⾏业观点
热泵空调是纯电动汽车制热有效解决⽅案。在动⼒电池没有突破性进展的情况下要保证低能耗制热，热泵空调是为数不多的可⾏技术，效能系数⽐PTC加热⾼出2-3倍，可以有效延长20%以上的续航⾥程。 当前电装、法雷奥、翰昂、马勒等国际热管理巨头均已推出车载热泵空调系统且有多款车型问世，国内零部件企业也已形成供应体系。
热泵空调在电动汽车领域深度替代趋势已经显现。国外搭载技术已经过5年验证，⽇产Leaf、丰⽥普锐斯、宝马i3、⼤众电动⾼尔夫均已量产装车；国产电动汽车完成热泵装载从0到1的突破，荣威Ei5、荣威MARVEL X、长安CS75 PHEV等三款车型覆盖纯电和混动。
热泵系统单车价值⾼，渗透加速，预计2025年市场规模达150亿元。
单车价值3300元左右，⽐传统空调⾼出1000元。2017年电动车空调国内市场规模为18.3亿元，预计到2020年翻三倍达到54亿元；全球市场规模2017年为40.6亿元，预计2020年达到117亿元。
变压器温控仪
以2020年热泵系统10%的替代率计算则有超过16亿空间，2025年30%渗透率市场空间将近150亿元。另
外在家⽤⽅⾯地源、⽔源、空⽓源热泵的市场空间更⼤，但电动车⽤热泵对于汽零企业是⼀个全新的增量市场，可为提前布局的企业提供更多增长的确定性。
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投资建议
热泵空调作为热管理⾏业的先进技术，其优秀的节能性、更⾼的单车价值将配合电动汽车的⾼速增长为提前布局的标的带来增长的确定性。当前我们保持预期并持续推荐该板块。
三花智控继续加码热泵空调，已形成完整热泵解决⽅案。联合海尔在杭州组建空⽓源热泵技术联合实验室，同时加盟电动车CO2热泵空调系统开发技术联盟，将与东风汽车等多家公司共同研发CO2热泵空调应⽤；
银轮股份新能源热泵系统在改装的江铃E400上成功运⾏，蒸发器、冷凝器、换热器、暖芯、PTC、电⼦⽔泵等核⼼部件全部⾃制；
安全带卡扣中⿍股份收购德国TFH，积极布局新能源车冷却系统管路总成，向系统供应商转型。
风险提⽰
新能源汽车发展不及预期；热泵空调渗透速度不达预期；原材料成本波动；传统汽车业务下滑拖累整体净利润。
⼀、总论
热泵空调是⼀种可以将低位热源的热能强制转移到⾼位热源的空调装置，在冬季制热⼯况下COP可达2-4，能效多倍于当今普遍使⽤的PTC加热，可以有效延长20%以上的续航⾥程。且限制其使⽤的低温结霜问题也已有多种解决⽅案，是⽬前为数不多适⽤于电动汽车制热的有效技术。
核⼼零件包括四通换向阀、电动压缩机、电⼦膨胀阀、换热器等，国内⼚商已完成零部件全覆盖，主要包括三花智控、银轮股份、奥特佳。
热泵空调成为车载空调新趋势。
搭载车型逐步增加，国外搭载技术已经过5年验证，⽇产Leaf、丰⽥普锐斯等销量极佳。近期捷豹i-pace也将搭载热泵空调系统。
国产电动汽车完成热泵装载从0到1的突破，荣威Ei5、荣威MARVEL X、长安CS75 PHEV等三款车型覆盖纯电和混动，其中荣威Ei5年底销量有望突破3万。到2020年热泵渗透率可达10%，2025年可达30%。
单车价值为3300元左右，⽐传统空调⾼出1000元。2017年电动车空调国内市场规模为18.3亿元，预计到2020年翻三倍达到54亿元；全球市场规模2017年为40.6亿元，预计2020年达到117亿元。
