特斯拉看新能源车热管理的演变

2018 年 05 月 28 日 新能源汽车研究中心 证券研究报告 汽车和汽车零部件买入 ( 维持评级 ) 行业点评 张帅分析师 SAC 执业编号 :S1130511030009 (8621)61038279 zhangshuai@gjzq.com.cn 由特斯拉看新能源车热管理的演变 事件 特斯拉 Model S/X/3 热管理方案的迭代 评论 新能源汽车热管理液冷系统趋势明显, 解决方案定制化 专业化, 系统 零部件供应商需求提升 从目前各整车厂发布的新车型来分析, 中大型纯电动车继续扩大液冷系统的渗透率, 而小型纯电动车 乃至插电混动车, 应用液冷系统的新车型越来越多 特斯拉 Model S/X 热管理方案不断优化, 新能源汽车核心竞争力所在 : 特斯拉用一个四通阀实现了几条冷却系统的串并联, 当电池处于低温状态需要加热时, 电机回路与电池回路串联, 电驱动的热量可以用来加热电池和驾驶舱 ; 当电池温度高需要冷却时, 电机回路与电池回路并联, 电池和电机又能独立冷却 ; 电池和空调系统共用一个热交换器, 几条回路相互联动, 根据工况选择最优热管理方式 ; 而当特斯拉为 Model S 和 X 推出 100D 版本的时候, 热管理系统也相应的进行了升级, 新增了两条短回路贯穿新的电池模组 特斯拉 Model 3 热管理方案简化, 成本压力下的安全隐患, 热管理重要性凸显 :Model 3 热管理系统有些改变, 新设计了一个热管理控制器, 即使电动车在停止的情况下, 或者在超级充电站充电的时候, 系统可以发送请求给动力系统逆变器, 使逆变器开始工作, 电机产生的热量用来加热电芯, 而不会产生扭矩 ; 另外, 特斯拉在评估过整个系统的效率后, 在 Model 3 的热管理系统中取消了电池加热器, 完全依靠软件系统调节热管理方案, 也可能是成本压力下的一种妥协 ; 电芯的封装相对简陋, 蓝色胶体填充在电芯周围, 相比 Model S 细致的封装,Model 3 存在安全隐患 投资建议 我们继续看好新能源汽车热管理行业, 在液冷系统的趋势下, 电池大型化 高镍化 能量密度不断攀升, 电池的安全性问题愈发重要, 热管理方案逐渐成为新能源汽车的核心竞争力所在, 整车厂 电池供应商对于热管理系统的投入越来越大, 相关的系统供应商 零部件供应商的需求随之提升 投资建议为 : 银轮股份, 三花智控, 奥特佳, 松芝股份 风险提示 新能源汽车发展不及预期 ; 热管理系统渗透率不及预期 ; 产品价格下降超预期 - 1 -

一 新能源汽车热管理液冷系统趋势明显 从目前各整车厂发布的新车型来分析, 中大型纯电动车继续扩大液冷系统的渗透率, 而小型纯电动车 乃至插电混动车, 应用液冷系统的新车型越来越多 图表 1: 液冷热管理方案新车型举例 分类级别厂商车型种类 SUV 轿车 紧凑型 北汽新能源 EX5 BEV 北汽新能源 EU360 BEV 比亚迪宋 BEV 威马 EX5 BEV 小型江淮 iev7s BEV 中型 紧凑型 上汽荣威 MarvelX BEV 沃尔沃 XC60 PHEV PHEV 北汽新能源 EU5 R500 BEV 江淮 ieva50 BEV 比亚迪秦 EV450 BEV 吉利帝豪 EV450 BEV 力帆 650EV BEV 广州汽车传祺 GA3S PHEV 中型上汽荣威 e950 PHEV 来源 : 整车厂公布数据, 国金证券研究所 图表 2: 威马 EX5 图表 3: 吉利帝豪 EV450 来源 : 威马, 国金证券研究所 来源 : 吉利, 国金证券研究所 - 2 -

