输领域碳排放量占整个经济社会碳排放总量的30%左右,并仍保持高速持续上涨趋势. 一方面, 电动车具有巨大的储能作用, 可以削峰填谷. 目前我国乘用车保有量约3亿, 如果全部换成电动车, 每辆车平均电量为65 kWh, 则车载储能容量约为200亿kWh, 与中国每年消费总电量基本相当. 若其中10%的车辆同时按50kW充电, 则总功率与全国电网装机功率相当. 电动车的发展对不稳定、不持续的新能源电力具有重要的促进作用, 对碳达峰、碳中和目标具有重要意义. 另一方面, 仅就车辆热管理领域而言, 目前乘用车大量使用的氟利昂类制冷工质具有高温室效应, 按照一辆乘用车热管理系统充注R134a约0.7kg计算, 全国车辆的当量碳含量约为2.8亿吨, 因此,在碳中和背景下, 车辆热管理系统的低碳化技术研究至关重要.
面向能源安全及气候变化等多方面的挑战, 车辆(包含乘用车、商用车及轨道车辆)的新能源化已成为肩负未来出行、产业发展、能源安全、空气质量改善等多重历史使命的国家战略. 目前, 全球累计销售新能源汽车超过1100万辆, 截至2020年12月, 我国新能源汽车销售量已超550万辆, 且仍保持快速上涨的趋势, 市场需求急剧上升. 从热管理技术角度来看, 通过制冷及热泵技术的完善, 发展车辆绿色低碳热管理方法, 提升热管理效率, 提高电池、电机的温度控制精度, 创造更舒适的车内环境, 成为打造我国乃至全球范围内更安全、舒适、节能、环保的未来新能源汽车最重要的环节之一.
在制冷领域, 自从《<蒙特利尔议定书>基加利修正案》签订并实施以来, 削减当量碳排放、有效延缓全球变暖成为制冷行业最热门的话题. 而国际制冷学会的调研指出, 全球制冷行业造成的当量碳排放(或全球变暖效应)中37%来自各种含氟制冷剂的泄漏, 另外63%来自运行过程的电能消耗. 这意味着, 削减制冷行业当量碳排放只存在两条基本路线: 强温室效应制冷剂的替代与制冷系统能效的提升.
在新能源汽车热管理产业中,目前广泛应用的HFC(hydrofluorocarbon)制冷剂具有极高的温室效应指数(global warming potential, GWP, 通常为CO2的1000~2000倍), 环境效益不佳. 另外, 考虑到新能源汽车中发动机余热的缺失, 常规制冷系统冬季需切换为热泵模式运行, 供给车辆制热需求, 但HFC制冷剂在低环境温度工况下(−10°C以下)通常会出现强烈的制热量衰减, 需要配合PTC(positive temperature coefficient,相当于电加热)共同使用, 能效指数较低. 据国际制冷学会统计, 为应对全球人民日益增长的生活需求, 全球在运营中的制冷设备已超过50亿套, 其中移动式车载空调(包括乘用车、商用车及客车)超过10亿套, 产业基数已达到家用空调的数量水平. 因此, 对于目前广泛应用的HFC制冷剂及其系统来说, 从节能(能效大幅提升)和减排(强温室效应气体排放量削减)两个方面发展交通运输领域相关制冷及热泵技术, 促进车辆热管理行业的技术升级与绿色发展, 打造电动、清洁的出行方案, 对于我国实现“2030碳达峰、2060碳中和”的伟大目标具有重要意义.
01 新能源汽车热源分布及热管理需求
近年来, 新能源汽车行业在全球范围内的发展如火如荼, 但依旧面临续航里程不足、安全事故频发等诸多问题. 相比于传统燃油车, 新能源汽车行业对整车热管理系统提出了更加精细、严格的要求.
1.1 新能源汽车车室热负荷
在常规运行状态下, 新能源汽车(乘用车、商用车及轨道车辆均包含在内)的热负荷主要来自5个方面:新风热负荷、围护结构热负荷、车内人员热负荷、太阳辐射热负荷、车内设备热负荷. 制冷及制热条件下的车厢热负荷计算方法为
1.2 动力电池的产热特性与热管理需求
目前常用的新能源汽车电池通常为锂电池, 其充电与放电的实质是锂离子的迁移过程. 充电时, 电池正极生成锂离子, 经电解液运输穿过隔膜到达负极, 嵌入负极碳层中. 整个过程中的正极反应、负极反应及等效电池反应如式(3)~(5)所示. 伴随着快充技术的普及, 电池充电过程中能量密度急剧上升, 亟需良好的热管理手段进行干预, 否则存在较大的安全隐患.
类似地, 电池放电时, 锂离子从负极脱出, 再运动回正极, 过程中同样伴随着欧姆热、电化学反应热和极化热等现象, 也必然引发电池温度上升. 电池产热模型一般可分为电化学-热耦合模型、电-热耦合模型和热滥用模型. 目前最常用的电池产热模型为Bernardi等人的产热率模型:
电池温度过量上升将带来电解液分解、负极热分解、膜分解反应、正负极与电解液反应等异常化学变化, 大大增加电池热失控及热失控蔓延风险, 严重威胁车上人员的生命安全. 研究显示, 锂离子电池最适宜的工作温区为20~40°C, 因此除了高温运行条件下的制冷需求外, 低温运行或低温启动条件下电池系统同样存在显著的制热需求.
另外, 除了常用的锂电池之外, 近两年间氢燃料电池发展极为迅速, 但氢燃料电池适宜的工作温度范围为60~90°C, 过低或过高的温度同样会造成电池性能的衰减甚至严重的安全隐患, 其使用过程中更加需要妥善的热管理措施进行监管.
1.3 电动机、电控部件的产热特性及热管理需求
驱动电机及其电控系统是新能源汽车最主要的动力来源, 也是车内最核心的部件之一. 电机工作过程中会产生大量机械损耗(各种机械部件之间的摩擦)与电磁损耗. 电机电磁损耗的精确计算需要用到有限元分析法, 但实际中通常采用空载实验法进行测试.
新能源汽车中的电控系统通过半导体、微处理器等器件实现对车用空调压缩机、阀件、转向助力泵电机等进行调控的功能. 电机控制器和直流转直流(direct current to direct current, DC-DC)元件是产热的主要来源, 例如绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar translator, IGBT)元件的平均热损耗率为5%.
02 新能源汽车热管理系统实现方案的发展
2.1 系统实现形式
汽车车室空调主要目标是保障乘员的舒适性以及挡风玻璃的安全性. 其主要包含以下4种功能: (1) 采暖和制冷功能; (2) 过滤、通风和换气功能; (3) 湿度控制与调节功能; (4) 除雾与除霜功能.
汽车车室空调的实现形式主要有直接式、间接式、半直接式等. 直接式空调的前端模块以及空调箱均与空气直接换热, 而半直接式和间接式则有部分或全部换热器采用载冷剂二次回路的实现形式. 直接式空调一般效率高, 而间接式空调制冷剂的侧系统构造简单, 且可以防止制冷剂向乘员舱泄漏引发安全隐患, 适用于可燃、微可燃型工质系统. 关于间接系统, 有学者提出采用冰蓄冷的方式提升二次回路式车室空调系统降温过程的功耗以及达到车室舒适条件的时间, 但考虑到二次回路本身成本、重量的增加以及性能上的损失, 这种循环方式在车辆应用领域的推广程度始终不高. 具体的实现形式因车型及需求不同有所变化, 本文不再赘述.
2.2 热管理系统一体化进展
在传统燃油车中, 由于冬季可以采用发动机余热进行供暖, 因此车室空调仅考虑夏季制冷应用即可. 但对于纯电动汽车而言, 发动机余热的缺失导致车辆冬季供暖需求尤为紧迫. 目前主流的供热方式有高压电加热和热泵供热两种技术. 根据冬季制热方式, 目前的新能源汽车的车室空调系统可分为单冷空调加完全电加热系统、热泵空调加辅助电加热系统. 考虑到新能源汽车中电池、电机与电控系统的温度同样需要精确管理, 通常意义上的热管理系统应该是车室空调与三电热管理的耦合系统.
2.2.1 单冷空调+PTC
单冷空调+PTC是较为简单的新能源汽车车室冷热供应方式, 基本可沿用燃油车系统, 是目前新能源汽车应用较为普遍的空调系统形式. 其主要形式与传统燃油车较为相似, 图1为单冷车室空调匹配完全电加热PTC供暖方式的系统原理图. PTC电加热的最大优点是结构与控制简单、成本较低; 但加热效率永远小于1,冬季制热时需要消耗大量的电池能量, 直接导致续航里程的严重衰减. PTC电加热系统按使用方法可分为PTC风暖和PTC水暖两种形式. 其中PTC风暖是电加热直接加热空气, 结构简单、加热温度高, 但具有一定的安全隐患; PTC水暖方法是利用PTC模块加热冷却液,再通过冷却液加热空气, 虽然安全系数较高, 但系统比较复杂, 加热温度也相对较低.
图1 单冷空调系统加完全电加热系统.(a) PTC风暖; (b) PTC水暖
2.2.2 热泵空调+PTC
PTC通常是直接消耗电能进行采暖的方式, 其电能利用能效比小于1, 电能的大量消耗对续航里程产生较大影响. 因此, 为提高车室空调能效比, 借鉴家用空调的使用模式, 热泵在车室空调中逐步得到关注和应用.然而, 传统的氟利昂类热泵在低温环境下制热量骤减,难以满足车室采暖需求, 因此衍生了热泵空调+PTC的系统形式. 热泵的系统形式呈现多样化性, 主要通过阀件的组合、换热器的组合等形式实现, 近年也逐渐产生了四通换向阀以及阀岛等的实现形式. 不同车型、车企的热泵实现形式也不尽相同, 但最终的目的都是实现空调箱内换热器功能的转化, 如图2所示. 客车等商用车中通常采用四通换向阀等进行模式切换, 而乘用车空调目前主要采用三通阀的三换热器系统, 通过电动二通阀或电动三通阀实现制冷、制热、除湿和蒸发器除霜模式的切换. 冬季制热运行时, 车外换热器(蒸发器)温度可能低于室外空气的露点温度, 从而导致结霜现象, 当霜层太厚时需要进入除霜模式, 除霜模式的系统流程与夏季制冷模式一致. 乘用车除湿工况时,空调风系统先经过车内蒸发器降温, 将空气中的水蒸气凝结排出, 再经过车内冷凝器加热回温后送回车室内, 达到除湿的目的.
