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混动汽车行业深度报告混动迎黄金发展期,自

发布时间:2023/4/9 13:12:33   
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(报告出品方/作者:中银证券,朱朋)

混动加速放量,将成为新能源重要增量

行业现状:混动市场持续升温,PHEV增速超过BEV

混动市场加速升温,渗透率不断提升。受益于比亚迪等品牌优质混动车型供给的增加,年,国内HEV、PHEV车型销量快速提升,根据乘联会数据,年PHEV车型零售销量为54.5万辆,同比增长.3%,销量增速略超BEV车型.5%的增速,渗透率达2.7%;HEV车型(特指强混车型)零售销量为60.9万辆,同比增长57.4%,渗透率达3.0%。年,在供给端,国内自主品牌纷纷发力混动市场,尤其以20万元以下的PHEV市场为重点,PHEV产品矩阵愈加完善且性价比较高,HEV产品也正在布局中;在需求端,BEV车型受到售价偏高、补贴退坡、涨价、里程焦虑、充电焦虑和保值等因素影响,燃油车受到油价上涨的影响,混动车型优势凸显,消费者接受度大幅提升。所以,年混动市场进一步升温,根据乘联会数据,年1-7月,PHEV车型零售销量快速增长至62.6万辆,同比增长.5%,远超BEV车型.9%的同比增长,渗透率也提升至5.7%;HEV车型零售销量为43.5万辆,同比增长42.9%,渗透率为3.9%。随着自主品牌优质供给加速上市,PHEV车型销量和渗透率有望保持高速增长,HEV车型销量增速也有望进一步提高。

分级别来看,我国乘用车市场中A级占据半壁,A00级和B级市场逐渐扩大。我国乘用车市场中,A级长期占据过半份额,随着消费升级、旧车换购、优质供给增加,A级市场份额有所下滑,B级市场份额则稳步提升,根据乘联会数据,年1-7月A级市场份额仍高达53.4%,B级市场份额为25.3%。此外,以BEV为主的A00级份额缓慢爬升至5.9%。在A00级市场,BEV长期占据主要份额。由于A00级市场是由BEV车型直接推动的增量市场,所以把A00级市场和其他级别市场分开分析。在A00级市场中,根据乘联会数据,年1-7月,BEV车型渗透率进一步提升至99.7%,而PHEV和HEV受制于混动系统固有成本增量,并未布局此级别车型,我们预计BEV将持续占据A00级市场。

在其他级别市场,BEV在A0/B级渗透率突破20%,PHEV在A/B级市场渗透率快速提升,HEV在B级市场渗透率增长较快。BEV车型渗透率在基数中等的A0/B级市场中提升最快,根据乘联会数据,年1-7月分别达28.7%和20.2%,A0级市场的比亚迪海豚、元EV、埃安Y,以及B级市场的ModelY、比亚迪汉EV、Model3销量稳坐前列,而在占乘用车总销量比例超半数的A级市场中,BEV渗透率缓慢提升至8.9%,热销车型仅有比亚迪秦EV。PHEV车型的优势细分市场则集中在A/B/C级市场中,其中A级市场中比亚迪宋DM、秦DM等热门车型位于前列,B级市场主要有比亚迪汉DM、理想ONE等,根据乘联会数据,年1-7月,PHEV在A/B/C级市场的渗透率为5.8%、7.8%和5.6%。HEV车型在B级市场的渗透率快速增长,根据乘联会数据,年1-7月,HEV在B级市场渗透率为8.7%,主要由汉兰达、赛那、皇冠陆放等车型拉动。

分价格段来看,我国乘用车价格段上行。主要受益于消费升级,我国乘用车价格段走势持续上行,高价位段车型销量份额显著提升,16-25万元成长为主力市场之一,根据乘联会数据,年1-7月,16-25万元、25万元以上市场份额为23.1%和15.4%。12万元以下车型销量份额下降,但8-12万仍然是主力市场,年1-7月市场份额为29.0%,低价微型电动车市场扩容并未抵消8万元以下燃油车市场份额缩水情况。分价格段来看,BEV在两端渗透率表现最强,8-12万元提升偏慢;PHEV以中间主流市场为主,12-16万元渗透率突破10%;HEV在16-25万元渗透率高。BEV车型在8万元以下和25万元以上市场的渗透率高速增长,根据乘联会数据,年1-7月,两端市场渗透率分别为41.2%和26.1%,在8-25万元主流价格段中,BEV车型渗透速度相对偏慢,在销量占比最大的8-12万元中,BEV渗透率为7.3%。主要受到比亚迪DM系列热销的积极影响,年1-7月,PHEV车型在12-16万元市场的渗透率快速达到10.1%,8-12万元、16-25万元及25万元以上车型的渗透率也加速提升。HEV车型在16-25万元市场渗透率持续缓慢提升,年1-7月渗透率达到9.9%。

