新能源汽車行業熱管理專題：二氧化碳熱泵從1到N-220217（25頁）.pdf

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1、 證券研究報告 請務必閱讀正文之后的免責條款 二氧化碳熱泵：從二氧化碳熱泵：從 1 到到 N 新能源汽車行業熱管理專題2022.2.17 中信證券研究部中信證券研究部 核心觀點核心觀點 新能源汽車熱泵空調正在逐步替代新能源汽車熱泵空調正在逐步替代 PTC 空調， 但普通介質的熱泵空調在低溫環空調， 但普通介質的熱泵空調在低溫環境下制熱效果較差。二氧化碳熱泵不僅具有較好的低溫制熱效果，還兼具環保境下制熱效果較差。二氧化碳熱泵不僅具有較好的低溫制熱效果，還兼具環保和節能優勢。隨著大眾和節能優勢。隨著大眾 MEB 車型可選配套二氧化碳熱泵，我們預計將有更多車型可選配套二氧化碳熱泵，我們預計將有更多的

2、車企會導入。我們預計的車企會導入。我們預計 2025 年新能源車年新能源車配套約配套約 460 萬套萬套二氧化碳熱泵二氧化碳熱泵，對，對應市場空間約應市場空間約 360 億元。二氧化碳介質的運行壓力大，對管路等零部件提出了億元。二氧化碳介質的運行壓力大，對管路等零部件提出了更高要求，帶來了廣泛投資機會。推薦克來機電更高要求，帶來了廣泛投資機會。推薦克來機電、三花智控、銀輪股份、松芝、三花智控、銀輪股份、松芝股份股份，建議關注盾安環境、蘇奧傳感、奧特佳、騰龍股份等，建議關注盾安環境、蘇奧傳感、奧特佳、騰龍股份等。 二氧化碳熱泵替代傳統熱泵，有望成為行業新趨勢。二氧化碳熱泵替代傳統熱泵，有望成為行

3、業新趨勢。新能源汽車熱管理系統包括乘員艙熱管理（空調熱管理）、動力電池熱管理和電機電控熱管理。目前熱泵正在取代 PTC，熱泵空調的冷媒主要包括 R-134a、R-1234yf 以及 R744（二氧化碳）。以二氧化碳為冷媒的熱泵具有更好的環保性、安全性、流動換熱性和低溫制熱效果，可延長車輛續航里程，且原料價格低廉。 大眾引領二氧化碳熱泵在新能源汽車上的應用大眾引領二氧化碳熱泵在新能源汽車上的應用。在家用領域方面，國外二氧化碳熱泵在日本、美國、丹麥等國已有較多的應用。在汽車領域，2013 年大眾集團宣布未來旗下全部車型將都使用二氧化碳作為制冷劑，2021 年在純電 MEB平臺中多款車型配備了二氧化

4、碳熱泵空調， 拉開了大規模車載應用的序幕。 我們預計在大眾汽車的帶動之下，更多車企有望加搭載二氧化碳熱泵。 單車價值量約單車價值量約 1 萬元，萬元，預計預計 2025 年市場空間約年市場空間約 360 億。億。傳統 PTC 的單車價值量約為 5400 元，R134a 熱泵的單車價值量約為 6800 元，而二氧化碳熱泵的單車價值量可達到 9600 元。2025 年，預計全球新能源汽車銷量約為 2293 萬輛，假設全球二氧化碳熱泵的滲透率為 20%，則配套數約 460 萬，基于此預計 2025年全球新能源汽車二氧化碳熱泵市場空間約 360 億元。 二氧化碳二氧化碳熱泵熱泵對零部件提出了更高的要求

5、，相關企業受益。對零部件提出了更高的要求，相關企業受益。二氧化碳熱泵由于內部壓力增加， 對系統抗壓性和防止泄露性能的要求提升， 因此增加了零部件的成本，如空氣壓縮機、空調管路、閥類零件等，此外，新增了壓力傳感器。在空調管路領域，克來機電已量產供貨。在閥類領域，龍頭三花技術領先、客戶資源穩定、毛利率高；盾安環境在新冷媒領域產品不斷創新；騰龍股份在閥組件領域有所布局。在壓縮機領域，美的威靈有較強的競爭力，奧特佳積極布局。在空調箱領域，松芝股份與上汽大眾聯合項目開發。在換熱器領域，松芝股份、銀輪股份與飛榮達等積極布局新能源業務。 風險因素：風險因素：新能源汽車銷量不及預期；二氧化碳熱泵滲透率不及預期

6、；國內企業技術進展不及預期。 投資策略。投資策略。新能源汽車熱泵空調正在逐步替代 PTC 空調，但普通介質的熱泵空調在低溫環境下制熱效果較差。 二氧化碳熱泵不僅具有較好的低溫制熱效果， 還兼具環保和節能優勢。隨著大眾 MEB 車型可選配套二氧化碳熱泵，我們預計更多車企即將導入。預計 2025 年新能源車領域將配套約 460 萬套二氧化碳熱泵，對應市場空間約 360 億元。二氧化碳介質的運行壓力大，對管路等零部件提出了更高要求， 帶來了廣泛投資機會。 推薦二氧化碳熱泵空調管路率先實現批量生產的克來機電、三花智控、銀輪股份、松芝股份，建議關注盾安環境、蘇奧傳感、奧特佳、騰龍股份。 新能源汽車新能源