图2 热泵空调系统加辅助电加热系统. (a) 四通换向阀切换模式; (b) 三通阀+三换热器切换模式
面对严寒工况、启动过程等, 热泵系统制热能力通常受限, 还需额外布置PTC以备不时之需. 用于热泵系统的辅助电加热通常有两种方式: 直接热泵式系统, 如图3(a)所示, 风暖PTC与制冷系统内的车内冷凝器协同布置, 共同提供制热量; 间接式热泵系统,如图3(b)所示, 制冷系统在板式换热器中向二次回路的循环流体放热, 而二次回路循环流体与PTC、暖风芯体串联.
图3 热泵空调系统. (a) 直接式热泵空调系统; (b) 间接式热泵空调系统
2.2.3 三电耦合系统/余热回收
近年来, 随着新能源汽车不断向高能量密度、高能量转换效率和高集成度的方向发展, 三电系统(电池、电动机、电控系统)的热管理需求与日俱增, 已经关系到新能源汽车整体的安全和效率问题, 促进了一体化热管理系统的提出、升级和演化. 目前, 车辆热管理问题存在多个并行独立的方面, 可以将其总结为安全性目标、动力性目标、续航能力目标、舒适性目标、耐久性目标. 一般而言, 安全性目标为关键目标,动力性与续航能力目标为次级目标, 舒适性与耐久性目标为三级目标.
根据车室空调与电池/电机温控的不同组合形式,可构成不同的一体式热管理系统, 如车室空调+电池温控并联式热管理系统(图4(a))和车室空调+电池冷却、电机余热回收式热管理系统(图4(b)). 图4(a)所示的系统工作原理为: 制冷剂系统增加了与蒸发器并联的Chiller, 用于冷却电池回路的冷却液; 在乘员舱加热用的水PTC回路上增加一个与暖风散热器并联的板式换热器, 用以加热电池回路的冷却液. 这样电池回路的冷却液既有冷源又有热源, 可以保证在全工况范围内使动力电池处于相对合理的温度区间, 动力电池的使用性能不会受到限制, 明显提升了整车的使用体验.
图4 车室空调及热管理系统. (a) 车室空调、电池温控并联式热管理系统; (b) 车室空调、电池冷却、电机余热回收式热管理系统
更进一步地, 目前新能源汽车热管理行业的发展趋势是将乘员舱舒适性与电池、电动机、电控系统等部分的精确温度管理进行深度耦合. 如图4(b)所示, 乘员舱内的换热器会额外并联一路板式换热器, 通过全通节流阀在全通模式与节流模式间的切换, 实现对乘员舱和电池包各自的加热和冷却作用. 同时, 电动机及其控制部件的热管理也同样耦合在整体回路中. 在温度过高时, 可以通过室外散热器散热, 也可以通过制冷循环Chiller进行强效散热; 而在冬季温度过低时, 还可以通过冷却介质串联的方式为电池包提供预热或加热效果.
03 热管理系统的控制
在功能上, 新能源汽车热管理系统的控制主要包含乘员舱的热舒适性控制、电池电机和电子元件的温度管理控制、挡风玻璃的除霜除雾安全性控制、制冷系统在不同路况和气候条件下的模式切换与运行控制以及各模式下的故障保护控制. 新能源汽车热管理控制系统的主要构成是传感器、执行器、控制器. 其中,传感器大多由温度传感器和压力传感器构成, 而执行器则以电动压缩机和电子膨胀阀为核心, 还包括HVAC(heating ventilation air conditioning)鼓风机、冷却风扇、电子水泵等周边零部件.
在控制方法及控制目标上, 传统汽车的控制系统以舒适性为首要目标, 而新能源汽车因其能耗直接与可行驶里程相关, 控制系统不仅要关注舒适性, 更要兼顾节能效果. 新能源汽车热管理系统控制的目的是在保证乘员舱舒适性, 电池、电机、电控温度合理, 以及系统稳定运行的基础上, 通过一定的控制手段, 充分实现整车的能量管控, 达到尽可能降低系统能耗、提高能量利用效率的目的. 一般地, 新能源汽车空调的控制系统包含3个层次的控制目标: 控制量的快速、稳定、精准响应; 特定约束条件下的优化问题; 控制系统的鲁棒性及抗干扰能力.
常用的新能源汽车热管理系统控制从反馈类别上有开环控制和反馈控制之分: 开环控制即通过实验标定的手段, 根据不同的运行工况直接给出明确的控制量参数. 这种控制方法相对较为简单, 控制系统稳定性高, 但同时带来了控制精度差、能耗高等问题, 在新能源汽车热泵空调及热管理领域的应用越来越少. 另一大类即反馈控制, 在控制过程中对具体控制量的参数值并不明确知晓, 而是通过目标量与控制量之间建立反馈逻辑关系, 从而对热管理系统进行控制. 在愈趋复杂的新能源汽车控制体系中, 反馈控制的应用愈趋广泛.
新能源汽车热管理系统常用的反馈控制方法包含启停控制、PID(proportion integration differentiation)连续控制、局部模型预测控制(model predictive control,MPC)和全局MPC控制、结合其他智能算法的控制等.在这些控制当中, 启停控制相对简单, 建立控制目标的启动阈值和停止阈值, 从而对诸如压缩机、水泵、风机等执行部件直接进行启停控制, 以实现乘员舱或电池等热管理的控制目标. 这类控制方法简单、稳定, 但精度差, 难以实现能耗管控, 故本文不作重点介绍.
3.1 PID控制
传统PID控制作为一种经典的反馈控制, 很早就应用在汽车空调控制系统领域, 相关控制参数可以通过Ziegler/Nichols方法或其他方法获取. 然而, 在应对变工况条件或者受到扰动时, PID反馈控制精度可能出现衰减, 尤其是受到汽车空调热力学延迟以及制冷系统强非线性特征的影响, PID反馈控制的鲁棒性可能出现剧烈恶化. 相比启停控制, PID控制作为一种较为成熟的连续控制方法, 在新能源汽车热管理领域有广泛的应用. 但是, 汽车热管理系统是一个高度非线性的热力学系统, 变工况条件下的PID控制通常会出现振荡等控制失稳的现象. 这是因为, 在单一乘员舱空调系统基础上, 耦合加入电池、电机、电控的热管理逻辑之后, 不同热管理子模块之间的热力学特性相互耦合,PID控制的积分比例参数也需要相互配合; 然而, 应对宽工况运行条件, 单一的PID参数很难适应, 车厢温度等目标量以及压缩机转速等控制量便容易产生振荡,如果一味采取复合PID控制方法应对此类问题, 控制系统将会变得异常复杂. 为解决这一现象, 行业内衍生了诸如模糊控制、神经元网络等耦合PID的控制方法、自整定PID控制方法等, 从局部缓解了多控量并存条件下引发的振荡以及多目标之间的控制不协调现象.
3.2 模型预测控制
模型预测控制是一种基于模型预测的正向控制方法, 其基本控制流程主要由模型建立、预测发展、控制指令、反馈调节组成. 首先, 建立控制对象的理论模型(由偏微分方程构建的物理模型或由大量数据训练的自学习模型), 监控控制对象当前所处的系统状态;接着, 预测控制对象在接下来一段时间的发展, 根据一定的需求导向实施多时间步长内的前馈控制与动作指令; 最后, 通过实际热力学系统的受控最优运行状态,实时反馈热力学参数给控制核心, 以便进行调节及下一段时间尺度内的预测. 由于该控制方法要严格基于一个准确的系统仿真模型而进行实施, 因此擅长解决同一系统内各个控制回路之间的耦合关系, 适宜于多输入、多输出条件的非线性系统中, 在汽车热泵空调领域得到了一定程度的应用. 该方法不会过度依赖直接的信号反馈来调节执行器的动作, 具有稳定性高、响应速度快、寻优能力强等特点.
MPC控制依赖模型的建立. 新能源汽车热管理系统复杂、模型变量多, 当前新能源汽车热管理系统中MPC的控制以局部应用为主. 夏应琪采用MPC控制策略对电池加温进行局部控制, 模型预测控制的约束条件为电池温度控制精度以及其不同工况下的温度范围. 优化的经济性目标为PTC加热的消耗电量, 同时引入松弛因子建立软约束以防止固定约束而导致无可行解的现象. He等人针对新能源公共汽车乘客数量频繁变动、热负荷波动且不确定性大的热管理系统控制问题, 建立了MPC控制策略. 如图5所示, 通过预测人员负荷直接对空调系统进行控制, 可实现节能6%左右. 类似地, 在混合动力汽车涉及电机和发动机的双重热管理时, 传统控制方法是根据驾驶员指令和车辆状态进行反馈控制, 进而调节动力需求, 而卢鹏宇基于精确逻辑动力输出控制策略, 在不同的动力系统功率输出配比下, 建立了全局能耗和局部能耗的热管理模型预测控制方案. 局部能耗控制方案的约束条件优先保证发动机的热管理精度和能耗最小化; 全局能耗优化方案的约束条件将发动机和电机的热管理需求及能耗通过耦合因子建立关系, 形成全局的约束目标. 这一方案也给纯电动汽车的电机、电控、电池以及乘员舱冷热负荷需求等多重约束、多重目标的热管理系统提供了模型预测控制的思路.