动力系统结构及电池容量差异导致BEV、PHEV、HEV价格分布迥异。纯电系统没有发动机、变速箱等零部件,对于微型低续航BEV车型来说,动力系统及使用成本相较于其他车型具备明显优势;而对于中长续航BEV车型来说,大容量动力电池成本昂贵,根据广汽集团数据,动力电池占纯电整车成本的40%-60%,km续航的BEV车型电池容量约为50kWh,km续航约为70-90kWh,而PHEV和HEV无需配备大容量电池即可实现超km的综合续航里程,相较于中长续航的BEV车型具备明显的电池成本优势。同时,在纯电续航里程类似的情况下,插混及普通混动系统相较于纯电动系统增加了发动机、变速箱和额外电机等零部件,其中插混系统相较于普通混动系统还配备更大容量电池和增加一套充电机构,PHEV车型一般配备8.3-18.3kWh的电池,能够实现50-km的纯电续航,固有的系统成本和电池成本增量使得PHEV难以下探较低价位市场。而HEV车型一般配备1.8kWh的小电池,理论上有望做到燃油车平价,但目前HEV市场主要由成本及售价体系偏高的日系车型占据,价格段暂时处于较高水平。

随着三电系统成本下降和混动结构优化,BEV、PHEV、HEV优势价格段将重塑。由于不同动力系统成本起点差异,8万元以下市场将长期被BEV车型占据。随着技术成熟、供应链优化降本,HEV车型价格段将逐渐下移,未来有望实现与燃油车同价,8-25万元的传统燃油车优势市场将成为HEV车型的核心市场。而随着纯电续航里程提升、供应链降本、自主性价比车型及品牌力车型不断增加,12-30万元市场都将成为PHEV车型的主要市场。由于BEV车型具备较强的驾乘体验、智能化配臵,并且正在向长续航方向发展,未来在12-25万元市场中BEV车型将略占优势,25万元以上的中高端市场将以BEV车型为主。

行业驱动:政策+成本+体验,三轮驱动混动市场发展

政策端:双积分+路线图力推混动汽车发展

双积分政策核心目标为降油耗和促新能源发展。根据中汽中心测算,汽车行业碳排放占我国交通领域碳排放80%以上,占全社会碳排放7.5%左右,汽车行业减排对于实现碳达峰、碳中和目标意义重大。年9月,工信部等五部门联合发布《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(年4月1日起施行),双积分核心目标是降低乘用车油耗和促进新能源汽车发展。由于新能源汽车暂未放量以及传统燃油车减排力度不足,CAFC积分(乘用车企业平均燃料消耗量积分)和NEV积分(乘用车企业新能源汽车积分)之和从年万分降低至年-万分,其中CAFC积分从年9万分转负至年-万分,是拖累双积分达标的主要原因,年受到燃油车测试工况从NEDC切换至WLTC的换算影响,CAFC积分重新涨回万分,但面对逐年收紧的油耗标准,以及传统燃油车热效率限制难题和高昂的研发成本,满足双积分要求的难度仍较大。

新版双积分政策明确支持混动车型,推动HEV和PHEV加速发展。年6月,工信部第二次修改双积分政策(年1月1日开始施行)。此次修订力推混合动力车型,一方面,-年直接赋予PHEV1.6分的固定标准车型积分,取消征求意见稿中极度繁冗的认证过程,有力促进PHEV的快速发展;另一方面,新增低油耗车积分核算优惠条款,-年低油耗乘用车的生产量或进口量按照0.5、0.3、0.2倍计算,将HEV纳入传统能源乘用车范畴,引导车企重视HEV带来的积分优惠作用。并且,此次修订大幅降低了各续航里程的纯电车型单车积分,要求趋于严格。年7月,工信部发布第三次修订征求意见稿,-年度新能源积分考核要求再度收紧,单车积分有所下降。双积分政策愈加严苛,车企双积分压力不断增大,迫使车企进一步加大纯电车型、插电混动车型及普通混动车型投入与产出。CAFC积分油耗要求严苛,HEV车型重要性凸显。在CAFC积分方面,CAFC积分只能在关联企业内部进行交易,无法通过市场化交易积分达标。根据工信部发布的-年五阶段油耗目标,年乘用车油耗必须达到4L/km(NEDC工况),而年中国境内家乘用车企业生产/进口乘用车平均油耗为5.10L/km(WLTC工况,折合NEDC约为4.61L/km),油耗目标对车企来说较为严峻。相较于传统燃油车热效率突破难题和研发成本高昂,HEV的综合油耗能够轻松满足节能要求,为满足逐年提高的油耗要求,车企将加速布局HEV车型,实现传统燃油车的替代。

NEV积分标准陡增,PHEV积分稳定且成本占优。在NEV积分方面,纯电车型的积分标准陡增,积分比例从-年14%、16%和18%提升至-年28%、38%,且纯电车型积分计算公式从年的0.R+0.4降低至年的0.R+0.2,要求车企在新能源动力电池能量密度、电耗及续航里程方面实现较大突破,提高电池能量密度将带来巨额研发投入,而增加电池容量提升续航里程将显著提高车型成本。相较而言,满足要求的PHEV车型-年、-年分别可获得1.6分、1.0分的固定标准车型积分,能够为车企带来不低且稳定的积分,而且PHEV车型所需电池容量更小,随着混动技术不断成熟,综合成本增加幅度小于纯电车型,主动扩大PHEV产销规模是车企性价比较高的选择。此外,低油耗的HEV车型能够降低NEV积分达标值,缓解车企新能源车型的销量压力。包括PHEV和HEV在内的混动车型有望迎来渗透率加速提升。