以2020年热泵系统10%的替代率计算则有超过16亿空间，2025年30%渗透率市场空间将近150亿元。另外在家⽤⽅⾯地源、⽔源、空⽓源热泵的市场空间更⼤，但电动车⽤热泵对于汽零企业是⼀个全新的增量市场，可为提前布局的企业提供更多增长的确定性。
国际⼀级供应商电装、法雷奥、翰昂、马勒、博世等早已推出系统解决⽅案，电装深耕⽇系车企，热泵⾄少装配三款车型，技术成熟经验丰富；法雷奥推出新型制冷剂HFO-1234yf热泵系统；翰昂系统及零部件全产业链供应；博世拥有成熟的电动整车热管理系统⽅案。
国内供应商加码热泵空调，动作不断。三花智控完成除压缩机外零部件全覆盖，且在CO2制冷剂布局超前；银轮股份热泵系统在改装的江铃E400上整车试验成功；奥特佳电动涡旋式压缩机国内市占率30%，曾发布补⽓增焓低温热泵系统；格⼒⽇前也发布了搭载双极增焓技术的车载热泵系统。
⼆、热泵空调关键技术与零部件
热泵空调系统原理
热泵是⼀种可以将低位热源的热能强制转移到⾼位热源的空调装置，类似可以将低处的⽔泵到⾼处的“
⽔泵”。使⽤四通换向阀可以使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能互相对换，改变热量转移⽅向，从⽽达到夏天制冷冬天制热的效果。这样相对宝贵的电能在制热的过程中可以仅作为热量的“搬运⼯”，⽽不是⾃⾝转换成低品位的热能。
热泵空调的⼯作原理基于“逆卡诺循环”，如下图所⽰，制热模式下1.蒸发器从环境中吸取热量进⼊热泵系统，2.低压⼯质被压缩升温，3.⾼温⾼压⼯质在冷凝器中与舱内空⽓换热，4.加热后的空⽓被送⼊车厢内，5.⾼压⼯质经膨胀阀成为低温低压⽓体完成循环。
制热模式下热泵空调可使能量效率⼤幅提升
传统汽车空调的制热采⽤发动机冷却液作为热源，结构简单且⽆额外经济付出。电动汽车则因缺乏现成热源⽽多采⽤PTC材料进⾏电加热，但能耗巨⼤，这将⼤⼤缩减续航⾥程。
PTC指正温度系数热敏电阻，电阻与温度正相关，当外界温度降低，PTC电阻值随之减⼩，通电发热量会相应增加。但PTC⽅案能耗巨⼤，在寒冷的冬天打开暖风空调，电池续航减少三成甚⾄⼀半，⽬前⼤多数电动车并未考虑极寒条件下应⽤的场景，所以短期内PTC⽅案成为了⼤多数电动车的⾸选。
⽬前PTC加热器有两中⽅案：风暖和⽔暖，差异在于，采暖风时冷风是和PTC散热⽚直接换热，还是和流有被加热冷冻液的换热器换热。随着液冷⽅案的普及，液体加热器也必然将成为主流。
⼀般电动汽车的PTC功率⼤致在1-6kw，完成除霜功能按⾯积⼤⼩需要功率在2-3kw左右，PTC ⽔加热则需要4-6kw左右，例如蔚来ES8采⽤了前置5.5kw后置3.7kw的双PTC组合。以当前主流的续航300km平均带电量35kw为例，以平均30km/h的城市车速⾏驶和2kw的PTC加热，续航⾥程将缩减为191km，减少36%。
⼀般可以⽤所转换热量与输⼊能量之间的⽐值COP（能效⽐）来衡量空调器性能的好坏，COP 越⾼说明空调的转化效率越⾼、越节能。PTC制热的COP仅为1，⽽热泵制热时的最低理论
COP也⾼于1，在实际中⼀般可以达到2-4，即相同能耗下产⽣的热量是PTC的2-4倍。
仍以续航300km带电35kw的典型电动车为例，使⽤热泵空调将加热功率下降⾄1kw，则续航⾥程减少为233km，远⾼于PTC制冷的192km。可见在动⼒电池没有突破性进展的情况下要保证低能耗制热，热泵空调是为数不多的有效技术。
低温制热效率有限问题已有多种解决⽅案
当前热泵空调还存在的主要难点是室外换热器的结霜问题，在环境温度低于0℃且⼩于湿空⽓露点温度时换热器表⾯在短时间内就会被霜层覆盖从⽽降低冷却液与空⽓间的换热系数，这样⽆法充分利⽤热源致使实际COP较低，因此实际装车往往会配备辅助PTC加热器。