图5 模型预测控制框图. (a) 基于MPC的空调系统预测性控制; (b) MPC控制器的信号输入输出流程
对于考虑更为复杂的全局变目标多变量控制的新能源汽车热管理系统, 尤其是结合三电精细化热管理的MPC控制, 模型的目标量涉及乘员舱温度、电池、电机、电控的热管理温度, 控制量涉及多个电子膨胀阀的开度、压缩机转速、两个风机转速、水泵转速等,同时还包含诸如路况信息、用户信息、外界负荷、人员变化等. 模型庞大、约束条件繁杂、目标量众多且不清晰等, 这些客观因素势必带来庞大的计算量和储存量, 实时计算的效率或将成为该方法推广应用的瓶颈. 离线优化可以降低模型预测控制对计算量和计算效率的依赖, 给未来新能源汽车全局优化策略的制定提供了一种新的解决思路. 结合诸如模糊神经元网络对模型进行离线建立, 可以避免全局寻优计算量过大而导致的预测控制失效问题. 然而, 单纯的离线优化也容易导致模型脱离实际, 因此预测模型的更新频率、预测域的选取以及与热力系统本身热惯性之间的权衡, 是MPC控制在新能源汽车热管理系统全局应用中需要进一步解决的问题.
3.3 结合其他智能算法的控制
除了以上提到的两种经典控制方法外, 新能源汽车热管理越来越关注舒适性、能量管控程度等指标,比如根据用户特征的自学习算法等, 在PID反馈控制和MPC预测控制的基础上, 衍生出了结合特定智能算法的控制方式. Xie等人基于模糊PID的控制框架, 设计了根据不同用户习惯特征的自学习智能控制策略, 控制逻辑如图6所示. 以无量纲参数PMV(predicted meanvote)表征用户特征, 这里的PMV值与用户的衣着、自身汗腺蒸发量及所处环境状态等相关, 通过PMV的计算、控制、学习, 将信息传递给控制器从而执行对压缩机、风机等的转速控制, 而车厢的实时温度作为反馈值传递至PMV计算器. 该智能控制方案相比启停控制和单一的模糊PID控制可节能31.8%和10%. 此外,Xie等人将基于PMV自学习判别方法应用于MPC控制中, 相比单一的模型预测控制和PID控制, 分别节能4.32%和25.6%, 不仅大幅实现了节能效果, 同时也满足了不同乘客的差异性. 随着对新能源汽车舒适性个性化关注以及多元热管理的需求日益增长, 各类具有自学习特征的智能算法, 包括用户特征、当前/未来路况信息、当前/未来天气信息等, 将逐渐融入新能源汽车热管理的控制算法中, 热管理系统的控制将会更加智能化.
图6 基于用户习惯的热泵空调自学习策略
除了以上提到的几种较为常见的控制方法外, 在新能源汽车热管理系统的局部控制中, 还有应用模糊控制、鲁棒控制、滑膜变结构控制、动态规划控制、ESC(extremum search control)控制等. 总之, 新能源汽车的整车热管理耦合了乘员舱的冷热需求、三电(电池、电机、电控)设备精细化温度管理, 通常涉及多目标、多变量控制体系, 且整车热管理系统具有高度非线性、系统耦合性强、热惯性反馈延迟、运行工况范围广、扰动因素偶然性强等特征. 随着对能效、舒适性的关注, 结合智能算法的、具有不同用户特征, 并结合在线大数据(包含路况信息、人员信息等)的智能控制方法, 在未来新能源汽车热管理系统的控制中将扮演越来越重要的角色.
04 制冷剂绿色替代技术路线
4.1 制冷剂应用现状
自从蒸汽压缩式制冷系统问世以来, 常用制冷剂类型已经历了多次更迭. 以乙醚、乙醇为代表的第一代制冷剂仅达到了能够提供制冷功能的需求, 很快被R12等第二代制冷剂(氟利昂, chlorofluorocarbon,CFC及hydrochloro-fluorocarbons, HCFC)替代, 第二代制冷剂开始被引入车辆应用领域. 不过, 由于臭氧层破坏问题, 《蒙特利尔议定书》限制了第二代含氯制冷剂的使用, 并标志着第三代不含氯制冷剂(HFC)的出现. 近些年, 虽然交通领域新能源化的进程如火如荼,但目前新能源汽车中所采用的制冷剂种类仍然沿袭传统燃油车的技术路线, 即还停留在HFC阶段: 其中乘用车主要采用R134a作为工质, 而商用车(客车与轨道车辆等)多数采用R407C等作为工质. 在制冷方面,对比R134a, R407C车辆空调系统不仅能够保证几乎相当的降温速度与制冷能效, 而且通常采用更小的压缩机与换热器, 对车辆设备轻量化具有重要意义.
随着新能源汽车的普及, 一个主要问题开始凸显:即传统燃油车辆中存在充足的发动机余热可供冬季制热需求, 但新能源汽车中发动机余热的缺失导致冬季制热成为车辆制冷系统必须解决的重要问题.
为此, 学者开始针对R134a、R407C等系统的热泵制热性能展开研究. Li等人开发了电动车用R134a热泵空调系统. 类似于家用空调, 该车用空调热泵系统同样通过四通换向阀进行制冷与制热模式的切换, 在0°C环境温度以上均可以较快地实现车厢制热的目的, 但运行至−15°C时制热量已经出现了明显的衰减. Peng等人也搭建了类似的电动车热泵台架, 实验结果显示, R134a工质在−5°C的环境温度下仍然具有较理想的制热COP(coefficient of performance), 但更低温度下的情况并未提及. 更进一步地, 有学者研究了R134a车载热泵系统在−10°C条件下的性能表现, 其制热COP和制热量可分别达到3.26及3.10 kW, 虽然COP值尚可, 但制热量已经严重衰减至不能满足车厢供热需求. 另一方面, Wang等人针对电动车用的R407C热泵系统进行了对比研究. 结果显示, 该热泵在−10°C条件下具备2.3左右的制热COP, 虽然能效比相对较低, 但制热量和功耗相对R134a系统更大.
考虑到R134a及R407C热泵系统在较低环境温度下的制热量衰减问题, 常规R134a及R407C系统中通常需要增加压缩机转速或配备更大容量的压缩机来保证低环境温度下充足的制热量. 另一方面, 从提升循环制热COP的角度, 参考家用和商用热泵中的成熟技术, 学者利用膨胀罐或经济器等部件构建了中间补气型的系统结构形式, 并分别开展了数值模拟和实验研究, 在一定程度上拓宽了R134a及R407C热泵系统在车用低温环境下的适用范围, 制热COP提升10%左右. 然而, 考虑到复杂系统在工程应用上的难度, 目前大多数乘用车及商用车的实际执行方案仍然是常规R134a或R407C系统搭配PTC电加热进行协同制热, 甚至在−15°C以下的严寒环境中使用纯PTC加热, 在节能和环保两方面均具有较大的提升空间.
4.2 绿色替代方案
为了加速车辆行业中第三代HFC制冷剂向第四代制冷剂(天然或HFO(hydrogen fluoride olefins)类低GWP(global warming potential)制冷剂)的绿色替代进程, 近些年相关研究层出不穷. 本节将主要介绍几种新能源汽车热管理领域中较为热门的替代方案.
4.2.1 CO2
CO2作为一种天然工质, ODP(ozone destruction potential)为0, GWP为1, 环保无污染. 1993年, 国际制冷学会前主席Lorentzen提出的跨临界CO2循环就是针对汽车空调的应用场景, 其因制冷效果不佳, 发展受阻.近些年, 随着新能源汽车的发展, 其制热无发动机的余热利用, 跨临界CO2循环因其强劲的制热特性再一次进入大众的视野.
近些年, 学者纷纷针对CO2在车辆热管理领域的应用展开了充分的优化研究. 例如, Yin等人针对新能源乘用车中跨临界CO2制冷系统在不同工况下的充注量进行了详细的优化研究, 采用充注率的概念探讨了系统从欠充到合适再到过充状态下的性能变化过程,结果显示, 欠充和过充均会对系统性能造成较大衰减.
类似地, 为了进一步提升车用跨临界CO2热泵空调系统的紧凑性与轻量化, Dong等人开发并使用了跨临界CO2四通换向阀、集成化气分-回热器及各类微通道换热器等. 研究显示, 跨临界CO2系统的制热能力提升十分明显, 在低至−25°C的低温条件下仍然能稳定充分供热, −10°C条件下的制热性能相对R134a依旧提升80%以上. 此外, 针对车用跨临界CO2系统制冷性能比传统R134a系统稍差的劣势, 有学者提出了将CO2与R290、R41等制冷剂混合的方法, 使车用空调系统制冷性能提升20%以上, 基本达到与R134a系统相当的状态. Li等人及Subei和Schmitz研究了车用跨临界CO2系统中的局部细节, 如微通道气体冷却器、管路压降等方面的优化空间, 为整个系统制冷能效的提升提供了理论基础.
综上所述, 凭借优异的环保效应、宽工况适应性及与车辆系统的兼容性, 近些年CO2制冷剂被广泛地推向新能源汽车、客车、轨道交通等领域, 并引起了学术界与行业界的广泛关注与总体看好. 不过, 受限于CO2制冷剂独特的物性, 车辆热泵空调向CO2技术的转型需要对系统进行重新设计, 这也是限制该技术快速发展的主要掣肘.
4.2.2 R1234yf
R1234yf是美国杜邦公司和霍尼韦尔公司为R134a量身打造的替代方案, 其热物性与R134a相近, 但ODP=0, GWP=4, 环保性良好. 虽然研究显示,R1234yf制冷剂与传统R134a或R410A的惯用润滑油存在一定的兼容性问题, 但目前行业中替代常规R134a制冷剂时, 只需将原本车辆热泵空调系统中的R134a制冷剂放空, 再重新加入R1234yf即可, 无须重新设计, 短期适用性最佳.