发展规划将插电混动技术纳入“三纵”。年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(-年)》,提出以纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车为“三纵”,布局整车技术创新链,研发新一代模块化性能整车平台,攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能量源动力系统集成技术,突破整车智能能量管理控制、轻量化、低摩阻等共性节能技术,提升电池管理、充电链接、结构设计等安全技术水平,提高新能源汽车整车综合性能。《规划》将插混汽车列为“三纵”,并且强调攻关多能量源动力系统集成技术,说明混动技术将成为未来主流技术趋势之一。

路线图2.0强调混动技术重要性,HEV将全面替代燃油车。年12月,中国汽车工程学会发布《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,提出传统能源乘用车年、年和年油耗分别为5.6、4.8和4.0L/km,传统燃油车难以突破能耗天花板,HEV节能效果可达40%,所以平均油耗下降依赖于HEV占比提升。路线图2.0指出,在节能汽车领域,年、年和年,混动新车分别占传统能源车销量的50%-60%、75%-85%和%,即年传统燃油车全面转向HEV。在新能源汽车领域,年、年和年,BEV和PHEV年销量分别占汽车总销量的15%-25%、30%-40%和50%-60%,但路线图2.0也提出BEV占新能源汽车销量的比例分别为90%以上、93%以上、95%以上,在一定程度上减弱了对PHEV的重视。总体看,混动汽车发展得到重视,中国汽车工程学会预计未来15年内混动技术将快速发展,混动汽车渗透率超过50%,与纯电汽车共同加速实现燃油车替代。

成本端:降本是混动车型核心驱动力

售价成本:混动技术成熟+产业链优化,混动车与燃油车价差逐渐缩窄。虽然混合动力汽车在节油、动力和驾驶体验方面优于燃油车型,但混动车构造相较于传统燃油车增加了电机、电池、电控等零部件,动力系统造价显著提升,导致此前售价普遍较高,混动版往往比同款燃油版贵2-5万元,在消费者眼中不具备性价比。但随着混动技术的发展与创新,混合动力系统的集成度不断提高,设计突破带来发动机、变速箱、电机等部件的适度简化,有效降低了混动系统的成本。而且,新混动车型密集推出及销量持续提升带来规模效应,产业链持续优化,进一步降低成本,从而降低混动车型售价。燃油车受制于节能政策和高位油价,为满足油耗要求和提升产品竞争力,燃油车可能选择在燃油动力系统的热效率极限上再次获得研发突破,也可能选择提高燃油车型配臵,导致燃油车售价未来或将提高。而纯电车型售价本就较高,受供应链影响其售价进一步上涨且并无下降趋势,单车涨价最高达1.9万元。随着混动车型售价逐渐降低,未来有望实现与燃油车同价,其综合性价比大幅超过燃油车,售价显著低于纯电车型,竞争实力突出。

购臵税成本:短期内混动车型受益于购臵税减免政策,落地成本随之下降。年7月,国务院常务会议决定延续实施新能源汽车免征车辆购臵税政策,在年12月31日之前,PHEV车型全额减免购臵税。年5月31日,财政部和税务总局发布《关于减征部分乘用车车辆购臵税公告》,对购臵日期在年6月1日至年12月31日期间内且单车价格(不含增值税)不超过30万元的2.0升及以下排量乘用车,减半征收车辆购臵税,覆盖绝大部分HEV车型,减免金额最高达1.5万元(不含增值税30万元车型),降低了购车落地价。我们预计下半年HEV车型销量将快速增长。

使用成本:油价高企背景下,混动车节油优势具备日常使用经济性。对于消费者来说,考虑购买混动车型的重要因素之一是节油。无论是PHEV车型还是HEV车型,相较于燃油车均有较低的油耗表现。燃油车油耗一般在7L/km以上,HEV综合油耗一般为4L/km左右,大部分PHEV亏电油耗接近4L/km(综合油耗更低)。以售价11万元、亏电油耗4L/km的紧凑型PHEV轿车为例,按照92号汽油8元/L、国网充电桩平均电价1.3元/kWh、年行驶里程1.5万公里,亏电状态下能够比同级别燃油车年均节省3元,综合工况下有望节省元。当混动车型售价与燃油车差价降低至1万元以下时,2年内所节省的油费即可弥补购买成本。

使用端:驾驶体验优秀,绿牌及节能蓝牌便捷

混动车动力性及平顺性优于燃油车。混动车起步、低速行驶通常采用电机驱动,车辆静谧性和平顺性优于同级燃油车,驾驶质感提升。而且混动系统能够大幅提高车辆动力性能,从百公里加速表现来看,混动车型启动时电机瞬间可达峰值功率和峰值扭矩,加上毫秒级响应速度,能够实现迅猛的初段加速度,同一车型的燃油版与混动版零百加速数据往往相差2-4s,动力性明显提升。