7、汽車行業行業 評級評級 強于大市（維持）強于大市（維持） 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 證券研究報告 請務必閱讀正文之后的免責條款 重點公司盈利預測、估值及投資評級重點公司盈利預測、估值及投資評級（元）（元） 簡稱簡稱 收盤價收盤價 EPS PE 評級評級 2021 2022E 2023E 2021 2022E 2023E 三花智控 18.84 0.49 0.72 0.92 38.4 26.2 20.5 買入 克來機電 25.77 0.53 0.89 1.24 48.6 29.0 20.8 買入 銀輪股份 10.28 0.38 0.59 0.79 27.1

8、 17.4 13.0 買入 松芝股份 6.59 0.26 0.42 0.53 25.3 15.7 12.4 買入 資料來源：Wind，中信證券研究部預測 注：股價為 2022 年 2 月 15 日收盤價 dVdYxUiXkWfUyXnMrQrR7N8QbRtRmMnPnPeRmMmOiNpOuMaQrRwPuOoMoNMYoPuN 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 目錄目錄 二氧化碳熱泵低溫性能優勢顯著，有望替代普通熱泵二氧化碳熱泵低溫性能優勢顯著，有望替代普通熱泵 . 1 熱泵空調取代 PTC，已成為新能源汽車標配 . 1

9、二氧化碳熱泵低溫性能更優，或將成為新趨勢. 2 單車價值量：二氧化碳熱泵單車價值量近 1 萬元 . 2 海外家用領域已有應用，車載領域有望崛起 . 3 市場空間：2025 年全球市場空間約 360 億元 . 5 二氧化碳熱泵對零部件的性能要求提升二氧化碳熱泵對零部件的性能要求提升 . 5 二氧化碳冷媒從技術難度和價值量兩方面影響新能源汽車各部件 . 5 壓縮機：壓力增加，價值量提升 . 6 空調管路：二氧化碳冷媒對系統密封性能要求高 . 6 壓力傳感器：通過壓力差控制壓縮機，延長空調壽命 . 7 閥類零件：電子膨脹閥技術難度和價值量提升. 8 空調系統：二氧化碳冷媒對制冷空調系統的設計和制造提

10、出了較高要求 . 8 重點企業分析重點企業分析 . 9 克來機電：借力上海眾源，開發二氧化碳熱泵空調管路產品 . 9 三花智控：領先技術、高毛利率深筑競爭壁壘. 10 盾安環境：新冷媒領域產品創新，閥件業務規模優勢突出 . 10 騰龍股份：進軍二氧化碳熱泵空調閥類系統 . 12 美的威靈：CO2 空氣壓縮機全球領先 . 12 銀輪股份：新能源業務快速發展，客戶資源高端優質 . 13 奧特佳：壓縮機和空調箱技術積累深厚 . 14 松芝股份：大中客熱泵空調龍頭，研發實力強勁，行業認可度高 . 16 蘇奧傳感：車載壓力傳感器有望加速國產替代. 18 飛榮達：進軍新興領域，供貨多家優質客戶 . 19

11、投資策略投資策略 . 20 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 插圖目錄插圖目錄 圖 1：使用熱泵空調的新能源車熱管理系統結構 . 1 圖 2：新能源車 PTC 空調制熱原理. 1 圖 3：新能源車熱泵空調制熱原理 . 1 圖 4：一汽大眾 ID4 CROZZ 熱泵續航里程提升 . 2 圖 5：大眾 ID.4 二氧化碳（二氧化碳）熱泵系統解析 . 4 圖 6：二氧化碳和 R134a 系統溫熵 . 6 圖 7：二氧化碳熱泵系統中空調管壓力和溫度技術參數要求 . 6 圖 8：大眾 ID4 二氧化碳壓縮機 . 6 圖 9：二氧化碳空調

12、管路系統 . 7 圖 10：壓力傳感器 . 7 圖 11：三花智控二氧化碳電子膨脹閥 . 8 圖 12：制冷系統中使用的所有制冷劑的蒸發壓力曲線 . 9 圖 13：克來機電二氧化碳空調管路產品 . 9 圖 14：三花智控適用于二氧化碳制冷產品 . 10 圖 15：盾安環境在制冷配件行業的主要客戶 . 12 圖 16：騰龍股份熱管理部件產品圖 . 12 圖 17：威靈汽車部件產品圖 . 13 圖 18：銀輪股份新能源汽車產品系列 . 14 圖 19：奧特佳壓縮機產品系列. 15 圖 20：奧特佳壓縮機/空調系統業務占總收入的比重（%） . 16 圖 21：松芝股份在汽車空調領域的產品 . 17