2008年, R1234yf首次被推向车辆热管理应用领域并得到了良好的效果, 结果显示, R1234yf系统的性能与R134a系统仅相差4%~8%. 因此, 自2010年左右开始, 关于R1234yf热物理性质或两相流动特性的研究次第展开, 经过一段时间的发展, R1234yf向乘用车领域的推广逐渐形成规模. Zhao等人研究发现,同样的热负荷需求下, R1234yf的制冷剂充注量相比R134a减少了10%左右; 而Lee和Jung的研究表明, 虽然充注量和压缩机排气温度均有所降低, 但R1234yf系统的制冷性能同样比R134a出现了4.0%左右的衰减. 另外, 针对环保性, 有学者指出, 单纯的低GWP与当量温室效应气体排放量低并不严格对等, 因此提出了全生命周期碳排放算法, 将制冷剂全生命周期过程的所有直接和间接碳排进行合并计算. 结果显示, R1234yf全生命周期碳排同样低于传统R134a, 甚至低于制冷剂本身GWP更低的纯天然工质CO2.
因为属于新型制冷工质, 虽然R1234yf等HFO类制冷剂自推出以来在全球市场的响应一直都十分积极,但长期使用过程中也逐渐暴露出一些安全性问题. 例如,近期R1234yf被认定为轻微可燃制冷剂,R1234yf溶于水可能形成三氟乙酸等. 甚至, 最新的研究提出, HFO类制冷剂在大气中会分解产生CF3CHO(三氟乙醛), 最终分解产生CHF3(HFC-23). HFC-23是一种强温室效应气体, 可能最终导致HFO类制冷剂的GWP值进行重新评估. 另外, 受限于美国公司的专利保护, R1234yf高昂的价格也是目前限制其在国内广泛普及的主要问题.
4.2.3 R290
R290(丙烷, CH3CH2CH3)同样属于天然工质, 其ODP=0, GWP=3.3, 热物理性能参数与R134a相近, 但标准沸点更低, 因此可以适用于更低的环境温度. 相比汽车空调常用的制冷剂R134a, R290除了在环保性上具有更好的表现之外, 由于更高的气化潜热、更小的分子质量、更高的工作压力及工作密度, 可以大大减少车辆热泵空调系统中制冷剂的充注量, 更加符合轻量化、紧凑化原则.
Ghodbane针对R290替代R134a作为汽车空调循环工质的方案进行了分析和研究. 结果表明, 虽然碳氢化合物类制冷剂在制冷剂当量碳排放方面具有重要优势, 但在循环性能上相较常规R134a系统有5%~12%的衰减. 然而, 由于R290的标准沸点很低, 因此比较适用于低温环境以热泵制热工况运行, 在<−10°C环境温度下拥有远超R134a的制热性能表现, 甚至在−20°C的严寒条件下也拥有接近跨临界CO2热泵的制热COP,是新能源汽车热管理系统的下一代备选制冷剂之一.
不过, 虽然R290的热物性及环保性良好, 但安全等级仅为A3, 属于可燃制冷剂, 使用过程中始终存在安全隐患. 一般需要构建二次循环, 使R290制冷剂回路完全处于乘员舱外的发动机箱中, 而借助其他安全的循环工质作为媒介将冷量或热量带入乘员舱内, 这也造成了循环效率的大幅降低. 在此背景下, 虽然很多学者研究并优化了R290在车辆制冷系统内的泄漏情况, 或主张采用多元混合物制冷剂的方式降低R290的当量充注量, 但可燃性一直是R290制冷剂最大的安全隐患.
4.2.4 其他制冷剂替代方案
应对新能源汽车的冬季制热问题, R410A因制热特性优异也获得了一定的关注, 其ODP=0, 但GWP值高于2000. 近些年, 比亚迪连续推出了搭载R410A热泵空调系统及R410A补气增焓式热泵空调系统的新能源乘用车, 使用效果证明, 采用补气增焓方法的R410A热泵空调系统在冬季制热条件下具备十分突出的性能优势, 甚至可以在−20°C以上的低温环境下正常运行并提供足够制热量, 节省了PTC电加热功耗, 使电动车冬季续航里程有所恢复. 然而, 目前车辆领域采用R410A的尝试一般只是为了借鉴其在家用领域的成熟技术,从而作为车辆行业制冷剂的暂时性过渡替代物, 在当前车辆领域应用背景下不具有长远的前景.
R32(二氟甲烷, CH2F2)同属碳氢化合物, ODP=0,但GWP高达675, 在GWP普遍低于150的车用制冷剂的要求下, 环保优势并不明显.R32常压沸点为−51.6°C, 运行压力较高, 适用于低温制热工况, 但受制于微可燃性及较高GWP的固有属性, 在汽车空调领域中的应用相对较少. 研究显示, 由于R32的低温制热性能与高温制冷性能均能达到较优良水平, 节省了很多低温PTC电辅热耗功, 因此运行能耗较低, 间接当量碳排放较少, 从全生命周期环保性的角度来说, 也许是一种具备一定前景的制冷剂替代选择. 由于R32是R410A的组成成分之一, 但GWP显著低于R410A, 因此相对R410A系统, R32系统能够大幅降低当量CO2及SO2的排放量, 尤其将R32与GWP值很低的R744、HFO类制冷剂混合使用后, 既能兼顾热泵空调系统的制冷与制热能力, 又能大幅降低混合工质的当量GWP值, 是一种值得深入研究的方案.
05 热管理技术发展及挑战
随着汽车产业的深入发展, 电动化、智能化、网联化、共享化将成为未来汽车产业发展的重要方向.汽车“新四化”的提出对新能源汽车热管理系统有了更高的要求, 同时也在一定程度上为其发展指明了方向.新能源汽车热管理系统的长远发展, 除了要提高整体能效, 增加电动汽车的续航里程, 还应兼备高度集成化、热害控制、远程控制、座舱环境个性化、宽温区高效化、关键零部件开发、环保工质替代等关键技术.综合而言, 在当前新能源汽车发展以及碳中和目标的背景下, 新能源汽车热管理行业也应向绿色高效化、功能一体化、结构模块化、控制智能化的“新四化”方向发展.
5.1 绿色高效化
汽车热管理系统绿色高效发展将成为我国交通领域实现碳中和的有力助力, 绿色高效化成为新能源汽车热管理系统发展的核心. 绿色高效化体现在强温室效应工质的减排方面, 这一工作已经成为当前毋庸置疑的问题. 但是, 下一代新能源汽车热管理系统的制冷剂替代路线尚不明确, 形成以CO2/R290/R1234yf为主流、各形式混合工质为辅的百花齐放状态. CO2具有强劲的低温制热特性, 但工作压力高且高温制冷性能略差; R290具有良好的制冷、制热性能, 但易燃易爆;R1234yf与R134a性能相当且温室效应低, 但依然无法满足新能源汽车冬季低温制热的需求. 下一代新能源汽车热管理制冷剂技术路线基本受两大因素影响和制约: 一方面是国家相关标准和法规, 应对环境污染、气候变暖问题的具体政策实施; 另一方面, 还受新能源汽车本身固有的需求特性的演变和不同区域下的功能多样性影响.
绿色高效化还体现在热泵技术的发展: 低温续航衰减也是新能源汽车发展面临的瓶颈问题之一, 能否解决冬季里程焦虑也逐渐成为整车热管理的技术核心.随着热管理对能量利用效率的需求日渐提高, 如何保障新能源汽车热泵空调系统宽温区(−30~40°C)的性能、减小能耗是热管理系统亟须突破的关键技术. 通过各子系统之间的高效耦合与协调控制可以实现能效最大化, 余热的有效回收方法能够减小制热能耗, 同时可以改善系统的制热性能. 热泵和余热利用及其相互交叉耦合的形式将成为未来热管理的主要方向.
因此, 在我国碳中和的大背景下, 减排和节能成为迫切需求, 新能源汽车热管理系统的下一代发展势必以绿色高效化为导向.
5.2 功能一体化
新能源汽车热管理系统不仅要兼顾车室内温度的冷热控制, 更要对三电设备(电池、电机、电控)进行更为精细化的温度管理. 随着乘客对舒适性和安全性需求增加, 一套多功能的热管理系统将成为主流. 因此,应对高密度电池和电机/电控的精细化热管理、综合能效提升、乘员舱舒适性提升等关键问题, 实现整车能量管控, 功能一体化成为新能源汽车热管理系统发展的方向标. 下一代新能源汽车热管理系统的功能一体化需兼顾整车安全性目标、动力性目标、续航能力目标、舒适性目标以及耐久性目标.
首先, 新能源汽车热管理系统要求更为合理的能量调配, 使所有关键部件的温度变化具有较高的安全裕度. 电池、电机、电控的热管理安全性是新能源汽车的核心问题. 如何通过子系统的协调设计, 提高关键部件温度变化的安全裕度, 是新能源汽车热管理设计的首要目标. 功能上的一体化设计也为热管理子系统的协同控制提供了完整的平台. 其次, 除了安全性目标之外, 三电设备的精细化温度管理对其动力性和续航能力起着决定性的作用, 为了实现三电设备的精细化温度管理和能量调配, 需要对各子系统进行高度耦合,充分利用各子系统能量, 精细化的温度管理以及能量的高效分配都是关键, 这样的需求越发驱动热管理系统功能的一体化设计. 再次, 随着人们生活水平的提高, 驾乘人员对车室空气质量、驾乘舒适度的要求也会日益增加, 不同气候条件、不同人群对车室环境的要求也不尽相同, 多样化的需求同样需要热管理系统的功能一体化得以保障. 最后, 耐久性目标要求系统级优化温度平衡, 降低电机绝缘损伤, 延缓电池老化和容量衰退. 这样的目标不仅是对单一部件、单一工况进行能量调配, 更需要将全系统、全天候所面临的问题加入到功能一体化设计中来, 为热管理系统的健康管理提供基础.