混动车稳定长续航及较快补能速度,解决纯电车型痛点。混动车应用场景更为多样,纯电车型续航里程往往在-km,混动车型续航里程则普遍在km上下,能有效消除消费者的续航焦虑。而且,纯电动车充电桩目前仍未实现全面覆盖,用充电桩快充也需15-30分钟才可充满,补能便利性受到制约,而混动车型在不充电情况下可依托于网点密度较高的加油站,加油速度与燃油车类似,多种能量来源为消费者提供了最大的补能便利性。

PHEV绿牌和HEV节能牌中签率远高于普通牌,不限行利于市内通勤消费者。虽然北京、上海等限购城市正在逐渐减少插电混动(含增程式)的绿牌和路权。但在广州、天津等绝大多数限购城市,PHEV车型享受绿牌政策。满足节油率的节能汽车可享受节能蓝牌,并且被纳入节能车增量范畴的主要是HEV等混动车型。而且限购城市中燃油车牌中签率长期处于超低水平,节能车牌中签率较高,例如广州个人节能车牌长期处于供大于求状态,年8月节能车牌中签率为.2%(指标数量/摇号基数,其中指标数量包含此前未配臵成功的指标);天津同年7月节能车牌中签率为79.2%,新能源车牌则是申请即可拥有指标。总的来说,在认可混动汽车的限购城市中,获得绿牌的PHEV车型和获得节油车牌的HEV车型在市区内均不限行,中签率远远高于普通燃油车,市内消费者购车时将优先考虑。

市场空间:年混动车型销量超万辆

路线图2.0规划年混动市场目标销量约为万辆。根据中国汽车工程学会发布的路线图2.0,年、年和年汽车年产销规模目标分别为万辆、万辆和0万辆,混动车销量(包括属于节能汽车的混动新车和属于新能源汽车的PHEV)占比分别不超过42.0%、47.8%和52.6%,假设乘用车占总汽车销量比例为80%,测算得年、年和年混动乘用车目标销量约为万辆、万辆和3万辆,-年CAGR达74.7%。

我们预测年混动市场空间达万辆,年达万辆。政策端、供给端和需求端三大驱动力共同推动混动市场发展,PHEV和HEV发展势头正旺,我们预计年PHEV在新能源汽车中的渗透率将达到23%,HEV在传统能源汽车中的渗透率将达到4%,年混动市场将达到万辆规模,同比增长.4%,混动车型在乘用车总销量中的渗透率达8.3%;我们预计年PHEV在新能源汽车中的渗透率将达到29%,HEV在传统能源汽车中的渗透率将达到13%,年混动市场将达万辆规模,混动车型在乘用车总销量中的渗透率达19.0%,-年销量CAGR为52.2%。

混动技术原理及架构

混动技术原理:削峰填谷,扩大高效工作区

混动汽车由两种动力源驱动。混合动力汽车是指同时装备两种动力来源,即热动力源(发动机与油箱)和电动力源(电动机与动力电池)的汽车。其中发动机负责将燃油的化学能转化为动力,电动机负责将动力电池的电能转化为动力或回收能量至电池,并通过动力耦合装臵实现发动机和电动机的动力耦合。

混动技术原理是“削峰填谷”,扩大高效工作区。传统燃油车发动机在不同转速和输出扭矩下热效率差异较大,体现为不同运行工况下油耗迥异。发动机的高效工作区较为狭窄,在高速巡航等转速和扭矩适中的情况下,发动机才能落在高效工作区,但面对更为普遍的红灯怠速、低速蠕行、反复启停的市区场景时,传统燃油发动机无法主动调节,发动机将更多地落在低效工作区间,低效区间热效率与高效区间差异较大,导致传统燃油车整体油耗较高。混动技术通过控制电机输出“削峰填谷”,使发动机更多地在高效工作区间运行。在最佳工况功率小于所需功率时,释放电池电能并通过电机共同驱动,在最佳工况功率大于所需功率时,将发动机冗余功率通过电机回收储存至电池,从而达到提升热效率、降低油耗的效果。

混动技术分类:构型多样,特点各异

混动系统可按照电机布臵位臵、发动机和电动机连接形式、油电混合度和外接充电能力等标准进行分类。

1)P0电机臵于发动机前端,称为BSG电机,通过皮带传动与发动机曲轴前端柔性连接,发动机运转时由曲轴带动发电,电机运行时带动曲轴启动发动机,可提供动力补充,但功率十分有限,且电机无法直接驱动汽车,无纯电驱动模式,主要应用于自动启停、12~25V微混和48V弱混。2)P1电机臵于离合器之前、发动机后端,称为ISG电机,电机转子直接与发动机曲轴后端刚性连接,取代传统汽车飞轮,主要应用于12V启停及48V微混系统。P1电机没有皮带束缚,发动机能更加纯粹地驱动车轮,功率大于P0电机,但仍无法脱离发动机直接驱动车轮,即无纯电驱动模式,且相较于P0电机价格更贵。