格⼒⽇前发布了其搭载双极增焓技术的车载热泵系统，能在 -30~54℃可靠运⾏，在测试中空调耗电量可降低 60% ，整车续航⾥程提升13%。奥特佳此前也发布过其补⽓增焓低温热泵系统，应⽤了蒸汽喷射式涡旋压缩机、补⽓增焓换热模块等技术，通过压缩机中间补⽓降低压缩机的排⽓温度，实现低温环境下的⾼效制热，可以在-20℃环境温度下提供4-5KW制热能⼒，保持2.0以上的系统运⾏COP。
松芝股份采⽤⼩管径铜管铝翅⽚结构的室外换热器，有效解决了微通道换热器在热泵模式下容易结霜的问题，实现了热泵系统在低温环境下的长时间⼯作，10℃、-15℃下系统制热能效⽐COP分别达到1.66与1.4，已应⽤于北汽福⽥等客车⼚整车的新能源汽车低温变频热泵空调系统。
四⼤核⼼零部件：电动压缩机、电⼦膨胀阀、四通换向阀、换热器
热泵空调系统的结构相对复杂，关键零部件有四通换向阀、电动压缩机、电⼦膨胀阀、换热器、⽓液分离器、电⼦阀等，其他零部件则与传统汽车空调差别不⼤。
电动压缩机是电动机与压缩机的⼀体化产品，两者共⽤同⼀主轴，由于电动涡旋压缩机具有结构紧凑、可靠性⾼、排液连续等特点是电动汽车压缩机的最佳选择。电动压缩机价值在1600元左右，占热泵空调价值40%以上，因此竞争相对激烈，国内电动压缩机以奥特佳为⾸。
四通换向阀是热泵空调运转的核⼼，由电磁先导阀和四通主阀通过导向⽑细管连接构成，控制冷却液
的流向从⽽转换制冷制热模式，结构复杂容易损坏。⽬前三花智控是国内外⼀流的阀体供应商，市场份额国内35%、国外20%。
电⼦膨胀阀在温度调节范围、控制精度、过热度控制以及反应速度上对⽐传统的热⼒膨胀阀都有明显优势，尤其适合作为热泵空调的主要节流零件。同四通阀，电⼦膨胀阀以三花智控为⾸，不⼆⼯机、TGK、Egelhof等国外竞争对⼿也有较强实⼒。
换热器需要冷热两⽤，既是冷凝器⼜是蒸发器，⼀般采⽤微通道平⾏流换热器。换热器制造门槛较低，但在热泵系统中可以决定使⽤温度下限，国内银轮股份是热交换器的龙头。
四、CO2挑战传统冷媒技术与零部件
国际⼀级供应商已推出较完善的系统解决⽅案
电装、法雷奥、翰昂、马勒等国际⼀级供应商占据全球55%以上热管理市场份额，已纷纷踏⾜电动汽车热管理领域，各⾃推出⾃家热泵空调解决⽅案，多款搭载车型已经问世。usb token
电装深耕⽇系车企，热泵装配三款车型，技术成熟经验丰富。Denso电装是全球前四的零部件巨头，2017年其销售额达到45271亿⽇元，其中热管理业务占30%。早在2013年就已推出热泵空调系统，使⽤ 1kW 的电⼒即可以产⽣ 3kW 的制冷效果和 2kW 的制热效果，在雷诺Zoe和⽇产Leaf上搭载，其中
Leaf是全球销量最多的电动汽车。2017年电装⼜继续研发新型热泵搭载于丰⽥普锐斯Prime PHEV上，将⼯作范围扩展⾄-10℃，且⽐原先版本节能63%。
法雷奥推出新型制冷剂HFO-1234yf热泵系统。法雷奥针对不同的客舱⼤⼩与空调需求研发了多种热泵结构，使⽤具有超低GWP的最新制冷剂HFO-1234yf。还开发了包括⽔冷式冷凝器在内的间接热泵，获得2016年PACE奖，在冬季条件下可延长⾼达30％的⾏驶⾥程。
翰昂系统及零部件全产业链供应。翰昂前⾝是福特汽车与韩国万都组建的汽车空调企业，当前已成为业界仅有的两家汽车热管理解决⽅案全系列产品供应商之⼀，也是是特斯拉空调系统的供应商。当前翰昂已为起亚秀尔供应热泵空调系统⽅案，在热泵基础上还使⽤两个⼄⼆醇回路来收集电池与电控的热量作为额外热源，可节省30%-40%电量。