总之, 更安全、更舒适的乘坐需求, 多样化、多目标热管理需求驱使新能源汽车热管理系统的功能设计向着更为一体化的方向发展.
5.3 结构模块化
传统汽车空调部件相对简单, 车载空调的结构布局形式通常也仅是适配车身结构, 通过单一的部件连接, 实现车室空调的功能. 然而, 随着新能源汽车的发展, 热管理功能需求的复杂化、多样化和精细化导致整车热管理系统的部件数量、接头数量呈爆发式增长.零部件的增加不仅导致接口数量成倍增加, 也引发可靠性降低, 安装、维修成本增加. 同时, 零部件的分散式布置也带来振动、噪音的不可控性, 给整车NVH(noise vibration and harshness)带来挑战; 热管理附件的增多带来的体积变大问题也给结构设计带来挑战.因此, 在新能源汽车的快速发展和热管理批量产业化的驱动下, 系统结构模块化成为未来热管理系统发展的迫切需求.
热管理系统的结构模块化主要体现在零部件的集成和功能性模块两种方式上. 当前新能源汽车热管理系统形式呈现多样化, 零部件的集成方式也根据热管理系统不同呈现多样性, 主要包含带回热功能的储液器、车用四通换向阀的发展、换热器与阀件集成、全通节流阀、多通阀、热管理水路部件的集成等.
除了当前已有的零部件集成, 更为简洁的集成方式或将为更加彻底的功能性模块带来新的机遇和挑战.更大程度的集成按功能结构划分, 包括: (1) 前端模块;(2) 空调箱; (3) 制冷剂处理模块; (4) 电池、电机、电控模块. 热管理系统结构的模块化在不同车型之间通用性增强, 使热管理系统在经历复杂化、多样化的发展后, 又重新向着结构简洁的方向发展.
5.4 控制智能化
新能源汽车热管理的精细化和功能的复杂化, 在系统布局、结构设计的基础上, 行之有效的控制策略是保障整个系统安全、稳定运行的前提. 如何实现热管理的快、稳、准, 在复杂需求驱动和智能化牵引下,控制智能化成为未来精细化热管理的灵魂.
复杂系统和精细化温度管控离不开动态运行的控制, 未来的新能源汽车一体化热管理系统所涉及的控制量和目标量将愈趋增加, 导致控制维度增加, 依靠传统的标定控制不仅大大增加开发成本, 同时控制精度低, 难以实现最优能量管控. 以MPC控制方法为基础,结合实时路况信息、用户多样化特征等的智能化算法,实现对新能源汽车热管理系统的精细化、多样化预测性控制, 在新能源汽车热管理系统的能量智能管控中的重要性逐渐凸显. 控制智能化或将成为新能源汽车热管理系统未来不可或缺的一环.
文章来源：期刊-《科学通报》；作者：王从飞2 曹锋1 李明佳1 殷翔1 宋昱龙1 何雅玲1
（1.西安交通大学；2.中国制冷学会）
翊弼生态企业——上海儒竞科技股份有限公司(简称“儒竞科技”）是上海市民营高科技企业集团。公司自2003年成立以来，专注于电力电子行业高科技产品的研发、生产与销售。主要产品为《中国制造2025》中明确提出要突破的：智能制造-工业机器人核心部件伺服驱动器和伺服电机、新能源汽车的热管理系统和智能家电领域的变频控制器。
儒竞科技自主创新，掌握从研发、试制、批量生产和销售渠道的全产业链，公司下属7家控股或全资子公司，包括3家高新技术企业，2个工厂。公司员工近1000人，其中研发人员200多人。公司为上海市知识产权试点企业，拥有自主核心知识产权100多项。儒竞科技的智能家电领域变频控制器业务是专注于暖通行业变频器和节能解决方案，以技术研发为核心，工程开发为基础，客户需求为驱动的技术创新体系，持续以高品质和高性能的产品及方案获得各界的认可。
在智能制造业务，儒竞科技在伺服系统方向已经投资、研发了十多年，总投资额度超过2亿元。公司开发的拥有核心自主知识产权的第3代伺服系统已经广泛应用于各类企业数百家，累计20余万套，遍布机器人、包装、3C制造、机床、纺织、自动机械及物流等行业。
儒竞科技于2014年成立核心团队，专注于新能源汽车热管理领域的研发和探索，并于2016年成立“儒竞电控”，实现研发成果的转化。其中新能源汽车空调电子控制单元的设计与制造于2019年取得了IATF 16949体系证书。目前已与多个大型整车厂如上汽集团等进行了配套，针对新能源汽车的空调系统的核心配件已配套40万套，并且广泛应用于各类新能源汽车的热管理系统中。
银轮股份研究报告：三大业务板块齐发力，热管理龙头未来可期（报告出品方/作者：国元证券，杨为敩、刘乐）
1.1 深耕热管理 60 余载，热管理行业龙头的三次跨越
浙江银轮股份是我国热管理行业的龙头企业。从成立至今的 60 年间，公司经过四个 时代的变迁，完成三次跨越，成功从做农用机械起家的国有企业转变为市值超百亿的 汽车热管理龙头。 国企时代：1958 至 1999 年。1958 年公司前身天台机械厂成立，该厂主要生产农用 类机械。1980 年及 1982 年两项油冷器的技术突破，帮助公司成功进入换热器领域。 改制上市阶段：1999 至 2007 年。1999 年，天台机械厂改制成立浙江银轮机械股份 有限公司。2007 年 4 月银轮股份于深交所中小板上市，成为我国汽车零部件散热器 行业首家民营上市公司。 品类拓展阶段：2007 至 2018 年。2013 年，公司与江铃集团合资成立南昌银轮，开 始正式布局乘用车配套业务。并于 2017 年成立第五事业部聚焦于汽车新能源热管理 项目。 开启“二次创业”：2018 年至今。公司于成立 60 年之际提出“二次创业”，加快推 进国际化步伐，实现技术引领，提升核心竞争能力，产品和客户端开拓新能源汽车市 场，力争 2038 年成为中国民营制造型企业 500 强。
1.2 围绕核心业务完成产品延伸，打造三大业务板块
围绕四大主线，专注三大板块。银轮股份围绕“节能、减排、智能、安全”四条产品 发展主线，专注于油、水、气、冷媒间的热交换器、汽车空调等热管理产品以及后处 理排气系统相关产品的研发、生产与销售。致力于打造乘用车/商用车/非道路热管理、尾气处理以及工业/民用换热三大产品制造业务板块。 乘用车/商用车/非道路热管理板块：经过 40 多年的发展，公司已发展成为国内汽车 热管理行业的龙头企业，拥有国内顶尖的热交换器批量化生产能力和国内顶尖的系 统化的汽车热交换器技术储备，是最大的商用及工程机械热管理供应商之一，已在 传统商用车、乘用车、工程机械热管理领域建立了较强的竞争优势。公司的热管理 产品可具体根据传统乘用车、新能源汽车、商用车以及非道路热管理进行进一步划 分。其中传统汽车热管理主要包括变速箱、发动机、发动机舱的冷却模块以及空调 系统等部件，而新能源汽车热管理主要包含热泵空调以及三电温控系统等部件。
尾气处理板块：公司在尾气处理板块深耕多年，从 2010 年研发出 SCR 系统开始， 后处理产品产能逐年快速攀升，并陆续与法国佛吉亚合资成立佛吉亚银轮，与德国 皮尔博格合资成立皮尔博格银轮。目前，公司在 EGR、DOC、DPF 等产品的技术 储备、同步配套开发及供货能力等方面具备一定的市场先发优势，其中，受益于国 六 b 排放标准的持续推进，公司 EGR 产品的销售规模正进入快速放量阶段。 工业/民用换热板块：公司依托在换热器产品领域的技术储备，加大力度拓展空气源 热泵、水冷空调、特高压变器温控、地源热泵、电化学储能、风力发电、数据中心 等各大工业/民用领域换热细分利基市场，打造第三曲线业绩增长点。
热交换器产品为公司核心业务，乘用车占比逐步提升。经过多年发展，公司已经成为 国内热交换器领域的龙头企业，已经拥有一批海内外优质的客户资源，是全球众多知 名主机厂以及车企的供应商。近年来，公司热交换器相关产品营收占比均保持在 80% 左右，系公司的绝对核心。按照应用领域划分，主要包括了新能源、乘用车、商用车、 工程机械、工业换热等领域，由于公司较早进入商用车与非道路换热器产品领域，在 相关领域建立了较强的竞争优势，因此目前商用车与非道路领域仍是公司主要营收 来源，2021 年商用车与非道路相关产品营业收入达 50.37 亿元，贡献了 64.4%的营 业收入。近年来，公司乘用车领域营业收入占比不断提升，从 2020 年度的 21.5%上 升至 2022H1 的 36.8%，随着新能源乘用车市场的高速增长，公司乘用车相关产品 的销售占比有望逐年增长。
1.3 公司股权较为明晰，激励机制效果可期
公司股权结构较为明晰，实控人为董事长徐小敏。公司股权结构较为分散，董事长徐 小敏直接持有公司 7.02%股份，并与一致行动人徐铮铮(其子)通过宁波正奇投资管理 中心(有限合伙)持股 4.04%，合计持股 11.06%,系公司实际控制人。
2022 年公司股权激励计划落地，侧重净利润端的考核。公司于 2022 年 5 月 18 日 完成激励计划期权登记，向公司包括董事、高级管理人员和核心骨干在内的 380 名 员工首次实际授予股票期权共 4923 万份。在 2022-2025 年四个会计年度，分年度 采用营收45%+利润55%的双重绩效考核方式，要求营业收入不低于90/108/130/150 亿元，归母净利润不低于 4.0/5.4/7.8/10.5 亿元。公司同时引入浮动业绩考核机制： 根据每个考核年度业绩目标达成率的完成情况，确定公司层面可行权的比例，若未能满足最低的 80%目标达成率，则当年不行权。 股权激励计划绑定核心骨干成员的长期利益，彰显企业发展信心。本次股权激励计 划不仅体现了管理层对于切实提高盈利状况的决心，激发了经营体开源降本的积极 性，并且有效建立了公司、股东与员工之间的利益共享机制，吸引和留住优秀人才， 充分调动公司员工的工作积极性和创造性，为公司未来的发展奠定良好的人力资源 基础。根据该股票期权激励方案，股票期权激励计划预计摊销总费用为 4,959.92 万 元。我们认为，考虑到公司未来的盈利成长性，限制性股票费用的摊销对有效期内各 年净利润影响有限，且限制性股票激励计划可以激发核心团队的积极性，提高经营效 率，由此带来的公司业绩提升效应有望高于其带来的费用增加。