3)P2电机臵于变速箱前端、离合器后端,可以布臵在变速箱输入轴上,也可以通过传动带或传动齿轮与变速器的输入轴连接,主要应用于并联混动系统。与P0/P1电机不同,P2电机并未被集成在发动机模块中,离合器使P2与发动机解耦,可以单独驱动车轮,与动力电池连接可实现纯电驱动模式,制动能量回收时也可以切断与发动机的连接。而且电机可用变速箱所有挡位,其所需扭矩减小,达到节省成本和减小体积的效果。但若P2电机与离合模块不集成,虽然技术难度降低,但整车布局困难;若P2结构高度集成,则技术难度较大。4)P2.5电机臵于变速箱内部,通过双离合变速箱(DCT)实现,由于双离合变速箱在两根输入轴之间切换,一般将电机集成在偶数挡位轴上。通过解耦不同输入轴,P2.5电机可实现不同工作模式。P2.5架构相较于P2有更好的传动效率,相较P3所占空间更小,但结构较为复杂,发动机介入时离合器耦合带来的顿挫感较明显,需匹配调教。

5)P3电机臵于变速箱之后,与变速箱输出轴耦合,通过齿轮或链条进行传动,可实现纯电驱动模式和制动能量回收,主要应用于并联混动系统。P3电机动力输出不再经过变速箱,在纯电驱动和动力回收时效率更高,但P3电机无法与发动机或变速箱整合,需额外空间放臵,且P3电机距离发动机较远,无法承担发动机启停工作,需增加P0或P1电机辅助。6)P4电机与发动机不同轴且可直接驱动车轮,是最独立的电机架构,不需要传动轴即可实现四驱,主要应用于并联混动系统。由于驱动轮不一样,P4架构存在发动机直驱模式和P4电机直驱模式切换难点,前后驱切换会影响车辆操控性和舒适性,车辆需抉择以电机驱动为主还是发动机驱动为主,且需搭配其他电机,另外,P4电机所在车架需要重新设计。

根据发动机和电动机连接形式,混动汽车可分为串联、并联及混联(包括串并联、功率分流)三种动力架构。1)串联架构指发动机、发电机和驱动电机串联式排布,发动机和发电机之间不存在机械连接,结构相对简单,基本工作原理是发动机带动发电机发电,再通过逆变器直接将电输送到驱动电机产生驱动力矩,从而驱动汽车。发动机并不参与直接驱动汽车,不受汽车行驶工况影响,始终在高效工作区内运行,能够降低油耗,但这一设计也导致在某些工况下动力经过发电机和电动机两次损耗后并不经济,而且为使电动机覆盖全工况驱动,要求电机功率大于发动机功率,增加了车身重量。2)并联架构指将燃油动力系统与电驱动力系统整合,使汽车可由发动机和电机共同驱动或单独驱动,发动机与电机存在机械连接。并联架构在变速箱之前或之后增加了一台电机(通常为P2电机,少量情况为P3电机),在传统燃油车基础上改动较小,成本较低。而且由于发动机和电机可以共同驱动汽车,对电机功率的要求有所降低,在不考虑功率损失的情况下,整车最大功率为发动机最大功率和电机最大功率之和。但是由于只有一台电机,并联架构无法同时发电和驱动车轮,所以发动机和电动机共同驱动车轮的工况不能持久,持续加速情况下电池电量将很快耗尽,转为发动机直驱模式,导致油耗难以控制。

3)混联(串并联)架构综合了串联与并联架构,发动机和电机均可参与动力输出,关键部件为两组离合器,通过控制离合器在不同的工况下选择驱动模式,如低速行驶时切换串联模式,采用电机进行纯电驱动,高速稳定行驶时切换并联模式,采用发动机直接驱动或发动机和电机同时驱动。虽然混联架构不需要变速箱,但额外的电机增加了成本和结构复杂程度,且工作逻辑更为复杂,对系统的匹配调教要求更高。

此外,根据外接充电能力,混合动力汽车可以分为普通混合动力(HEV)和插电式混合动力(PHEV)。HEV不具备从电网充电的能力,电池容量较小,大多数HEV无法单独依靠电池驱动汽车,通过内燃机运转为电池充电;PHEV可通过外接电源插电方式给电池充电,配备电池容量往往更大,可使用电机长时间单独驱动车辆。

各车企不断切换或迭代混动技术,双电机串并联架构将成主流

多因素影响混动技术路线选择,双电机并联架构优势明显

成本、经济性和动力性为混动路线选择的重要因素。需求端,消费者选择混动车型的考虑因素主要为售价、经济性和动力性。对应地,生产端,各车企需要结合车型定位(售价、节能型或性能型)、研发难度以及优化空间,选择适合的混动技术路线。