13、圖 22：循環壓焓圖 . 17 圖 23：系統循環圖 . 17 圖 24：松芝股份空調箱業務主要客戶 . 18 圖 25：蘇奧傳感主要客戶 . 19 圖 26：飛榮達產品應用于新能源汽車領域 . 19 圖 27：飛榮達主要客戶 . 20 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 表格目錄表格目錄 表 1：各類制冷劑的性能對比 . 2 表 2：新能源汽車熱管理單車價值量測算 . 3 表 3：二氧化碳熱泵發展主要事件 . 3 表 4：市場上配備二氧化碳熱泵空調的車型 . 5 表 5：全球新能源汽車用二氧化碳熱泵市場空間 . 5 表 6：三

14、花智控在二氧化碳制冷領域專利 . 10 表 7：盾安環境在二氧化碳冷媒領域的產品 . 11 表 8：盾安環境二氧化碳熱泵相關專利 . 11 表 9：美的威靈 CO2 電動壓縮機的關鍵參數 . 13 表 10：銀輪股份在 2021H1 獲取的新能源項目 . 14 表 11：奧特佳空調系統業務主要產品 . 15 表 12：奧特佳在新能源汽車領域的客戶訂單 . 16 表 13：蘇奧傳感傳感器相關產品 . 18 表 14：重點跟蹤公司盈利預測. 20 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 1 二氧化碳二氧化碳熱泵熱泵低溫性能優勢顯著，有望

15、替代普通低溫性能優勢顯著，有望替代普通熱泵熱泵 熱泵空調取代熱泵空調取代 PTC，已成為新能源汽車標配，已成為新能源汽車標配 新能源汽車熱管理系統包括乘員艙新能源汽車熱管理系統包括乘員艙空調、空調、動力電池熱管理動力電池熱管理和和電機電控電機電控等等熱管理。熱管理。與燃油車相比，新增的熱管理部件包括電池、電機、電控和其他高壓系統部件，而對于空調系統而言，制冷系統保持不變，制熱系統由于沒有發動機產生余熱，因此出現了 PTC 加熱和熱泵兩種形式，熱泵應用更加廣泛，且可以與三電熱管理更好地集成。 圖 1：使用熱泵空調的新能源車熱管理系統結構 資料來源：汽車之家，中信證券研究部 注：制冷模式中制冷劑的

16、流向與制熱模式中的相反 熱泵比熱泵比 PTC 能耗更低，提升電動車續航里程能耗更低，提升電動車續航里程。PTC 加熱采用 PTC 加熱絲將電力轉化為熱量，再由鼓風機將熱風送進乘員艙，其在低溫環境下制熱效果較好，但電能消耗高，大幅削弱續航里程。熱泵加熱通過冷媒在車外通過換熱器吸熱，并將熱量帶入車內的方式給車內供暖，相比于 PTC 加熱方式，電能消耗低，可大幅提升電動車續航里程，但其在低溫環境下制熱效果較差。 圖 2：新能源車 PTC 空調制熱原理 圖 3：新能源車熱泵空調制熱原理 資料來源：電動汽車 PTC 加熱系統研究（駱興國），中信證券研究部 資料來源：汽車之家，中信證券研究部 新能源汽車新

17、能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2 二氧化碳熱泵低溫性能更優，或將成為新趨勢二氧化碳熱泵低溫性能更優，或將成為新趨勢 二氧化碳熱泵與二氧化碳熱泵與普通普通熱泵的主要區別在于熱泵系統所使用的冷媒熱泵的主要區別在于熱泵系統所使用的冷媒。目前熱泵空調使用的冷媒主要包括 R-134a、R-1234yf 以及 R744（二氧化碳） ，其中 R134a 會加劇溫室效應（GWP=1430） ，R-1234yf 環境更友好，但制冷效果弱于 R-134a，而 R744 屬于自然產生的一種氣體， 無毒無害， 單位制冷量是 R1234yf 型制冷劑的 9 倍

18、左右 （為 22600KJ/m ） ，可大幅提高熱泵的換熱效率。 表 1：各類制冷劑的性能對比 制冷劑制冷劑 是否天然工質是否天然工質 可燃性可燃性 ODP GWP 制冷量（制冷量（KJ/m ） 運行壓力運行壓力 R134a 否 不可燃 0 1430 2860 1.4MPa R1234yf 否 可燃 0 4 2633 1.4MPa R744（二氧化碳） 是 不可燃 0 1 22600 12MPa 資料來源：蓋世汽車網，中信證券研究部 注：ODP 為消耗臭氧潛能值， ODP 越高表示對臭氧層的影響越大；GWP 為全球變暖潛能值，GWP 越高表示溫室效應越嚴重，以二氧化碳為基準，所以二氧化碳的 G

19、WP 為 1。 二氧化碳熱泵低溫制熱效果更二氧化碳熱泵低溫制熱效果更佳佳，可提高車輛冬季可提高車輛冬季行駛里程。行駛里程。二氧化碳熱泵空調在低溫下比 R1234yf 型熱泵能源利用率更高，以更少的耗電量達到相同的制熱效果，進而增加新能源車的行駛里程。一汽大眾 ID4 CROZZ 搭載二氧化碳熱泵空調，續航歷程最高提升30%。相比普通的熱泵空調系統在-15 攝氏度會存在較大的使用問題，二氧化碳熱泵空調可以在-30 攝氏度持續工作。 圖 4：一汽大眾 ID4 CROZZ 熱泵續航里程提升 資料來源：汽車頭條，中信證券研究部 單車價值量單車價值量：二氧化碳熱泵單車價值量近：二氧化碳熱泵單車價值量近