1.4 公司营收稳定提升，盈利能力迎来反转
营业收入稳定提升，盈利能力承压修复可期。近年来公司以热交换器为核心业务，持 续研发创新，完善产品矩阵，顺利开拓乘用车及商用车热管理的集成化布局。从 2013 年正式布局乘用车热管理业务以来，公司收入规模快速增长，2016 年至 2021 年公 司收入从 31.19 亿增长至 78.16 亿，五年 CAGR 为 20.2%。2022 年前三季度，商用 车及非道路行业整体承压，公司快速崛起的新能源乘用车业务有效地弥补了商用车 及非道路营收下降造成的影响，2022 年前三季度取得营业收入 60.01 亿元，同比增 长 2.89%。利润端，受上游大宗材料涨价、出口运费上涨等外部因素，及子公司业绩 不达预期并计提减值等内部因素同时影响，公司近年归母净利润承压。目前，公司整 体盈利能力有望迎来底部反转，公司 2022 年前三季度实现归母净利润 2.32 亿元， 同比增长 7.3%，净利润率为 4.61%，较 2021 年上升 1.23pct。
公司及时调整完善采购策略伴随上游原材料价格高位回落，毛利率有望企稳回升。 公司近年毛利率下滑主要受三方面影响，首先是因为公司受收购的海外子公司盈利 能力不达预期所影响；其次受各地新建、扩建的产能建设爬坡期的阶段性亏损所拖累； 第三，公司主要材料包括铝、钢、铁、铜等金属及对应材质配件占主营业务成本的比 例超过了 80%，公司海外业务的占比也常年稳定在 20%左右，因此大宗材料以及海 运费的涨价对毛利率负面影响较大。目前，上游原材料、海运费价格从高位回落趋势 明显，有望逐步释放营业成本上行的压力；同时，公司国内外各大产线将陆续于近两 年投产，产能逐步释放将带来边际折旧摊销的下降；辅以公司最新采购管理策略的正 式实施，我们预计公司整体毛利率将企稳并呈小幅回升态势。
公司近三年计提商誉拖累净利率，三费占营收比例有望逐年下降。公司近三年分别 计提商誉减值准备 1420/2215/2544 万元，各占当年净利润的 4.1%/6.1%/9.6%，对 当年整体盈利情况产生较大拖累。其中，北美子公司 YinlunTDI,LLC(以下简称 TDI) 由于业绩不及预期，分别于 2020 与 2021 年度计提了商誉减值准备共计 3817 万元， 占三年合计计提金额的 61.8%。2022 年初，公司总部对 TDI 进行了管理层调整，当 年上半年已实现大幅减亏，并预计将于 2023 年实现盈利。此外，公司销售费用与管 理费用占营收比率亦呈逐年下降态势。截至 2022 年前三季度，三费合计占营收比例 已下降至 9.68%，但距离行业主要竞争企业仍有一定差距。2022 年，公司以盈利指 标为核心开展与管理各项重点工作和任务目标，优化不增值、工作量不足、能力不匹 配的岗位，并做好内部控费降本工作，严格控制除了研发、薪酬和运费等业务相关费 用之外的其他费用支出，力争实现除研发费用以外总费用率逐年降低 1pct 的目标。
毛利水平与三费费率齐改善，叠加海外子公司经营基本面转暖，公司有望迎来盈利 拐点。在公司最新发布的公司股权激励计划中，公司设定的 2023 至 2025 年目标净 利润率分别为 5%/6%/7%。我们认为，随着公司对于采购策略、人员配置、销售管 理、子公司管理等诸多方面完成优化，同时叠加上游原材料价格的高位回落，公司 23- 25 年的净利润率目标达成可期。
1.5 高度重视研发投入，构建产品护城河
公司作为国家高新技术企业，一直高度重视技术发展的储备和产出工作。目前，公司 已拥有国家级技术研究中心及国家试验检测中心、博士后工作站。此外，公司目前已 在上海、欧洲、北美分别设立了研发中心，与天台研究总院相互协同，建立了完善的 研究系统、开发系统及试验验证系统，构建了全球化的研发架构、体系及流程。研发 投入端，公司占比位居同行业前列，研发投入金额从 2016 年的 1.07 亿大幅提升至 2021 年的 3.26 亿，五年 CAGR 为 25%。截至 2022 年 6 月底，公司已拥有专利超 过 800 项，其中发明专利 99 项，国际专利 5 项。此外，公司作为中国热交换器行业 标准牵头制订单位，目前已牵头或参与制订标准(草案)共计 46 项。
2.1 迎接新能源时代，汽车热管理板块将迎来量价齐升
新能源汽车进入大众化渗透阶段，并有望维持高速增长态势。从 2009 年“十城千辆” 政策正式推动国内新能源汽车商业化以来，中国新能源汽车产业生命周期已经分别 完成萌芽期的补贴推动以及成长初期的差异化发展，正在进入成长期差异化引领、大 众化渗透关键时期。从产业生命周期的发展逻辑看，行业仍然处于快速增长的发展阶 段，未来新能源车前景依然乐观。我们预计 2022 年全年有望实现新能源汽车销售量 687 万辆，同比增速达 95.8%。
新能源汽车热管理系统重要性显著提升。传统燃油汽车热管理主要包含的是空调系 统和发动机系统的热管理，通过保证汽车各零部件以及驾驶舱内处于合理温度范围 从而达到节油、舒适、提升续航里程等目的。而区别于传统燃油车通过发动机余热供 热，新能源车自身无法提供热源，需要额外的加热器供热。动力系统端，热管理在传 统燃油车上表现为发动机冷却，而在新能源汽车上则主要表现为调节电池、电机、电 机控制器等三电系统的温度，包含冷热控制下的不同模式选择。
目前新能源汽车主流的供热方式有高压电加热以及热泵供热。在传统燃油车中，由 于冬季可以采用发动机余热进行供暖，因此车室空调仅考虑夏季制冷应用即可。但对 于纯电动汽车而言，发动机余热的缺失导致车辆新增了冬季供暖的需求。根据冬季制 热方式，目前的新能源汽车的车室空调系统可分为单冷空调加完全电加热系统(PTC)、 热泵空调加辅助电加热系统。单冷空调+PTC 是结构较为简单的新能源汽车车室冷热 供应方式，其优点是造价较低，且适用于极端环境，但加热效率永远小于 1，冬季制 热时需要消耗大量的电池能量，直接导致续航里程的严重衰减。而热泵空调+PTC 的 系统形式能够有效提高车室空调能效比，是未来新能源汽车加热方式的主要发展方 向。
新能源热管理系统是车室空调与三电热管理的耦合系统。近年来，随着新能源汽车 不断向高能量密度、高能量转换效率和高集成度的方向演进，三电系统的热管理需求 与日俱增，完备的一体化热管理系统能够对汽车的安全性、动力学、续航能力、舒适 性以及耐久性等各方面提供有力支持。此外，一体化热管理系统通过控制阀将电池热 管理系统的回路和电机热管理系统的回路串联到一起，节能、高效地管理与分配电机电控、电池、乘员舱等各大区域的温度。特斯拉在第二代热管理系统上首次引入四通 阀结构，有效实现了空调箱内换热器功能的转化。未来，随着八通阀等全新技术的研 发完成，空调系统和三电将完成全部集成，可更有效地实现热管理系统功能的转换， 并将热管理系统向更复杂管理策略、高度集成方向演进。
集成化热管理具备性能提升、降低能耗、精简结构、节省空间等诸多优势。集成化 热管理系统符合各大整车厂商在产品发展方向上所坚持的“高度整合”与“降低能 耗”两大基础路线。构建集成化热管理系统能够有效提升整车产品的核心竞争力， 同时，系统化以及平台化的架构能够有效提升工业生产效率。例如，比亚迪于 2021 年率先推出的 e 平台 3.0 架构具备行业领先的系统化热管理解决方案，从其结 构看，e 平台 3.0 架构下的基于热泵空调一体化热管理系统首先降低了能耗损失， 不仅仅围绕驾驶舱和动力电池进行冷量与热量的交互，并且在域控制层面由 BYDOS 操作系统控制，将冷量直接送至电池和驾驶舱，将热量从电驱动系统、驾 驶舱和动力电池三者间进行传递。总体来说，一体化热管理架构是性能上做加法、 在结构上做减法、同时保证低能耗高安全度的“迭代”发展策略。
新能源汽车热管理系统具备更高的单车价值。EV 车型热管理包括空调系统、电池 热管理、电机电控和其他电子设备的热管理。配置有热泵系统的 EV 车型热管理系 统的单车价值量相比于传统汽车提升近两倍。其价值提升体现在两者共有零部件的 升级改进，如热膨胀阀变为电子膨胀阀，亦有纯增量零部件，如电池冷却器 (Chiller)、热泵空调、PTC 加热器等。此外，PHEV 车型热管理系统相较于 EV 车 型还包括了发动机以及变速箱的冷却系统，具备更高的单车价值。
新能源汽车热管理赛道前景广阔，市场规模有望迎来倍增。伴随新能源汽车浪潮的 加速席卷，热管理赛道有望迎来爆发式增长。我们测算，至 2025 年，我国汽车热 管理市场规模有望达 1175 亿元，其中新能源汽车热管理占比约为 82%，达到 958 亿元。新能源车热管理 2021 年至 2025 年市场规模 CAGR 为 47.9%。 结合汽车销量数据以及上表单车价值量数据，我们作出以下假设：1)根据艾睿铂咨 询预测数据，我们假设 2022 年至 2025 年中国汽车销量分别为 2.34/2.61/2.85/2.87 千万辆；2)EV 车型延续高增长态势，渗透率快速提升，我们假设 2023 年至 2025 年我国 EV 车型销量增速为 45%/30%/20%；3)随着新能源汽车补贴逐步退坡， PHEV 车型由于其动力电池成本占比更低，成本优势逐步凸显，叠加补能优势，产 销两端有望迎来爆发式增长，我们假设 2023 年至 2025 年我国 PHEV 车型增速为 70%/50%/45%；4)热泵系统渗透率迅速提升，其中，EV 车型 2021 至 2025 年渗 透率为 32%/43%/51%/61%/70%，PHEV 车型 2021 至 2025 年渗透率为 1%/3%/5%/5%/9%。