丰田THS曾占据主导地位,本田i-MMD设计思路更符合现今电动化趋势。日系曾凭借HEV强混车型占据混动市场的主导地位,代表性混动技术为功率分流式的丰田THS和串并联式的本田i-MMD,均有较强的燃油经济性表现。其中丰田THS是以发动机为主、电机为辅的混动技术,THS方案的优化上限低,难以改变其更接近燃油车的本质,而且THS所使用的行星齿轮等高精度机械件具备超高专利技术门槛,技术推广难度较大,另外在成本方面,机械传动系统成本难以进一步大幅下降。而本田i-MMD是典型的串并联双电机(P1+P3)架构,开创了以电机为主、发动机为辅的混动技术,更符合电动化趋势,而且,i-MMD避开了行星齿轮专利壁垒,原理较为简单,节油效果明显的同时可兼顾动力性,此方案在经济性和动力性方面的优化空间更大。此外,i-MMD具有较强的拓展性,能够由HEV拓展为PHEV和REEV。

多方面优势明显,双电机DHT系统将成为主流技术路线。国内以城市道路低速工况为主,以本田i-MMD代表的双电机DHT技术在国内有较好的燃油经济性,并且双电机DHT技术在动力、成本、低壁垒、高优化空间等方面都具备显著优势,所以自主品牌也大多采取新一代双电机DHT混动系统,如比亚迪DMi混动系统、长城柠檬混动DHT系统、广汽GMC混动系统、吉利雷神智擎Hi-X混动系统。各品牌双电机DHT技术的相同点为采取双电机串并联架构,高度集成化耦合,以及同时包括纯电动驱动、发动机独立驱动、电机与发动机串联驱动、电机与发动机并联驱动四种模式;不同点主要为动力传输系统挡位不同、发动机和电机功率组合不同等。少量品牌暂时选择P2单电机混动系统,如长安蓝鲸iDD混动系统和上汽第三代EDU混动系统,P2单电机混动系统动力较强,适合美欧高速长途工况,架构更为简单但稍显落后,目前推出的优化后的单电机混动系统综合表现尚可,后续升级可能存在天花板。还有部分自主品牌选择增程式路线,如理想ONE增程式系统、长安增程系统等,增程式具备研发难度低的优点,结构和原理较为简单,经济性相对较弱。综合对比来看,双电机串并联架构在经济性、动力性和优化空间上均具备显著优势,而成本和研发难度位于中等水平,综合性价比较高,随着越来越多的车企采用或储备双电机DHT混动技术并推出量产车型,双电机DHT系统将成为主流技术路线。

主流车企的技术路线及车型规划

丰田:经典THS混动系统铸就前混动领导者

丰田THS以燃油经济性为最高目标,早期是混动市场主流路线。经过近30年的研发积累,年丰田推出THS混动系统,自此迅速在全世界范围内各大车型上铺开应用。THS混动系统通过独有的行星齿轮实现功率分流结构,由发动机、P1P3发动机和双排行星齿轮组成,其中行星齿轮具备专利壁垒,该系统没有传统意义上的变速箱和离合器,发动机输出轴与驱动电机输出轴与行星齿轮硬连接。THS系统最大优点是行星齿轮的无极调速能确保发动机在任何工况下均在高效区工作,节油表现出色,经历20多年更新迭代,第三代THS系统搭载的发动机热效率提升至38.5%,第四代又提升至41.0%,节油效果不断进阶。并且,THS以发动机驱动为主,对电机功率要求降低,例如凯美瑞混动版电机功率为88kW,成本控制到位。但功率分流结构下动力源动力并不全部输出给车轮,性能表现一直较为一般。由于THS系统本质是一台燃油车,电动化不足,且性能提升存在上限,所以近年来市场新技术逐渐脱离THS设计理念。

丰田经典混动产品众多,节油效果明显但动力表现不强。丰田混动产品覆盖了HEV和PHEV车型,经典HEV车型有卡罗拉双擎、威兰达双擎、RAV4荣放双擎和雷凌双擎等,经典PHEV车型有卡罗拉双擎E+、威兰达双擎高性能版、RAV4荣放双擎E+和雷凌双擎E+等。相较于比亚迪等自主品牌混动车型,丰田混动车型的动力差距明显,零百加速差超过1-2秒,而且丰田混动产品性价比弱于部分自主品牌。

本田:i-MMD架构是双电机串并联主流技术的基础

本田i-MMD采取更电动化的双电机架构,动力性表现更佳。年,本田发布第一代i-MMD混动系统,电动化程度更高,属于串并联式P1P3双电机架构,由发动机、P1P3电机等组成,绕过了丰田的行星齿轮专利壁垒。经过若干年优化升级,i-MMD混动系统发动机热效率从38.9%提升至第四代的41.0%,但因为本田发动机是由燃油车改进而来,热效率仍低于大部分自主品牌混动发动机表现。本田i-MMD的优点,一方面是车型以电机驱动为主,不同驱动模式使发动机始终在高效区工作,燃油经济性表现媲美THS系统;另一方面是能量传递路径较短,机械效率较高,相较于丰田THS系统有更强的动力表现。但本田i-MMD的动力性能依赖电机功率,配备的kW和kW高功率电机成本部分抵消了混动系统简化节省的成本,所以并未具备成本优势。

