鋰電和新能源汽車是中國在國際競爭中的優勢產業,以工程師紅利+自動化能力+成本優勢+市場優勢,中國有望以龍頭車企為核心,構建一整批全球創收的“航空母艦戰斗集群”,這也是高度關注汽車核心零部件的原因。(優勢產業的底層邏輯,詳見《中美博弈下:三類產業的投資邏輯》)
新能源車熱管理的技術要求和價值量占比大幅提高,技術方案也有大量的升級,例如冷媒直冷技術、熱泵空調、集成式方案等等,詳見《什么是汽車熱管理、冷媒直冷和熱泵空調?一文了解汽車熱管理》、《汽車熱泵空調冷媒,R1234yf和R744該如何選擇?》
新能源車廠的格局變化+熱管理的核心零部件全面迭代,根據安索夫矩陣,會給創業企業更多的空間和機遇,詳見《新能源車熱管理:關注核心零部件的投資機會》、《新能源車熱管理:電子水泵和電子油泵》
個人判斷,電子膨脹閥沒有太多早期創業企業的機會,所以這次把行業概況前置,本文主要是作為熱管理賽道的一個知識補充。
關于新能源車熱管理零部件的情況,價值含量較高的壓縮機市場主要由外資廠商長期壟斷,技術壁壘高,國產替代需求較大。除閥件產品,其他低價值量的零部件參與者眾多,市場份額分散,頭部廠商受益有限,所以給了創業企業一定的機會。
但是閥類產品,由于家電領域也涉及閥件,鑒于家電企業持續的技術迭代,中國頭部的冷媒閥企業,技術是超過國外的汽車零部件企業的,市場份額均已處于世界領先水平。
據GIR(Global Info Research)調研,按收入計,2023年全球電動汽車電子膨脹閥收入大約149.2百萬美元。根據立鼎產業研究院數據,2022年,三花智控、不二工機、盾安環境在我國電子膨脹閥市場中的銷量份額分別為40.0%、26.8%和26.2%,穩居行業前三位。在全球市場上,三花智控與不二工機和盾安環境共同占據了90%的市場份額,顯示出其在全球電子膨脹閥市場中的主導地位。
膨脹閥,是制冷系統中的一個關鍵部件,它主要負責控制進入蒸發器的制冷劑流量,以適應制冷負荷的變化,并防止壓縮機發生液擊現象,它的核心體現在對流量的精度控制以及產品的一致性。
膨脹閥能夠將液體進行霧化,其原理是高壓冷卻液通過細孔噴出后,分散為微小液滴,壓力降低的同時冷卻液溫度下降。(就像噴霧器)
之前文章提到過,新能源車熱管理的發展趨勢,一個是集成趨勢,將相互獨立的加熱/制冷回路構建大的整體循環,并系統性統籌,一個就是精細化主動控制,各類核心零部件電動化+精確控制。
基于熱管理對回路流量精準控制的要求,電子驅控的膨脹閥由于具備更好的溫感能力、更高的精度控制能力,逐步成為熱管理系統剛需產品。
熱力膨脹閥,通過控制蒸發器出口氣態制冷劑的過熱度來調節膨脹閥的開度,從而控制進入蒸發器的制冷劑流量,保證蒸發器的出口完全為氣態制冷劑,避免液態制冷劑進入壓縮機產生液擊現象。
當制冷劑溫度過高時,感溫包中的制冷劑蒸發,經毛細管向膜片施壓,推動頂桿和閥芯向下移動,閥門開啟幅度增大。但溫度較低的時候,感溫包內部的制冷劑對膜片施加的壓力變化會減小,進而減小了閥門開閉幅度變化。
感溫包的方案對過熱度的檢測具有滯后性,閥門的響應速度較慢,而且控制精度不高。所以,為了提高響應速度、流量控制精度以及可工作的溫度范圍等,電子膨脹閥開始導入。
電子膨脹閥,Electronic Expansion Valve,簡稱EEV或EXV,分為四個部分,閥體、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器。
感溫元件一般采用熱電偶或熱電阻,替代熱力膨脹閥的感溫包,直接高精度感知蒸發器的過熱度。
電子膨脹閥工作時,壓力傳感器將蒸發器出口壓力,溫度傳感器將過熱度傳給控制器,控制器將信號處理后,輸出指令作用于電子膨脹閥的永磁步進電機,將閥門打開到需要的幅度,以保持蒸發器需要的供液量。
簡單而言,就是“傳感器+電機+控制器”的電氣傳動方案優于“感溫包+膜片”的流體傳動方案。
由于新能源車的電池管理系統針對快充、慢充、低溫行駛等多種不同工況衍生出多種工作模式,新能源熱泵系統對電子膨脹閥的反應速度、精度、內漏、質量和功能提出更多要求,精度控制和閉合速度有優勢的大口徑EXV成了新的方案。
球閥的優勢在于開閉簡單,只需要將閥體旋轉90度就可以實現全通徑或全閉合,更適用于只需要實現兩側通斷功能的管路。
針閥的優勢在于可以調節流量,能夠實現對流量的精準控制,但全開或全閉需要多次扭動以改變針狀螺桿的位置,通斷效率不及球閥。
大口徑針閥預計將成為主流。針閥的大口徑產品在精準控制方面具備先天優勢;大口徑球閥則精度控制偏差較大;此外,過度依靠齒輪組合驅動而產生的縫隙會影響球閥的一致性導致其使用壽命不及針閥。鑒于熱管理系統對整車的安全性和續航有極為重要的作用,一致性和壽命問題是有實質影響的。
整體而言,個人判斷,電子膨脹閥沒有太多早期創業企業的機會,還是基于經常提到的安索夫矩陣,中國家電領域閥件的龍頭,實際是老產品新市場的邏輯,所以新能源車一采用EXV,就能迅速的切入市場并形成優勢,尋找賽道需要盡可能找“新產品+新市場”才能避開龍頭的鋒芒。(有其他觀點的也歡迎留言討論)