2.2 公司汽车热管理业务：引领新能源热管理，高质量推进国际化
四步走拓宽汽车热管理产业链，公司热管理业务收入保持高增长。公司从重卡发动 机换热器产品起步，后续逐步进入工程机械发动机及车身热管理领域，并于 2013 年 着手布局乘用车冷却模块领域。在传统商用车、乘用车、工程机械热管理领域逐步积 累技术优势后，公司积极开拓新能源乘用车热管理领域并取得了良好进展。目前，公 司已具有了完备的热管理产品矩阵，并具有面向传统燃油车和新能源车多维度的热 管理系统和汽车空调系统的产品研发制造能力。截至 2021 年末，公司热交换器/空 调产能分别提升至 2550 万台/286.5 万台，热管理业务营业收入增长至 62.84 亿元， 2018 至 2021 年 CAGR 为 19.9%。
新能源汽车热管理业务将成公司未来增长核心动力。为完成《巴黎气候协定》设定 的目标，我国与世界主要经济体针对新能源汽车出台了多项鼓励政策，新能源汽车 行业发展迎来新机遇。公司抓住新能源汽车快速增长机会，通过 2017 年与 2021 年的两次股权融资，持续加大在新能源汽车领域产品与技术的全方面布局。目前， 公司研发的新能源系列热交换产品经历前期市场验证后，已经开始进入销售放量阶 段。截至 2021 年末，新能源热管理产能迅速爬升至 950 万台，在当年销量不到 500 万台的情况下，年度销售额已超 8 亿元。随着新能源汽车渗透率的快速提升， 我们预计公司新能源热管理产品将延续产销两旺态势。
制订新能源热管理“1+4+N”战略布局，力争成为新能源汽车热管理产品种类最全供 应商。其中“1”为一整套新能源热管理系统，研发新能源汽车热管理集成模块产品 需具备制造一整套新能源热管理系统的实力，公司在系统集成能力方面已获得国内 外各新能源整车厂的高度认可。“4”为公司的四大模块化产品，分别为前端冷却模 块、热管理集成模块、空调箱以及车载电子冷却系统。目前各大模块在国内市场占有 率均位居前列。其中，新加入公司核心战略布局的车载电子冷却系统目前已取得 29% 的国内市场份额，我们预计随着整车厂商的龙头效应逐渐发酵，车载电子冷却系统的 渗透率有望逐步提升。“N”则是指围绕四大模块的多个核心零部件，如 PTC、电池 冷却器 Chiller、高低温水箱、水空中冷器、油冷器、电控单元、电子水泵等。
公司灵活高效使用募集资金，全方位布局新能源热管理核心零部件。公司抓住新能 源领域新兴业务的破局点，于 2017 年与 2021 年分别募资 7.07 亿元与 6.89 亿元， 对新能源汽车热管理项目、新能源商用车热管理项目、新能源乘用车热泵空调项目以 及其他项目进行产能布局，有效地提升了公司新能源乘用车及商用车热管理系统的 研发和生产能力。此外，公司灵活运用募集资金，及时调整募投项目中燃油乘用车 EGR 项目与商用车及非道路 DPF 项目的投资规划，结余资金超过 1.5 亿元；同时公 司通过创新实验测试方法以及设备国产替代等方式，成功节省研发中心项目开支超 过八千万元，为公司提供补充流动资金的同时新增“新能源汽车电池和芯片热管理产 品”项目产线。据公司预计，该产线达产后产能将达 608 万台，年均产值有望突破 8.6 亿元，年均利润总额有望达 0.78 亿元。
新能源热管理需求旺盛，公司海内外订单量快速释放。一般来说，下游整车厂对上 游零配件供应商的供货及时性、产品稳定性以及迅速上量的能力均具有较高要求，而公司同时具备了提前布局产线带来的先发产能优势，以及配套整车厂进行同步开 发的技术工艺优势。目前，公司已顺利取得了北美某新能源汽车标杆车企、吉利、 比亚迪、蔚来、理想、宁德时代等行业领先厂商的定点合同。未来，为了能够更好 地与头部客户同步开发系统化产品，公司将在客户和项目获取方面，围绕“一核三 大，聚焦项目争取”的战略方针，以产品为核心，抓大客户、大项目和大领域的拓 展，与龙头客户共同引领行业发展的同时有效减少销售费用端与研发费用端的冗 余。
新能源国际化布局初步成型，公司海外业务即将迎来发力期。为提升国际市场需求 的响应能力，公司通过并购、建厂等方式分别在美国、墨西哥、波兰、瑞典等地设立工厂与研究中心，配套产能有效辐射至北美、欧洲等全球各大经济体。在强调本 土化供应的国际新形势下，公司有机会获得更多属地化订单，并且有效避免征收关 税对公司业务产生的影响。由于建厂前期的巨大投入，以及并购前期较长的整合期 等原因，公司近年财务端受拖累较大，但随着明年墨西哥与波兰工厂的陆续投产， 以及总部对子公司 TDI 的战略调整顺利落地，公司海外业务有望迎来收获期。
3.1 国产替代叠加政策红利，尾气处理业务迎来新机遇
尾气排放标准近年来不断升级，催生尾气处理广阔市场需求。近年来，雾霾天气频繁 出现引起了人们对大气污染问题的高度重视。环境科学研究院分别于2016年与2018 年发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》和《重型柴油车污染 物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》，明确了国六 a 和国六 b 标准的排放要求和 具体的实施时间。目前，我国机动车在全面实施国六 a 排放标准的基础上，正向部分 指标更加严格的国六 b 排放标准过渡，b 阶段将于 2023 年 7 月 1 日开始实施。国六 b 相比国五标准限值除了 PN 之外，各指标均有下降，并采用燃料中性原则，统一了 汽油和柴油的排放标准。
发动机尾气后处理系统的主要原理是利用还原剂完成氧化催化。发动机尾气后处理 是当前国际上普遍应用的排放控制技术，其主要原理是在发动机排气系统上加装净 化装置，通过氧化催化，还原催化等过程将尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物 (HC)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)等有害物质转化为二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、 氮气(N₂)等无害物质，从而降低尾气中有害污染物含量，使其符合排放法规标准。
汽油机尾气处理主要采用的是 TWC 与 GPF 相配合的方式。对于汽油机来说，碳氢 化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)是其尾气排放中最主要的污染物，汽 油尾气处理主要采用的是 TWC(三元催化器)，TWC 的主要作用是将以上三种有害 污染物通过系列反应转化为无害的水(H₂O)、二氧化碳(CO₂)和氮气(N₂)。此外，部 分车辆也需要配备 GPF(汽油机颗粒捕集器)与 TWC 配合使用。 柴油机尾气处理主要依靠 DPF、SCR、DOC 等多技术多装置集成使用。柴油机尾 气排放中的有害污染物一般较汽油机高，一辆重型柴油车的单位里程及年排放量分 别约为同等阶段轻型汽油车的 150 倍、750 倍。由于其排气的富氧环境，无法应用 三元催化技术，且其最有害的 NOx 和 PM 排放存在“跷跷板”关系，即发动机通 过机内净化，在降低一种污染物排放的同时会增加另外一种污染物排放。因此，只 能结合发动机机内净化，针对性地采用不同形式的后处理技术，才能实现排放达 标。例如：柴油机颗粒捕集器(DPF)对 PM 有较好的净化效果，选择性催化还原器 (SCR)对 NOx 减排非常有效。为了满足更严格的国六 b 排放标准，一般需要将多种 后处理技术进行集成使用，同时处理排气中的不同污染物。
EGR 是降低各车型氮氧化物处理的核心部件。EGR 技术主要采取机内物理净化方 式，通过将发动机废气重新引入气缸循环燃烧，直接在发动机内降低氮氧化物浓 度。EGR 技术在柴油车、非道路机械及汽油车型中均能发挥重要作用： 柴油车领域：随着我国柴油车排放标准全面实施并不断升级，标准对包括氮氧化物 在内的主要尾气排放物设置了越来越严格的排放限值要求，国四、国五、国六排放 标准下的轻型柴油车均需加装 EGR 系统方能实现排放要求，在国六标准下重型柴 油车亦需配置 EGR 系统方能实现排放要求。目前，EGR 已经成为柴油车国六排放 的最主流技术路线。
非道路机械领域：根据生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布的《非道路移 动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、第四阶段)(GB20891- 2014)》，2022 年 12 月 1 日起，所有生产、进口和销售的 560kW 以下(含 560kW) 非道路移动机械及其装用的柴油机应符合标准的第四阶段要求。而 EGR 系统是该 标准要求的“必选项”。 汽油车及混动车型领域：《汽车产业中长期发展规划》指出，我国乘用车平均燃料 消耗量在 2025 年需下降至 4L/100km，对应二氧化碳排放约为 95g/km。而 EGR 技术作为降低油耗的主要手段,将显著提振汽油市场对 EGR 产品的需求。另外，增 程式混合动力车型以及插电式混合动力车型的迅速放量也将带动对于 EGR 产品的 需求，其发动机主要运行于最经济油耗区，因此 EGR 能够在此区间发挥巨大作 用。