20、1 萬元萬元 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 3 二氧化碳熱泵二氧化碳熱泵將將單車價值量單車價值量提升近提升近萬元萬元。據我們測算（假設只有空調系統使用二氧化碳冷媒，電池、電機和電控等熱管理還是使用普通液冷或者風冷） ，傳統 PTC 的單車價值量約為 5400 元，R134a 熱泵的單車價值量約為 6860 元，二氧化碳熱泵（R744 熱泵）的單車價值量約為 9600 元，其中空調系統的價值量約為 7350 元，比 R134a 熱泵空調增加約 2700 元，主要為電動壓縮機、空調管路、傳感器和其他閥類產品單價提升所致。 表

21、2：新能源汽車熱管理單車價值量測算（元） 零部件零部件 PTC 熱管理熱管理 R134a 熱泵熱泵 R744 熱泵熱泵 空調系統 電動壓縮機 1300 1300 2500 電子膨脹閥 100 300 600 四通換向閥 - 150 200 截止閥 100 500 1000 空調管路 200 700 2000 冷凝器 - 100 150 蒸發器 - 150 200 氣液分離器 150 150 200 控制傳感器 200 300 500 PTC 加熱器 1000 - - 合計 3750 4610 7350 電 機 / 電 控系統 電子風扇 100 100 100 電機油冷器 300 300 300

22、 電控冷卻器 電子水泵 100 150 150 膨脹水箱 200 200 200 合計 700 750 750 電池系統 電池冷卻板 500 600 600 電池冷卻器 200 400 400 散熱器 250 500 500 合計 950 1500 1500 合計 5400 6860 9600 資料來源：蓋世汽車網，中信證券研究部測算 海外家用領域已有應用，車載領域有望崛起海外家用領域已有應用，車載領域有望崛起 二氧化碳熱泵歷史悠久，已經從理論逐步走向實踐。二氧化碳熱泵歷史悠久，已經從理論逐步走向實踐。熱泵理論的提出在 19 世紀初，經過一百多年的發展和技術的提升，使用的范圍已經從商業走進普通

23、住宅。后來經過能源危機的事件催化，二氧化碳熱泵開始有所推廣。在進入到新能源汽車時代，部分車型已逐步配備二氧化碳熱泵空調。 表 3：二氧化碳熱泵發展主要事件 時間時間 歷程歷程 1824 年 法國工程師尼古拉萊昂納爾薩迪卡諾提出卡諾循環理論?？ㄖZ循環包括四個步驟：等溫吸熱，絕熱膨脹，等溫放熱，絕熱壓縮。隨后 1850 年英國科學家開爾文在該理論基礎上提出冷凍裝置可以用于加熱。該熱力學理論奠定了熱泵發展的理論基礎。 1866 年 1866 年，美國 Thaddeus S.C.引入二氧化碳作為制冷劑。 1880 年 Franz Windhausen 設計了一個二氧化碳制冷設備，并于 1886 年建造

24、了一個可運行的二氧化碳制冷壓縮機。1889 年，一種非常成功的用于工業應用的兩級二氧化碳機器被研發。 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 4 時間時間 歷程歷程 1924 年 空氣源熱泵技術發明面世。1927 年英國蘇格蘭安裝了第一臺空氣源熱泵并試驗其運行情況。該臺熱泵以空氣為熱源作熱水供應和采暖使用。 1992 年 挪威科學家洛倫岑首先提出了共跨臨界循環理論，極大地推動了二氧化碳在熱泵領域地研究和發展。 1995 年 日本 CRIEPI、東京電力公司和 DENSO 公司合作研究二氧化碳熱泵系統，建立熱泵熱水器樣機實驗臺。通過計

25、算分析，發現二氧化碳熱泵熱水器供應熱水時性能高于傳統熱泵。 1996 年 世界上第一個熱泵熱水系統試驗臺由新泰熱能研究所的 Nesk 和 Petterson 在新泰熱能實驗室建成。結果表明，與電熱水器相比，二氧化碳熱泵熱水器節能 75%。 2002 年 空氣能熱水器于 2002 年前后進入廣東。由于它的超級節能和全天候的特點，在 60以下的熱水市場中，迅速普及到酒店、校園、工廠、體育館等企事業單位設施中。 2008 年 日本家用二氧化碳熱泵熱水器在本土市場積累出售約 180 萬套。 2011 年 南威斯特法利亞大學的應用科學系安裝了一個高溫二氧化碳熱泵系統。熱泵利用通風設施和冷藏設施中的廢熱，