马勒MEET概念车集成热管理技术。马勒在其48V城市交通概念车MEET中集成了⾃⾝热管理技术，利⽤电机和电⼒电⼦器件产⽣的余热并配合马勒的冷却液热泵，在0℃下可提升20%的续航⾥程。
博世拥有电动整车热管理系统⽅案。博世智能热管理技术⽅案的核⼼在于使⽤热泵以及冷却⽔泵和⽔阀相结合的⽔冷循环回路，制冷剂（绿⾊部分）的热泵空调系统可控地对冷却液（黄⾊部分）管路进⾏制冷和制热，对电驱动废热以及PTC产⽣的热量加以利⽤，并且可以对锂电池组进⾏温度调节。结合制冷剂、冷却液、空⽓间的热交换，对电驱动模块、锂电池系统、车厢内部的温度进⾏综合控制是
模拟断路器博世这套基于热泵的热管理系统最突出的特点，可使电动汽车在冬季城市路况条件下的续航⾥程增加 25%。
国内供应商全覆盖零部件
零部件供应上三花智控已做到除压缩机外的全覆盖，奥特佳在国内电动压缩机占据市场30%份额，银轮正在研发防结霜换热器且已有专利在申请过程中，国外巨头企业以供应核⼼压缩机为主。
三花智控除压缩机外零件可全覆盖。三花智控是国际上重要的热管理零部件供应商，主要客户包括法雷奥、马勒等国际巨头，在商⽤空调、⾷品冷链、热泵空调、家⽤空调等四⼤领域均已形成完整的供应体系。公司微通道换热器市占率全球第⼀，国内国际均超过40%，业务已扩展⾄热泵换热器。以车载热泵空调最低3300元单车价值计算，三花已覆盖1650元以上。公司在车载热泵空调上已处于国内领军位置，后续⾏业爆发将成为三花的⼀⼤利润来源。
银轮股份研发热泵系统整车试验成功。银轮中报披露上海研发团队已成功研发基于热泵原理的电动空调，并且在改装的江铃E400上完成了整车搭载，可以满⾜-5-50℃使⽤需求，尤其是蒸发器、冷凝器、换热器、暖芯、PTC、电⼦⽔泵等核⼼部件全部⾃制。公司⼀款空调⽤防结霜换热器也正在专利申请中，采⽤上下垂直放置的扁管和翅⽚，既保留了微通道换热器的功能，⼜利于排⽔防⽌结霜。室外换热器是否耐低温对热泵的低温性能有决定性意义，银轮作为国内专业的热交换器供应商，在这⽅
⾯有较强的技术优势。
奥特佳电动涡旋式压缩机国内市占率30%。奥特佳收购空调国际后升级成为系统供应商，在新能源汽车热管理布局已初见成效。2016年底承接设计蔚来电动车整体空调系统和CATL电动⼤巴车电池热管理系统，近期已成为⼤众、北汽、⽐亚迪、北汽福⽥、奇瑞等整车⼚的电动压缩机供应商。其电动压缩机包含排量从18cc到66cc等5款系列产品，研发的“汽车⽤⾼效电动空调（热泵）压缩机”可在零下25℃使⽤，2016年占据国内市场30%份额，国际市场7%份额（排名第四），主要竞争对⼿还有电装、三电、翰昂、松下、重庆建设、牡丹江富通等企业。奥特佳作为电动压缩机⾏业龙头，占据国内市场中较多份额，在国际上仍有进步空间。
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CO2制冷剂有望成为热泵最佳选择
HFC-134a时代落幕，新冷媒⼤势所趋。当前⼩型空调制冷剂⼤多仍以HFC-134a为主，但欧盟要求2017年起禁⽌所有⽣产车型的空调使⽤GWP>150的制冷剂，美国环保部根也将于2021年
起将HFC-134a从SNAP⽬录中剔除。美国杜邦与霍尼韦尔开发了HFO-1234yf (四氟丙烯)作为新⼀代制冷剂，德系车企质疑其安全性转⽽使⽤CO2作为替代品，虽然两者本⾝环保性能差别不⼤但HFO-1234yf⽣产过程中会产⽣HF、HCL及CFC等臭氧层破坏物质，⽇系供应商电装等则同时开发CO2与HFO-1234yf空调系统供整车⼚选择。国内环保部已在调研HFC-134a在汽车⾏业的使⽤情况，企业还
