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【天风汽车 崔琰团队】齿轮上的群落演替——“自主的共振”汽车零部件系列深度报告之变速器

琰究汽车  · 公众号  ·  · 2017-10-13 08:56

正文

报告发布日期:2016年11月24日




0 引言:从配角到主角



变速器作为动力总成的核心部件,整车厂一般会与固定的零部件供应商达成长期合作协议,以此来寻求稳定的产品和最低的成本;只要外购变速器不发生重大安全事故,这种配套关系应该会长期存在。这就像生物群落,不同物种依靠复杂的种间关系紧密依存。


我们参考对比国外汽车产业发展史,不管是欧系、美系、日系还是韩系车企,在崛起的同时都会培养自己固定的零部件供应商,因此也相应诞生出像博世、大陆、电装、德尔福、摩比斯等全球汽车零部件巨头。今年受小排量汽车购置税减半政策刺激,国内乘用车市场火热,自主品牌更是表现出色,以吉利、广汽、上汽、长安和长城为代表的自主品牌正在加速崛起。我们坚定相信自主品牌汽车的崛起,与外资一样,他们也会培养一批优质的零部件供应商,其中变速器作为核心部件将得到重点培育。优势群落逐步替代原生群落的过程称为演替,自主车企和自主零部件商携手从无到有、从劣到优的发展也形如这样的更新升级。


因此,我们写下这篇深度报告,在分析变速器技术路线的同时,也试图寻找有成为国际一流配套商潜质的自主变速器企业。


变速器是汽车动力总成的核心部件,自动代替手动是趋势。 发动机实际输出转矩变化范围较小,而变速器通过齿轮之间的配合实现扭矩的增大与减小,有效解决发动机输出扭矩与实际需求之间的矛盾。变速器分为手动挡(MT)与自动挡(AT、DCT与CVT);从国内汽车上牌数量数据来看,MT车型的市占率持续下滑,从2009年的53%下滑到2015年的44.6%,自动挡替代MT已经成为产业发展趋势。


日系车偏爱CVT,美系多为AT,欧系车AT与DCT共发展,国内变速器多技术路线共存。 日本自动变速器的配套比例在80%以上,尤其偏爱CVT;美国大型车居多, AT占比90%以上,档位增多趋势明显;欧洲消费者重驾驶操纵,AT与DCT表现强势。国内汽车自动变速器市场渗透率偏低,自主品牌汽车自动变速器渗透率不到20%;受合资车影响,国内自动变速器虽AT占比高,但多技术共发展。


AT:自动变速器中的老大哥,中高端市场中的绝对霸主。 不考虑整车自主生产,AT市场主要集中在日本爱信AW、加特可和德国采埃孚三家供应商。新型多档位AT(8AT)在液力变矩器的辅助下性能得到极大地提升,由于多档位AT比同款MT省油,换挡速度可媲美DCT,换挡舒适性也可与CVT比肩,因此其在高端车型中的优势和竞争力十足,中高端车型均陆续配套多档位AT,未来仍有进一步扩大市场份额的可能。低档位AT也获得长足发展,但考虑不同车系选择技术路线的不同,未来在中低端领域将受新型自动挡DCT与CVT的挑战。


DCT市场空间在中低端车型,干式或许能更好满足市场需求。 DCT采用双离合器+定轴齿轮组结构,可实现换挡无停滞,德国大众为其推广主力军。湿式DCT散热条件好,多用于大车型,在跑车领域具备一定的市场竞争力;但在中高端豪华车市场中,多档位AT的竞争力依然要强于湿式DCT。干式DCT效率高、重量轻、成本低,程序优化后之前的过热和失速等问题逐步得到解决;我们认为DCT更大的发挥空间应该在中低端汽车市场,干式DCT能够更好地满足市场需求。


CVT在中低端市场有望与AT和DCT构建三国演义。 日本的加特可和爱信AW两大CVT供应商基本上主导着全球CVT市场,而CVT的钢带则被博世与Luk等企业把控。CVT在中高端汽车领域逐步退出,中低端小排量家用领域未来将大有可为。国内汽车以小排量为主(2016前10月,乘用车1.6L排量以下汽车销量占比达73%),CVT未来增长空间大;国内自主品牌汽车大部分采购南京邦齐CVT,奇瑞CVT(万里扬收购)实现自主生产与开发,新客户拓展顺利,已经配套吉利和北汽等,未来增长看好。