26、并且為大學的食堂提供熱水。 2013 年 大眾宣布旗下全部車型將都使用二氧化碳作為制冷劑。 2021 年 大眾汽車 ID 車型搭載二氧化碳熱泵空調已批量生產。 資料來源：中國日報網，History of Heat Pump，中國熱水器交易網，中信證券研究部 大眾汽車已率先搭載二氧化碳熱泵大眾汽車已率先搭載二氧化碳熱泵。大眾汽車在 ID 系列車型上搭載了二氧化碳熱泵空調，其結構設計延用了普通熱泵的結構，但是由于二氧化碳熱泵運行壓力較大，需要使用耐高壓零部件，例如使用耐高壓管路、耐高壓電子膨脹閥、耐高壓的空氣壓縮機等。以大眾的 ID.4 二氧化碳熱泵空調為例，其架構主要采用直冷/直熱架構，制冷蒸發

27、器與熱泵冷凝器直接進入乘員艙，并采用電磁閥和雙向電子膨脹閥的組合方式對制冷劑回路進行控制。 圖 5：大眾 ID.4 二氧化碳（二氧化碳）熱泵系統解析 資料來源：汽車熱管理公開課微信公眾號，中信證券研究部 注：1、藍色線路為動力電池熱管理系統管道，黑色線路為二氧化碳熱泵系統管道；2、該圖為平臺化設計，PTC 為標配，熱泵是選裝方案，并非同時共存。 未來更多主機廠有望搭載未來更多主機廠有望搭載二氧化碳熱泵。二氧化碳熱泵。除了大眾 MEB 車型之外，奧迪在 2018 款奧迪 A8 上搭載了二氧化碳熱泵， 并在純電動車型 e-tron 上也使用了二氧化碳熱泵。 此外，2015 年梅賽德斯奔馳表示未來將

28、在 S 級和 E 級率先配備 CO2空調系統的量產乘用車。憑 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5 借在低溫下優勢，CO2熱泵對電動車冬季續航里程有顯著提升，我們認為未來更多的主機廠將使用該項技術。 表 4：市場上配備二氧化碳熱泵空調的車型 品牌品牌 車型車型 上市時間上市時間 奧迪 A8 2018 年 大眾 ID.3、ID.4、ID.6 2021 年 奧迪 e-tron、sport e-tron 2021 年 資料來源：車企官網，中信證券研究部 市場空間市場空間：2025 年全球市場空間約年全球市場空間約 360 億元億元

29、2025 年全球新能源汽車二氧化碳熱泵市場空間預計為年全球新能源汽車二氧化碳熱泵市場空間預計為 362 億元。億元。假設 2021-2025 年全球新能源汽車中二氧化碳熱泵的滲透率分別為 1%、3%、7%、13%、20%；預計 2025年全球新能源汽車二氧化碳熱泵配套量有望達到 459 萬套，CAGR 為 186%；假設二氧化碳熱泵的單車價值量分別為 9600 元，且每年降低 5%；計算可得 2025 年全球新能源汽車二氧化碳熱泵的市場空間為 359 億元，CAGR 為 172%。 表 5：全球新能源汽車用二氧化碳熱泵市場空間 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球新

30、能源汽車銷量/萬輛 639 962 1237 1663 2293 全球新能源汽車二氧化碳熱泵滲透率 1% 3% 7% 13% 20% 全球新能源汽車二氧化碳熱泵配套數/萬 7 29 87 216 459 二氧化碳熱泵價值量/元 9600 9120 8664 8231 7819 全球新能源汽車二氧化碳熱泵市場空間/億元 7 26 75 178 359 資料來源：中汽協，Marklines，ACEA，EV sales，中信證券研究部測算 二氧化碳熱泵對零部件的性能要求提升二氧化碳熱泵對零部件的性能要求提升 二氧化碳冷媒從技術難度和價值量兩方面影響新能源汽車各部件二氧化碳冷媒從技術難度和價值量兩方面

31、影響新能源汽車各部件 二氧化碳工作壓力范圍及溫度滑移較大，二氧化碳工作壓力范圍及溫度滑移較大，易與管路易與管路材料材料等發生反應等發生反應，加大技術難度，加大技術難度。二氧化碳熱泵系統高壓出口的極限壓力為 18MPa，溫度為 180；而傳統制冷劑 R134a制冷系統的高壓出口壓力僅為 1MPa，溫度為 80。因此二氧化碳熱泵需要整個系統有較強的抗高壓和高溫性能，對壓縮機、管路和閥類等產生了較高的要求，同時需要壓力傳感器監測系統壓力。此外，二氧化碳易與管路中的潤滑油、橡膠等發生反應，其與水等介質混合后也易腐蝕管路，這進一步提升了對管路的可靠性、耐腐蝕性要求。 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專

32、題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 6 圖 6：二氧化碳和 R134a 系統溫熵 圖 7：二氧化碳熱泵系統中空調管壓力和溫度技術參數要求 壓力要求（MPa） 壓力范圍 高壓 低壓 極限壓力 18 13 最小壓力范圍 6-13 1-4.5 溫度要求（） 管型 制冷模式 熱泵模式 高壓管 80-180 -40-150 低壓管 0-30 -40-60 資料來源：鄭美玲新能源汽車二氧化碳熱泵高壓空調管的開發，中信證券研究部 注： 二氧化碳從壓縮機出口到氣冷器出口的溫度滑移較大，且二氧化碳 熱泵系統高壓出口的極限壓力為 18MPa，溫度為 180； 而R134a制冷系統的高