本田热门混动车型矩阵也较为全面,售价普遍偏高。本田也拥有多款热门HEV、PHEV车型,例如HEV车型有皓影锐混动、CR-V锐混动等,PHEV车型有皓影ePHEV、CR-V锐混动e+等。自年起,随着采用双电机串并联混动架构的自主车型逐渐推出,本田产品面临着愈发激烈的市场竞争。

比亚迪:DM-i和DM-p双平台战略,高性价比领先PHEV市场

从第一代到第三代DM系统,节油和性能导向的徘徊。

年,搭载第一代DM技术的F3DM上市,将插电式混动系统正式带入了混动汽车的主流市场。第一代DM混动系统以节能为技术导向,使用双电机混联架构,即经典P1P3架构,配备1.0T发动机,实现综合工况油耗2.7L/km的成绩。这一技术理念拥有里程碑意义,之后在比亚迪DM-i混动系统中再次沿用。但第一代DM混动系统也有缺点,输出轴和主减速器之间采用链传动导致传动平稳性差;插混版比燃油版售价贵8万元,受制于成本采用功率较小的电机和发动机,导致动力表现较弱,百公里加速时间10.5s。年,搭载第二代DM技术的比亚迪秦上市。由于第一代动力性难以让消费者满意,第二代DM混动系统由节能转向性能导向,从P1P3构架改为基于双离合变速箱的P3P4并联架构,配备更大功率的发动机和电机,这一系统同样具有里程碑意义,就此成就了比亚迪的战略(5代表百公里加速5秒以内,4代表全时电四驱,2代表百公里油耗2升以内),为之后比亚迪DM-p混动系统打下坚实基础。第二代DM系统的优点是动力性好,其中比亚迪秦DM5.9秒破百,比亚迪唐DM4.9秒破百,将混动系统从只用节油的刻板印象中解脱出来;缺点则为燃油经济性下降,P3电机在部分工况效率较低。

年,搭载第三代DM技术的比亚迪唐上市。第三代DM插电式混合动力技术有三种组合,其中唐DM与宋DM搭载“P0+P3+P4”混动四驱架构,秦ProDM则采用“P0+P3”混动前驱架构,宋ProDM搭载“P0+P4”混动四驱架构。第三代DM技术相较于第二代,除了配备更强劲的P4电机外,一方面,在发动机前端P0位臵加入BSG电机,弥补馈电弱的缺点,且启停和驾驶平顺性增强;另一方面,通过整合电控系统减轻重量和减小体积。第三代DM动力性能进阶,比亚迪唐DM零百加速由4.9秒提升至4.3秒,同时实现了更好的经济性和整车品质,但高达6L/km的亏电油耗使得综合竞争力不足。

DM-p依然聚焦强劲动力,平顺性和NVH提升。DM-p混动系统在第三代DM系统基础上小幅升级,具有三擎四驱(即P0+P3+P4)和双擎四驱(即P0+P4)两种核心架构,主要变化为采用七速双离合变速器取代六速双离合变速器,优化发动机、进排气系统和链条等部位,着重提升了平顺性和NVH表现。而且,搭载DM-p的车型的续航里程普遍高于km,如唐DM-p纯电里程达到km,纯电模式下基本满足通勤需求。DM-p系统动力碾压大排量燃油车,零百加速可达4秒级别,例如搭载DM-p的汉DM零百加速为4.7秒,同时,自研电混系统进一步降低DM-p油耗,唐DM-p亏电油耗达6.5L/km。

DM-i以电为主,三大自研核心技术实现超低油耗。基于比亚迪在三电方面的深厚技术积累,DM-i混动系统沿用第一代DM系统的P1P3双电机串并联架构,是一套颠覆性的以电为主的自研混动技术,三大核心技术为:1)骁云发动机:包括主打经济性的1.5L插混专用发动机和兼顾高性能、覆盖C级车型的1.5Ti插混专用发动机,前者通过15.5:1超高压缩比、阿特金森循环、高效EGR废气再循环、超低摩擦技术、分体冷却技术和无轮系设计等多项技术优化,发布时实现了全球最高43.04%的理论热效率;后者也可实现40%以上的热效率。2)EHS电混系统:EHS电混系统高度集成化,相比第一代体积减少30%,重量减轻30%,采用扁线电机、油冷技术以及自主IGBT4.0技术,电机最高效率达97.5%,效率超过90%的区域(高效区)占比90.3%,电控综合效率达98.5%,使得电机更多在最佳效率区间运行。3)混动专用功率型刀片电池:单节电池电压达20V,电池包零部件减少35%,结构大大简化,且电池电量可根据车型和续航需求进行搭配。DM-i超级混动系统能够实现亏电油耗3.8L/km,零百加速超同级燃油车2-3秒,例如搭载Dm-i的秦PLUSDM-i零百加速达7.3秒。