混合动力变速器路线未统一,纯电动汽车多档变速器是趋势。 混合动力汽车基本上都可以CVT、DCT和AT变速器,由于各大车企的选择不同,技术路线尚未统一。对于纯电动汽车而言,配备二级减速器可降低电机性能的要求,同时提高8%左右的续航里程,提升整车整体性能,是纯电动汽车发展的必然趋势。特斯拉曾经考虑过二级变速器,但因为研发不达预期采用单级变速器,但是要达到特斯拉的性能要求就需要搭载更优质的电机和更多的电池;考虑到未来性能提升和成本降低,特斯拉仍有可能采用二级位变速器。


自主变速器品牌机会在自主车企,掘金千亿市场。 假设到2020年,国内汽车产销达3,300万辆,自动挡市占率达80%,则2020年自动挡的市场规模达到2,600亿元。合资车企已经培养成熟的固定供应商,自主变速器企业难以进入其配套体系;自主车企相对开放,自主变速器企业更容易进入其配套体系,而且自主车企自动挡渗透率可挖掘空间大(2015年自主品牌汽车MT占比80%,合资品牌汽车MT占比34%),为自主变速器企业提供机会。


投资建议: 通过借鉴国外变速器零部件巨头成功经验,我们认为两种企业将分享行业红利:1)获得整车配套资格的集成供应商,建议关注:【万里扬+双林股份】;2)为自动变速器配套齿轮等技术含量高的二级供应商,建议关注:【精锻科技+宁波高发】。


风险提示: 汽车行业产销低于预期,自动变速器替代进度低于预期。



1 变速器:汽车动力总成核心零部件 自动替代手动是趋势


1.1实现扭矩收放自如三大功能决定核心位置


变速器解决发动机输出扭矩与实际需求扭矩的矛盾。 汽车动力总成主要由发动机和变速器构成,发动机一旦被制造出来,其排量大小是不变的,可燃混合气的成分也基本不变,因此发动机输出的转矩变化范围较小;但是,汽车在起步和上坡时,一般需要的扭矩要比发动机直接输出的大很多,而在平坦的路面上高速行驶时,需要的扭矩甚至可以小于发动机直接输出扭矩。为了解决这些矛盾,变速器应运而生;变速器通过齿轮之间的配合实现扭矩的增大与减小,有效解决发动机输出扭矩与实际需求之间的矛盾。




变速器主要有三种功能:

1)通过变矩实现变速

2)实现倒车

3)中断动力传送


2.2手动挡逐渐势微自动代手动是趋势


按照是否需要手动操作换挡,变速器可分为手动变速和自动变速两类。 其中手动变速的变速器又分为手动变速器(MT)和自动离合变速器(AMT)两种,两者都采用齿轮传动的变速结构,其区别是MT有离合器踏板,而AMT无离合器踏板。AMT是在MT的基础上改进而来的,可以理解成电控的手动挡,当踩下刹车的时候,电脑会控制变速器断开离合器,因此不需要离合器踏板。

自动变速的变速器可分为自动变速器(AT)、双离合变速器(DCT)和无级变速器(CVT)。 AT、CVT与DCT这三种变速器都没有离合器踏板;AT可分为纯自动变速器和手自一体变速器,采用液力变矩器+齿轮变速的结构。DCT和CVT都是手自一体变速器,既可自动换挡也可手动换挡;其中,DCT采用纯齿轮变速结构,CVT采用液力变矩器+金属带变速的结构。





手动挡占比持续下滑,自动变速器多技术同发展。 从国内汽车上牌数量数据来看,MT车型的市占率持续下滑,从2009年的53%下滑到2015年的44.6%;MT占比下滑的主要原因在于:1)自动变速器技术已经成熟;2)自动变速器操作性优于MT;3)自动变速器更加适宜于城市路况驾驶。2015年AT、CVT、DCT的市占率分别为37.9%、9.3%、7.7%。