33、壓出口壓力僅為1MPa， 溫度為80。 資料來源：鄭美玲新能源汽車二氧化碳熱泵高壓空調管的開發，中信證券研究部 壓縮機：壓力增加，價值量提升壓縮機：壓力增加，價值量提升 二氧化碳壓縮機具有工作壓力大、壓差大、壓比小、體積小、重量輕、運動部件間隙難控制和潤滑困難等特點。壓縮機包括活塞式、滑片式、渦旋式、螺桿式和滾動轉子式等技術路線，目前翰昂、美的威靈等在二氧化碳壓縮機領域較為領先。我們預計目前壓縮機價格有望達到 2500 元，比普通熱泵壓縮機高 1200 元左右。 圖 8：大眾 ID4 二氧化碳壓縮機 資料來源：汽車熱管理公開課（微信公眾號），中信證券研究部 空調管路：二氧化碳冷媒對系統密封性能

34、要求高空調管路：二氧化碳冷媒對系統密封性能要求高 為解決目前二氧化碳熱泵空調管路系統產品缺陷導致的二氧化碳泄漏問題，需改變管路的結構，如增加一層金屬結構，以達到加固的作用。在價值量方面，我們預計二氧化碳空調管路單車價值量約為 2000 元，遠高于普通熱泵空調管路的 700 元。 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 7 圖 9：二氧化碳空調管路系統 資料來源：帕卓管路公司官網 康迪泰克在歐洲已實現批量生產二氧化碳熱泵空調管路系統?？档咸┛嗽跉W洲已實現批量生產二氧化碳熱泵空調管路系統。該公司開發的二氧化碳熱泵空調管路系統，采用低滲透

35、復合膠管和 ContiLock-R 連接技術，其中，低滲透復合膠管具備耐高壓、耐高溫性能，可承受 170 Bar 高壓和 180C 高溫；ContiLock-R 連接接頭已獲得國際專利，能有效將車輛在使用過程中制冷劑的滲漏量減小到低于 0.1 克/年。目前，公司相關產品已得到相關主機廠的認可，在歐洲已經實現了批量化生產。 壓力傳感器：通過壓力差控制壓縮機，延長空調壽命壓力傳感器：通過壓力差控制壓縮機，延長空調壽命 壓力傳感器的作用是提供低壓調節和制冷劑缺少識別的信號，并位于低壓管路上的蓄壓器出口側。當檢測到空調制冷管路壓力過低或過高時，控制系統停止對空調壓縮機離合器供電，壓縮機停止運轉，以免對

36、空調系統造成損壞。當二氧化碳制冷劑壓力達到中等壓力值時，散熱器風扇運轉，降低空調制冷劑壓力。 圖 10：壓力傳感器 資料來源：森薩塔公司官網 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 8 二氧化碳含量傳感器：實時監控車內二氧化碳濃度。二氧化碳含量傳感器：實時監控車內二氧化碳濃度。二氧化碳含量傳感器連接車內空調系統，會根據傳感器檢測到的車內二氧化碳含量數值對空調工作情況進行調整。如果二氧化碳數值過高時，則通過車外空氣循環空氣翻板，增加車外空氣的輸入，從而降低二氧化碳的濃度；當車內風扇提高到最大強度，如果濃度還繼續增加，此時在組合儀表的駕

37、駛員信息系統中將出現警告信息。 閥類零件：電子膨脹閥技術難度和價值量提升閥類零件：電子膨脹閥技術難度和價值量提升 提升高壓工作性能方面，在閥體腔內設置多極磁性轉子，可提高其高壓工作壽命；在閥腔中設置閥桿并使其沿閥座軸向通孔運動，可均衡正反向通冷媒的開閥能力；優化閥體端部和墊片的配合結構，可改善密封質量。提高安全性方面，優化閥芯座和套筒流道的結構，可防止閥芯座偏心、避免內漏；安裝泄壓部件、電磁閥，可在波紋管破裂時卸載高壓冷媒，并防止其泄漏到車廂內。保障穩定性方面，灌注灌封層可提高閥件防水、耐腐蝕、耐冷熱沖擊性能。 價值量方面， 我們預計二氧化碳空調電子膨脹閥單車價值量約為600元，高于普通熱泵空

38、調電子膨脹閥的 300 元。 圖 11：三花智控二氧化碳電子膨脹閥 資料來源：三花智控公司官網 空調系統：二氧化碳冷媒對制冷空調系統的設計和制造提出了空調系統：二氧化碳冷媒對制冷空調系統的設計和制造提出了較高要求較高要求 二氧化碳熱泵系統處于跨臨界循環，有高的臨界壓力和低的臨界溫度：二氧化碳的臨界溫度為 31.1，臨界壓力為 7.3MPa（水的臨界溫度為 374，臨界壓力為 22MPa） 。并且，無論亞臨界循環還是跨臨界循環，二氧化碳制冷系統的運行壓力都高于傳統的制冷空調系統。因此使用二氧化碳冷媒需要空調系統零部件具備較強的耐壓性和安全性，由此提升了空調系統及部件的制作難度和成本。 新能源汽車

