新能源汽车之混动局

脱水研报 | 发布于2021-07-19

所谓的混动车,顾名思义,就是既能以汽油作能源又能以电力作能源的汽车。听起来是不是又一个行业风口?没错,就是!

一、混动定位:替代燃油,黄金15

2020年12月16日-18日,在中央经济工作会议中习主席发表重要讲话,内容包括做好碳达峰碳中和工作。提出我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和的总体发展目标。新能源汽车产业是实现该目标的重要环节,需要汽车低碳化多技术路线并行发展,混动技术在一定时期内仍是市场主力。

在《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中,明确指出到2035年,国内新能源汽车占总销量的20%、40%、50%以上;混动新车占传统能源乘用车的比例达50%、75%、100%以上;乘用车新车油耗分别达到4.6L/100km、3.2L/100km、2.0L/100km(WLTC)。未来15年内,混动技术将以降低油耗为目标快速发展,在燃油汽车中的渗透率将提升至100%。技术角度,PHEV和HEV两种形式将成为车企混动技术的主流方向。

新能源汽车之混动局

假设2025年-2035年汽车总销量维持在3,000万辆。根据路线图的规划要求,2020-2025年期间,新能源汽车销量年均增速达+34%、混动汽车销量年均增速达+117%。2020年PHEV和混动销量接近51万辆,2025年预计销量约为1,320万辆,具备26倍的成长空间。

2020年6月对《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》进行修订,进一步提高车企燃料消耗量标准,明确CAFC积分和NEV积分的计算和使用方法。通过积分可交易、超标处罚的两种方式鼓励车企向低油耗发展。从2017-2019年双积分的总量变化趋势看,CAFC燃油积分的下降趋势明显,而经历补贴退坡,2018-2020年NEV新能源积分并未大幅增长,预计2020年开始将产生积分缺口,部分发展缓慢的车企需要购买积分或受到惩罚。

新能源汽车之混动局

二、技术发展:多电机混联是主流,日系领先

(一)混动技术原理

传统的燃油车和纯电动汽车通常能量传递结构清晰,即从动力到传动再到输出。而混合动力将两种动力源(燃油发动机、电机)相耦合,通过串联、并联等方式形成新的能量传递方案。混动技术的出现提升能量使用效率、降低油耗。由于燃油发动机的热效率分布具备明显的差异,最高热效率在实际工况中较难满足,仅局限在中低转速和中高负荷区域内。当前主流的燃油发动机燃效在40%左右,实际工况中有60%的能量以热能或机械能形式损耗。混动技术的出现,主要缓解了低燃效下能量损耗的痛点,在热效率不佳的工况下切换至电力模式,减少热损耗、降低成本和油耗水平。

(二)混动技术分类

混动技术通常按照动力架构和电气化程度进行分类:1)动力架构:串联、并联、串并联(混联);2)电气化程度:油电混动(HEV)、插电混动(PHEV)。

串联混合动力指内燃机和电动机串联工作。串联架构下内燃机与电动机没有机械连接,通过电连接的动力联合形式。串联结构将发动机与车轮解耦,发动机通过发电机发电,再由电机驱动车轮。增程式混合动力即属于串联式架构,代表车型有理想ONE。

并联混合动力系统指内燃机和电机并联。并联混动中,内燃机和电机一般是机械耦合。并联结构下发动机与发电机可同时驱动车轮,实现动力源间的补充与配合。并联架构接近传统燃油车布局,相当于额外增加一套电驱动系统。

串并联也称为混联,是串联混动和并联混动的整合。除了保留发动机和电机可以单独驱动车辆的功能外,发动机和电机之间保持了串联关系,在特定工况下发动机可以驱动发电机给电机供电,车辆会根据当前行驶状态自动选择最合理的驱动方式。实现并联和串联切换的关键,就在于发动机M1和与M2进行机械耦合装置之间的离合器。离合器断开,就是串联模式;离合器接合,M1断开,就是并联模式。丰田THS、本田i-MMD、比亚迪DM4.0均是基于混联架构,适应复杂工况、提升混动性能。

根据电机摆放位置的不同,混动技术的特点也呈现出较大差异化。可以将混动架构分为P0、P1、P2、P2.5、P3、P4等布置方案。1)P0:位于发动机前段的皮带上;2)P1:位于发动机的曲轴;3)P2:位于发动机与变速箱中间靠近变速箱一侧;4)P2.5:位于变速箱内部;5)P3:位于变速箱后;6)P4:位于另一轴。不同的电机摆放位置影响了整体混动性能以及空间布局。早期车企采用单电机的方案较多,随技术能力的提升,利用多电机方案覆盖更多复杂工况和适配车型成为了主流。

新能源汽车之混动局

(三)国内主要混动车型

日系混动市占率超过50%,主流价位介于15-25万元。日系混动车型如卡罗拉等销量排名靠前,在A级轿车和SUV市场占据较高市场份额。理想ONE以及宝马5系插混销量全年也超过2万辆,在B级市场份额较高。由于混动系统比纯粹燃油系统所需零部件和技术更多,价格往往高出同级别燃油车4-5万元,当下主流混动车型价格介于15-25万元区间。

主流混动车型实测油耗在百公里4L,续航较难突破1000km由于工信部NEDC的测试仅有20分钟,且工况和速度单一,部分先电后油的混动车型测出的油耗水平较低。根据车主实测结果,在中途不充电的情况下主流混动车型百公里油耗在4L以上,比燃油车的实际油耗低20%-50%,综合续航里程较难突破1000km。

总结一下:随着国家对碳中和工作的重视,混动正在代替燃油。在市场空间方面,潜力巨大;

在国内的主要车型中,还是以日系为主,主流价位介于15-25万元。

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