国产加速替代叠加 EGR 渗透率提升，我国 EGR 行业迎来新机遇。根据华经产业研 究院估计，2024 年国内 EGR 市场规模将增长至 54.55 亿元，2021 至 2024 年 3 年 CAGR 达 9.7%。此外，我国发动机尾气后处理产业追赶外资企业步伐较快。2022 年，隆盛科技已占据我国汽油机 EGR 后处理 22%市场份额以及柴油 EGR 后处理机 40%市场份额。随着国内厂商不断拉近与国外厂商核心技术距离，国内厂商的性价比 优势及本地化服务优势将逐步凸显。
3.2 公司尾气处理业务：领先布局产能，掌握核心技术优势与客户资源
提前布局打造核心竞争优势，公司积极研发后处理总成产品。公司从 2009 年起开拓 尾气处理业务，依托核心产品热交换器积累的客户资源与技术优势，公司逐步在后处 理业务板块积累技术储备、提前布局产能、协同客户配套开发。目前，公司已具备供 应商用车 EGR 模组、DOC+DPF 总成以及 DOC+DPF+SCR 总成能力。其中，在柴 油车 EGR 领域，公司与 KSPG 共同成立的皮尔博格合资公司在 2020 年柴油机 EGR 市场中取得 16%市场份额，位列第三。同时，公司正积极开展传统及混动乘用车 EGR 模组的研发，力争抓住混动乘用车快速增长机会，开拓后处理产品供应矩阵。
公司后处理产品产能迅速提升，已与各大国内整车厂建立良好合作关系。由于国家 汽车排放标准的监管政策持续升级迭代，以及受益于国六 a 与国六 b 标准的相继推 行，公司 EGR、SCR、DPF 等产品作为适应于国六标准主要技术路线的产品具有较 大的市场需求。同时，公司前期已与潍柴集团、玉柴集团、重汽集团、长城汽车、一 汽解放等国内大型整车厂商在尾气处理产品领域建立了良好的合作关系和市场示范 效应，且在 EGR 产品的技术储备、同步配套开发及供货能力等方面具备一定的市场 先发优势，因此公司 EGR 产品的销售规模进入快速放量阶段。2017 年至 2021 年， 公司年产能从 55 万台迅速攀升至 172.74 万台，4 年 CAGR 为 33.1%，同时，近四 年产销率均超过 95%。
4.1 工业换热：应用领域不断拓展带来广阔增长空间
工业领域应用广泛，市场规模发展迅速。工业热交换器的主要功能为实现流体之间的 热量传递，即将热流体的部分热量传递给冷流体，它在石油、化工、动力机械、食品 和制药等工业领域中具有非常广泛的运用。据统计，换热器及其相关配套设备在工艺 设备中的吨位占比可达到 20-30%。分类方面，按是否属于压力容器划分，换热器主 要分为换热压力容器和非压力容器换热器。其中，压力容器换热器包括管壳式换热器、 板壳式换热器和螺旋板式换热器；非压力容器换热器包括板式换热器、板翅式换热器 和空冷式换热器。据国家标准化管理委员会统计，按照产值计算，换热压力容器约占 换热器行业的 60%，非压力容器换热器约占 40%的产值；在压力换热器中，管壳式 换热器又占 90%左右的产值；在非压换热器中，板式换热器占据了 70%左右产值。 根据中商产业研究院估计，我国 2022 年热交换器市场规模将达 1779 亿元，较 2021 年同比增长 24.8%。此外，我国热交换器出口数量近年来保持高速增长态势，出口量 从 2017 年度的 239 万台迅速攀升至 2020 年度的 559 万台，三年 CAGR 为 32.7%。
公司大力挖掘工业换热蓝海市场新增长极。公司提前探索工业换热细分蓝海利基市 场，并进行相关换热产业布局。例如特高压输电网络中对于特高压变压器运行温度具 有严格要求：变压器运行温度超过额定工作温度 6℃，变压器的寿命就会缩短一半， 再升高 6℃，变压器的寿命将缩短至设计寿命的四分之一。根据国家电网相关数据， 2016 至 2021 年，我国特高压累计变电量从 183GW 升至 453GW，5 年累计上升 147.2%。 此外，在地热领域中，随着地源热泵系统技术与认知度的同步提升，地源热泵系统作 为一种绿色、低碳的空调设备渗透率迅速增长。根据中国能源研究会地热专业委员会 数据，2020 年中国地源热泵装机容量约 2.645 万兆瓦，2015-2020 年复合增长率为 17%。此外，公司还围绕风力发电、制氢储氢、化工、数据中心等细分换热领域打造 第三曲线业绩增长点。
4.2 电化学储能热管理：储能行业维持高景气度，液冷加速渗透
储能行业快速发展，电化学储能相对优势突出。受“双碳”战略目标推动，以及“俄 乌冲突”等地缘政治冲突带动，全球范围内能源转型趋势明显，加之技术进步和规模 效益带动，相关发电成本下降，光伏、风电等新能源快速扩张，持续渗透，并带动储 能电池领域迅速发展。其中，以电化学储能为首的新型储能具备可控性高、模块化生 产、能量密度大、转换效率高、建设周期短、使用范围广等诸多优势,具有极大推广 价值。根据华经产业研究院统计，截至 2021 年新型储能累计装机量已达 5.73GW,并 预计将维持高速增长态势。
电化学储能重要性凸显，液冷温控量利齐升可期。锂电池的容量和寿命随着温度的变 化会产生较大的改变，高温环境会导致电池内阻增加、活性材料和有效锂离子流失， 因而致使电池容量降低。与高温环境类似，由于电解质在低温条件下传输性能显著降 低，低温环境同样会导致锂电池容量降低。综合考虑锂电池的高效性和安全性，目前 普遍认为锂电池可承受的温度区间分别为−40～60℃，最佳温度区间为 10～35℃。在 热管理方案设计方面，对于集装箱主流储能系统的冷却主要分为空气冷却(风冷)与 液体冷却(液冷)两种，风冷具备方案成熟、结构简单、易维护、成本低等优点，是目 前小型储能系统的主流选择。而液冷系统具有换热系数高、比热容大、冷却效果好等 特点，且受不同环境、不同季节影响小，同时液冷系统结构较为紧凑，使得空间占比 更小。未来随着储能能量和充放电倍率的提升，中高功率储能产品使用液冷的占比将 逐步提升，液冷有望成为未来主流方案。根据 GGII 数据，2021 年储能温控行业价值 量在 24 亿元左右(包括出口海外)，2025 年这一数值预测将达到 164.4 亿元，其中液 冷温控价值量占比也将提升至 45.0%。
动力电池液冷技术与液冷储能具有较高同源性，目前公司已为龙头企业开启供货。 液冷温控储能技术核心是液冷板配合热交换器和热泵，以流体循环的方式散热，工艺 与动力电池热管理技术具备较高的同源性和延续性。公司有望通过动力电池热管理 的技术积累迅速切入储能热管理赛道，有效地将先发优势与技术优势转化为规模效 应所带来的成本优势。此外，与公司具有长期良好合作关系的宁德时代以及北美新能 源标杆企业同样为全球电化学储能领域领先企业，双方的合作边界有望得到拓展。
结合未来几年新能源汽车快速发展态势，同时我们预计商用车及非道路有望开启复 苏通道，公司 2022-2024 年收入分别为 82.91/105.94/133.87 亿元，同比增长 6.07%/27.79%/26.37%,其中
（1） 热交换器业务：受益于新能源汽车热管理行业规模的高速增长，公司新 能源热交换器业务订单快速放量，综合考虑行业的销量和结构性变化，以及公司 主要客户的引领性地位，我们预计公司 2022-2024 年乘用车热交换器业务营业 收入保持快速增长，分别为 35.37/48.56/64.43 亿元；此外，公司的传统核心业 务商用车、非道路热交换器亦有望逐步迎来复苏期，预计公司 2022-2024 年商 用车、非道路热交换器业务营业收入达 31.00/35.88/39.73 亿元。因此，我们预 计公司 2022-2024 年热交换器业务合计营收分别为 66.37/84.44/104.16 亿元， 对应增速分别为 5.62%/27.23%/23.35%；
（2） 尾气处理业务：受益于国六 b 标准于 2023 年的全面实施，市场仍对升 级后的尾气处理产品具有较大需求，考虑到公司前期产能储备充足，以及行业领 先的配套整车厂开发能力，预计公司 2022-2024 年尾气处理业务营收分别为 8.20/9.83/11.31 亿元，对应增速分别为-4.91%/19.90%/15.00%；
（3） 其他业务：其他业务主要为工业/民用换热产品系列，随着公司对特高 压输变电、地热换热、储能温控等细分工业换热蓝海领域的不断拓展，以及氟水 换热器等民用换热产品的迅速放量，我们预计公司 2022-2024 年工业/民用换热 产 品 营 业 收 入 将 达 8.34/11.67/18.41 亿 元 ， 同 比 增 速 分 别 为 28.88%/39.97%/57.77%； 综合考虑公司发展情况，预计公司 2022-2024 年归母净利润分别为 3.45/5.47/8.00 亿元，同比增长 56.73%/58.51%/46.16%，对应 PE34.36x/21.68x/14.83x。
（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。）
精选报告来源：【未来智库】。「链接」