39、新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 9 圖 12：制冷系統中使用的所有制冷劑的蒸發壓力曲線 資料來源：制冷百科微信公眾號 重點企業分析重點企業分析 克來機電：借力上海眾源，開發二氧化碳熱泵空調管路產品克來機電：借力上海眾源，開發二氧化碳熱泵空調管路產品 公司二氧化碳高壓管路系統已通過實驗認證，并向客戶供貨。公司二氧化碳高壓管路系統已通過實驗認證，并向客戶供貨。公司自主研發的二氧化碳空調管路產品能夠解決目前二氧化碳熱泵空調管路系統產品缺陷導致的二氧化碳泄漏問題，相關產品已通過大眾 MEB 的實驗認證，并進入預批量生產供貨階段。隨著公司客戶相

40、關車型放量，二氧化碳空調管路產品有望實現高增長。 圖 13：克來機電二氧化碳空調管路產品 資料來源：克來機電公告，中信證券研究部 公司產品在技術專利和客戶資源方面具有優勢公司產品在技術專利和客戶資源方面具有優勢，成長可期，成長可期。公司收購的上海眾源深耕發動機配套管路領域多年， 掌握高壓油軌鍛造系統、 高壓軟硬管連接系統等核心技術。 2020年 3 月，公司申請了高壓閥發明專利，將助力二氧化碳空調管路產品進一步發展。此外，眾源作為大眾燃油分配器一級供應商，將有助于公司二氧化碳空調管路產品切入大眾更多 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條

41、款部分 10 系列的供應體系。 據測算， 我們認為公司 2022 和 2023 年二氧化碳熱泵空調管路營收分別有望達到 2.7/4.5 億元，公司未來成長可期。 三花三花智控智控：領先技術、：領先技術、高毛利率深筑高毛利率深筑競爭壁壘競爭壁壘 公司技術先發優勢明顯，已經形成公司技術先發優勢明顯，已經形成二氧化碳產品二氧化碳產品解決方案。解決方案。目前公司的電子膨脹閥、單向閥、氣液分離器、二氧化碳四通閥、微通道換熱器等產品可適用二氧化碳清潔冷媒、冷藏設備、熱泵熱水機等領域。公司的 CBVT 系列二氧化碳球閥多項技術獲得發明專利：全不銹鋼閥體和接管技術不僅滿足 120bar 設計壓力而且大幅降低了

42、原材料成本；高強度不銹鋼鋼管+紫銅襯套的焊接結構提升了焊接效率；閥桿引入石墨密封材料使產品可適用于-56/+150的流體環境中；激光焊工藝解決了氬焊四氟墊變形問題。 圖 14：三花智控適用于二氧化碳制冷產品 資料來源：三花智控官網，三花制冷微信公眾號，中信證券研究部 公司的公司的一種壓力控制閥一種壓力控制閥能夠能夠用于超臨界二氧化碳制冷循環系統，對高壓側的制冷劑壓用于超臨界二氧化碳制冷循環系統，對高壓側的制冷劑壓力進行直接控制。力進行直接控制。該壓力控制閥閥體的內腔與低壓腔室相通，與高壓腔室之間設有節流通路，節流通路具有朝向內腔的閥口；內腔中的閥芯能夠相對于節流通路朝向內腔的閥口往返移動，以使

43、節流通路打開或閉合；內腔和高壓腔室之間設有常開節流通路。在超臨界二氧化碳制冷循環系統中，采用該壓力控制閥能夠通過控制高壓側和低壓側的壓力差，從而直接控制高壓側的制冷劑壓力。 表 6：三花智控在二氧化碳制冷領域專利 專利名稱專利名稱 專利專利申請申請號號 類型類型 公開日公開日 技術和作用介紹技術和作用介紹 一 種 利 用 敏感 元 件 控 制閥 芯 開 度 的壓 力 控 制 閥及制冷系統 CN200810088054.2 發明 2009.09.30 本發明公開一種利用敏感元件控制閥芯開度的壓力控制閥及制冷系統， 本發明提供的壓力控制閥適用于對高壓制冷工質的壓力的控制， 特別適用于跨臨界二特別適

44、用于跨臨界二氧化碳制冷循環系統中對制冷工質的壓力進行控制。氧化碳制冷循環系統中對制冷工質的壓力進行控制。 壓力控制閥 CN200810087717.9 發明 2009.09.30 本發明公開了一種壓力控制閥，在超臨界二氧化碳制冷循環系統超臨界二氧化碳制冷循環系統中，采用該壓力控制閥能夠通過控制高壓側和低壓側的壓力差， 從而直接控制高壓側的制冷從而直接控制高壓側的制冷劑壓力。劑壓力。 資料來源：專利之星，中信證券研究部 盾安盾安環境環境：新冷媒領域產品：新冷媒領域產品創新，閥件業務規模優勢突出創新，閥件業務規模優勢突出 公司公司在在新冷媒新冷媒領域持續領域持續布局開發相關技術和產品布局開發相關技