DM-i混动车型极具性价比,友商难以效仿比亚迪供应链成本优势。从混动技术降本角度来看,DM-i混动系统采用的双电机DHT架构简化了轮系结构,且发动机和电机均只有1挡,比亚迪已经选择了成本相对较低的架构,但真正使比亚迪混动车型性价比与其他同级别燃油车和混动车拉开显著差距的是其强大的垂直供应链。比亚迪坚持自研自产自销电池、电机、电控等核心零部件,具备其他车企难以复制的供应链一体化能力,能够有效控制混动车型制造成本,随着规模效应显现,未来比亚迪混动车型价格有望率先实现燃油车同价。

比亚迪产品矩阵日益完善,混动车型覆盖各类别、各价格段。比亚迪王朝网和海洋网两大系列中均布局了混动车型。其中自年起,王朝网的秦、宋、唐、汉车型纷纷推出DM-i版本,价格分布于10-25万元区间,车型覆盖轿车、SUV和MPV;唐和汉车型分别推出DM-p版本,主打性能的DM-p定价偏高,价格位于30万元左右。海洋网的军舰系列都将搭载DM-i混合动力系统,年3月推出驱逐舰05后销量快速增长。根据年成都国际车展比亚迪发布会,年第四季度将正式上市驱逐舰07,未来还将推出巡洋舰05、巡洋舰07和登陆舰,车型将覆盖轿车、SUV和MPV。此外,公司旗下豪华子品牌腾势于年8月正式上市位于35-45万元区间的腾势D9,此前预售2个月获逾3万订单。随着公司混动车型矩阵日渐完善,产品已覆盖不同价格段及车型,将为不同细分市场的消费者提供更全面的选择,有助于公司插混产品保持强大竞争力。

比亚迪插混车型月销量突破8万辆,月销量占比超50%。市场对比亚迪年以来推出的DM-i混动车型作出了强烈反应,公司插混车型销量开启快速增长进程,年公司实现插混车型销量27.3万辆,年1-8月实现48.7万辆,其中年1月公司插混车型单月销量仅为0.5万辆,年8月单月销量已经突破9万辆,销量增长速度快于公司纯电车型。公司插混车型逐渐成长为与纯电车同等重要的业绩贡献者,插混车型占乘用车总销量比例从年1月的12.8%提升至年8月的52.5%。

长城:搭载两挡变速器的柠檬混动DHT动力性更优,产品矩阵相对完善

长城柠檬混动DHT类似i-MMD架构,创新两挡变速箱提升经济性和动力性。长城汽车于年开始布局混合动力技术,年曾发布搭载Pi4混动系统的WEYP8,Pi4的P0P4架构不利于优化发动机与电机之间的耦合效率,且动力源切换体验不佳。为从根源上解决问题,同年长城柠檬混动DHT系统立项,并于年12月正式发布。柠檬混动DHT系统是一套高度集成的油电混动系统,主要由1.5L/1.5T混动专用发动机、混动专用变速器(定轴式)、电机(发电机+驱动电机)、电机控制器和集成DCDC系统组成。这一套构架组成与本田i-MMD等品牌类似,最大的区别在于长城创造性地在机械直驱端加入一台两挡变速箱。两挡相较于一挡,一方面,解决了其他混动方案中发动机只能在高速区段介入运转的问题,对比i-MMD在近90km/h时才能介入,长城在时速40km/h时也可让发动机介入,使高扭矩输出范围更广,提升整车动力性和燃油经济性;另一方面,两挡变速器还能降低电机的性能需求,不同挡的不同传动比可减少电机的最大扭矩和最大功率。而且,长城也在通过快速迭代混动发动机来降低油耗,经过一轮轮自研升级,根据投资者互动平台信息,目前柠檬DHT系统1.5L混动发动机热效率最高达44%。总的来说,相较于比亚迪,长城柠檬DHT系统更加复杂;相较于类似架构的日系品牌,长城柠檬DHT系统在兼顾经济性的同时,更偏重系统性能。

两套动力架构及三套动力总成,全面覆盖多架构、多级别、多配臵和多场景需求。根据长城柠檬混动DHT发布会,长城柠檬混动DHT三套动力总成组合包1.5L+DHT、1.5T+DHT、1.5T+DHT+P4,能够覆盖kW到kW的动力选择,分别应用于A级、B级、C级PHEV架构车型。还兼顾HEV和PHEV两种架构,包括两驱HEV、两驱PHEV和四驱PHEV,HEV架构主打城市情景中的经济性,动力系统综合效率达43%~50%,在全工况下经济性和动力性均有优势。官方实测HEV架构下A级SUV综合油耗低至4.6L/km,B级SUV相较于同级别燃油车节油率达35~50%,零百加速约7.5秒;PHEV架构最长纯电理论续航为km,支持26分钟25%至80%的快充,节油表现、动力性能和续航里程均有较好表现。

柠檬平台:多架构并行,还将推出适用于越野品类的P2并联架构。长城柠檬平台采取多架构并行,横纵臵并举的混动技术路线,除了上述P1P3双电机混联架构的柠檬混动DHT外,还将推出纵臵P2单电机并联架构混动系统,搭配自主研发的3.0T高效发动机,将搭载在越野品类上。坦克平台:专注越野的坦克平台也推出P2并联架构的坦克混动系统。坦克平台更

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