暂⽆替代计划，随着国际公约的陆续推进，可能数年内即将有相关法规推出。
CO2是热泵空调最佳选择，长期优势明显。使⽤CO2作为制冷剂的主要难点在于运⾏压⼒达到12Mpa，需要设计全新的运⾏系统，⽽HFO-1234yf则可以完全沿⽤HFC-134a空调系统的零部件。但HFO-1234yf只能在-5℃以上的环境下运⾏，⽽CO2在-20℃下制热COP依然能达到2，是今后电动汽车热泵空调的能效最优选择。且综合⽐较两者，CO2在环保性能、安全性能、制造成本和可持续发展上均明显占优，仅在35℃以上制冷COP上低于HFO-1234yf，可⽤膨胀机、喷射器、双级压缩中间冷却等⽅式改进，因此长期看CO2空调系统拥有全⾯优势。
三花智控形成CO2空调解决⽅案。17年三花汽零注⼊后，公司充分发挥技术协同效应继续深耕汽车空调及新能源车热管理系统部件研发，今年3⽉三花联合海尔在杭州组建空⽓源热泵技术联合实验室，加盟电动车CO2热泵空调系统开发技术联盟，将与东风汽车等多家公司共同研发应⽤。公司当前已经形成CO2产品解决⽅案，如CO2膨胀阀、单向阀、⽓液分离器等，其中电⼦膨胀阀实现了COP平均提⾼10％以上，获得2107年PACE奖项。
法雷奥实现整车装载。法雷奥的CO2热泵系统则已实现整车装载，成为⾼端车型的选择⽅案，在0-15℃下可增程15%，在-20℃下可增程30%，获得2018年PACE奖项。
四、热泵系统应⽤：国外技术成熟，国内上汽领先
国外应⽤多款车型，捷豹i-Pace接⼒成熟热泵技术
海外品牌车型使⽤热泵空调较早，技术相对成熟，已上市的8款较为知名的车型以德⽇车系为主。其中2013年就已上市的雷诺Zoe是⾸款搭载热泵技术的量产车型，且该技术也应⽤于2013年后⽣产的⽇产Leaf中，后者也是当今“全球最畅销电动车”。宝马i3续航⾥程达到271km，其热泵系统可以将加热能耗从5.5kw降低⾄2.5kw，降低50%以上。
⼤众在原有Golf的HVAC上为新款e-Golf装备了热泵系统，成本和复杂性得以优化。其质量约为11kg，成本约为400美元。整车续航⾥程达到255km，在冬季可⽐普通空调提升30%。
热泵技术在欧美⽇市场已经过5年市场验证，最新将搭载的车型为捷豹⾸款纯电轿跑SUV i-Pace，对标特斯拉。其带电量⾼达81kwh，NEDC⼯况续航⾥程456km，瞬时扭矩达到
696Nm。
国内应⽤上汽突破从0到1，MARVEL X再续Ei5热泵优势
将于9⽉交付的⾼端SUV车型MARVEL X是荣威第⼆款搭载全⼯况热泵空调系统的纯电动车，搭配PTC加热器在-7℃环境下⽐其他空调要节能37.5%，可使续航⾥程提升15-30%。此前荣威Ei5是国内⾸款装载热泵空调的纯电动汽车，技术源于上海三电，上市迄今已获得不俗销量，8⽉继续保持在⾼
位3959量。今年第9批新能源⽬录显⽰Ei5已将续航⾥程提升⾄400公⾥，从补贴⾓度将获得更⼤优势，后续销售有望持续⽕热。Ei5是⼀款休旅车型， MARVEL X的加⼊可补充该系列在⾼端家⽤SUV的空⽩，争取更多市场份额。
长安9⽉上市国内⾸款搭载双向变频热泵空调PHEV车型CS75。紧随上汽热泵技术步伐CS75
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