45、術和產品。公司對 R32、R454B 等市場選擇度高的替代制冷劑展開多方位研究，如新冷媒與制冷零部件產品之間兼容性測試和安全性認證等。公司在二氧化碳閥件領域有所創新，二氧化碳電子膨脹閥、電磁閥、二氧化碳單向閥廣泛運用于以 R744（二氧化碳）為制冷劑的熱泵熱水器、冷凍和冷藏系統，采用的 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 11 激光焊接技術和新材料替代應用技術能夠滿足系統高溫、高壓運行使用要求，適用于亞臨界及超臨界系統，具備較高的新型替代冷媒兼容性。 表 7：盾安環境在二氧化碳冷媒領域的產品 產品名稱產品名稱 特點特點 圖片圖片

46、 二氧化碳電子膨脹閥 體積小、重量輕、結構緊湊，所需安裝空間小 降噪設計，冷媒運行噪聲低 外包封線圈，耐腐蝕性好 二氧化碳電磁閥 耐高溫 材料換代，壽命持久 空行程設計，可在 10MPa 壓差下工作 二氧化碳單向閥 不銹鋼外殼，工作壓力最高 45MPa 軟密封結構，內泄漏低 內置彈性活塞設計，低壓差開閥 資料來源：盾安環境官網，中信證券研究部 注：以上部件在制冷領域應用，非汽車領域使用 公司在二氧化碳熱泵系統領域擁有多項專利。公司在二氧化碳熱泵系統領域擁有多項專利。公司的二氧化碳熱泵系統領域發明專利和實用新型專利在現有技術基礎上做了多方面的突破，各產品分別具有充分利用二氧化碳熱泵系統的熱量、提

47、高冷媒化霜效率、提升換熱效果、提升系統制熱量和能效、使系統制熱運行穩定等多項優勢。 表 8：盾安環境二氧化碳熱泵相關專利 專利名稱專利名稱 專利申請專利申請號號 類型類型 公開日公開日 技術和作用介紹技術和作用介紹 一 種 二 氧 化碳熱泵系統 CN202110577518.1 發明 2021.09.14 本發明公開了一種二氧化碳熱泵系統，該二氧化碳熱泵系統通過設置水側回路，并將該水側回路與該二氧化碳的熱泵系統的回油支路換熱連接，可充分利充分利用二氧化碳熱泵系統的熱量。用二氧化碳熱泵系統的熱量。 空 調 及 其 跨臨 界 二 氧 化碳 空 氣 源 熱泵系統 CN201922287954.6 實

48、 用 新型 2020.10.30 本實用新型涉及一種空調及其跨臨界二氧化碳空氣源熱泵系統。 該發明縮短了壓縮機到蒸發器之間的路徑長度， 減小了壓縮機流出的高溫冷媒在向蒸發器流動過程中的熱量損失，提高了化霜效率提高了化霜效率，進一步提高了化霜效率進一步提高了化霜效率。 一 種 二 氧 化碳熱泵系統 CN201810448801.2 發明 2019.11.19 本發明采用高壓油分離器將制冷劑與冷凍油分離，使氣體冷卻器中含油量減少，可以提升換熱效果，從而提升系統制熱量和能效?？梢蕴嵘龘Q熱效果，從而提升系統制熱量和能效。 一 種 二 氧 化碳熱泵裝置 CN201710439563.4 發明 2018.

49、12.18 本發明的 CO2 熱泵裝置在低環境溫度下運行，可以實現快速融冰，使系統制可以實現快速融冰，使系統制熱運行穩定。熱運行穩定。 資料來源：專利之星，中信證券研究部 公司持續加大對新能源汽車熱管理產業的投入，積累了眾多公司持續加大對新能源汽車熱管理產業的投入，積累了眾多客戶客戶資源資源。目前已經同國內比亞迪、吉利、長安、上汽等知名企業開展業務合作，致力于成為全球領先的新能源汽車熱管理系統核心零部件供應商。 新能源汽車新能源汽車行業行業熱管理專題熱管理專題2022.2.17 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 12 圖 15：盾安環境在制冷配件行業的主要客戶 資料來源：盾安環境官網 騰龍股份

50、：騰龍股份：進軍二氧化碳熱泵空調進軍二氧化碳熱泵空調閥類閥類系統系統 公司在二氧化碳熱泵系統的產品主要是閥組件集成模塊。公司在二氧化碳熱泵系統的產品主要是閥組件集成模塊。公司汽車熱管理系統零部件業務板塊主要產品為汽車空調管路、二氧化碳熱泵系統閥組集成模塊、汽車熱管理系統連接硬管及附件。2022 年 1 月，公司董事會通過了在安徽省馬鞍山市當涂縣設立全資子公司的提案，公司計劃投資金額 1.05 億元，生產新能源汽車熱管理管路系統產品，相關工作的穩步推進將助力提升公司在行業內的競爭力。 圖 16：騰龍股份熱管理部件產品圖 資料來源：騰龍股份公司官網 美的威靈：美的威靈：CO2 空氣壓縮機全球領先空