二 特斯拉热管理方案迭代 2.1. 电池大型化 能量密度提升 特斯拉 Model S/X 的 85D 升级到 100D, 从松下 18650 圆柱电池升级到 Model 3 的 2170 圆柱电池, 特斯拉在电池大型化 能量密度不断攀升 图表 4: 特斯拉电池技术参数 车型 Model S/X Model S/X Model 3 总电量 85 kwh 100 kwh 75 kwh 模组 16 16 2+2 每组电芯 444 516 25x31/23x31 总电芯 7,104 8,256 4,416 电芯种类 18650 18650 2170 电芯容量 3.1Ah 3.1Ah 4.8Ah 电芯能量密度 245Wh/kg 245Wh/kg 260Wh/kg 来源 : 特斯拉, 国金证券研究所 图表 5:Model S/X 85D 电池 Model S/X 85D 电池 : 松下 18650 圆柱电池, 单体容量 3.1Ah, 单体能量密度 245Wh/kg,16 个模组, 每组 444 个电芯, 共 7104 个电芯, 总电量 85kWh 来源 :electrek, 国金证券研究所 Model S/X 100D 电池 : 同是松下 18650 圆柱电池,16 模组, 每组 516 个电芯, 共 8256 个电芯, 整体带电量有很大提升, 达到 100kWh Model 3 长续航版电池 : 松下新一代 2170 圆柱电池,4 个模组, 其中 2 个模组含有 25 个电池块, 另 2 个模组含有 23 个电池块, 每个电池块含有 31 个电芯, 共 4416 个电池, 电池的能量密度有了整体提升 - 3 -

图表 6:Model S/X 100D 电池 来源 :electrek, 国金证券研究所 图表 7:Model 3 电池 来源 :electrek, 国金证券研究所 2.2. Model S/X 热管理方案不断优化, 新能源汽车核心竞争力所在 在电池包层面, 有液冷管路贯穿, 为了更好的导热效率, 冷却液选用 50% 水和 50% 乙二醇 一方面有利于电池单体的充分散热, 另一方面有利于提高电池单体间的温度一致性 - 4 -

图表 8: 特斯拉 Model S 电池包热管理方案 来源 : 特斯拉, 国金证券研究所 特斯拉用一个四通阀实现了几条冷却系统的串并联, 当电池处于低温状态需要加热时, 电机回路与电池回路串联, 电驱动的热量可以用来加热电池和驾驶舱 ; 当电池温度高需要冷却时, 电机回路与电池回路并联, 电池和电机又能独立冷却 ; 电池和空调系统共用一个热交换器, 几条回路相互联动, 根据工况选择最优热管理方式 图表 9: 特斯拉 Model S 热管理回路 来源 : 公开资料, 国金证券研究所 - 5 -

图表 10: 特斯拉 Model S 热管理方案 来源 : 特斯拉, 国金证券研究所 而当特斯拉为 Model S 和 X 推出 100D 版本的时候, 热管理系统也相应的进行了升级, 新增了两条短回路贯穿新的电池模组 图表 11: 特斯拉 Model S/X 100D 电池热管理 来源 :electrek, 国金证券研究所 2.3 Model 3 热管理方案简化, 成本压力下的安全隐患, 热管理重要性凸显 Model 3 热管理系统有些改变, 新设计了一个热管理控制器, 即使电动车在停止的情况下, 或者在超级充电站充电的时候, 系统可以发送请求给动力系统逆变器, 使逆变器开始工作, 电机产生的热量用来加热电芯, 而不会产生扭矩 另外, 特斯拉在评估过整个系统的效率后, 在 Model 3 的热管理系统中取消了电池加热器, 完全依靠软件系统调节热管理方案, 也可能是成本压力下的一种妥协 - 6 -

电芯的封装相对简陋, 蓝色胶体填充在电芯周围, 相比 Model S 细致的封装,Model 3 存在安全隐患 图表 12:Model 3 电池包灌胶 来源 :Monro, 国金证券研究所 图表 13:Model 3 电芯封装 图表 14:Model S 电芯封装 来源 :Monro, 国金证券研究所 来源 :coppermotor, 国金证券研究所 - 7 -

公司投资评级的说明 : 买入 : 预期未来 6-12 个月内上涨幅度在 15% 以上 ; 增持 : 预期未来 6-12 个月内上涨幅度在 5%-15%; 中性 : 预期未来 6-12 个月内变动幅度在 -5%-5%; 减持 : 预期未来 6-12 个月内下跌幅度在 5% 以上 行业投资评级的说明 : 买入 : 预期未来 3-6 个月内该行业上涨幅度超过大盘在 15% 以上 ; 增持 : 预期未来 3-6 个月内该行业上涨幅度超过大盘在 5%-15%; 中性 : 预期未来 3-6 个月内该行业变动幅度相对大盘在 -5%-5%; 减持 : 预期未来 3-6 个月内该行业下跌幅度超过大盘在 5% 以上 - 8 -

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