置换新车时变速器的选择倾向:自动变速器成为首选,CVT与DCT份额提升。 据汽车之家的汽车置换市场调研得知,72%的消费者会选择自动变速器置换车型;细分到自动变速器的选择,CVT和DCT在置换时的比例有所增加,分别达到17%与18%。




2 地域技术路线分析:日系CVT/美系AT/欧系AT与DCT


2.1日本汽车启停频繁自动变速器偏爱CVT


日本汽车自动变速器的配套比例在80%以上,尤其偏爱CVT。 日本自动变速器中CVT在数量上占据绝对优势,主要原因在于,CVT有利于提高燃效和更适应于城市交通拥堵导致的频繁启停情况。日系车中,排量为2.5L及以下的FF(发动机前置/前轮驱动)/4WD(基于FF)车型(含微车型)几乎均搭载CVT;其中,全球CVT龙头加特可为全部日产车型配套CVT;爱信AW生产的E-CVT(THS-II)为丰田等车企的混合动力车型配套,因此近年来日本的E-CVT配套量逐年增多。




2.2美国大型车居多 AT占绝对主流


AT占比90%以上,档位增多趋势明显。 与日本市场相同,美国也是自动变速器的主力市场;但与日本市场不同的是,美国以大型车居多,因此自动变速器以AT居多,CVT主要配套于通用乐驰(Spark)等极少数小型车,而通用和福特的HEV和PHEV车型则分别搭载自主生产的E-CVT。据Marklines统计,2011年美国本土汽车自动变速器渗透率为95.6%(AT占比达到90%以上),比2009年增0.7个百分点;美国汽车AT档位增多趋势明显,其中,6AT从2009年的29.1%激增至2011年的53.7%,4AT从28.4%减半至15.3%。




2.3欧洲消费者重驾驶操纵 AT与DCT表现佳


MT占比在50%左右,AT与DCT表现良好。 欧洲汽车消费者喜欢MT手动操纵带来的刺激感,同时对油耗也比较看重,因此一直以来欧洲的手动变速器的渗透率一直维持较高水平。自动变速器方面,欧洲D级和E级车型配套自动变速器的比例逐步增加,而且从CVT过渡到多档AT,我们预计CVT在欧洲仍将处于少数比例,8AT与9AT逐渐取代7AT,开始成为主流。除此之外,欧洲多数车企开始在中低端车领域开发DCT,德国大众继续保持技术领先。




2.4国内自动挡配套率低多技术路线共存


自主品牌汽车自动变速器匹配率低,未来将加速提升。 盖世汽车对2015年在售的394款主流车型变速器的统计表明,国内车型MT占比45%,AT占比34%,DCT与CVT占比分别为9%和8%,少量车型为AMT与电动变速器。其中,自主品牌MT配套车型占比达56%,AT占比仅为25%,其他变速器占比均低于10%;外资品牌车型整体以AT为主,占比达44%,MT占比为34%,DCT和CVT占比分别为12%和9%。值得注意的是,虽然自主品牌在车型数量上MT占比为56%,但销量占比却达到80%,说明自主品牌汽车自动挡车型销量并不多。随着自主品牌的加速崛起和自主变速器企业在自动变速器领域的突破,自主品牌汽车的自动变速器占比将越来越高。




受外资影响,自动变速器多技术共发展。 国内AT应用市场中,上汽通用、上汽大众、北京现代、一汽丰田和一汽大众是AT产销的主体,独立供应商以日本爱信和德国采埃孚为主。DCT的大户主要是一汽大众、上汽大众和长安福特三家公司,市场占比达95%以上,其余份额主要为广汽菲亚特和比亚迪。CVT主要以日系品牌为主(东风日产占比很大的市场份额),供应商主要是日本加特可(广州),其他还有丰田常熟、本田佛山、南京邦奇(主要配套自主车型)等。





3 AT:自动变速器中的老大哥中高端市场中的绝对霸主


3.1 AT多档位趋势加快供应商市场集中度较高


AT多档位化趋势加快,中低端市场份额发生微变。 AT全球市场的主要变化趋势有两个:1)AT升级多档位趋势明显,目前7AT、8AT和9AT均已在中高端汽车领域规模量产,同时本田、福特和通用均发表投放10AT的计划;2)中低端领域,AT市占率虽占优势,但CVT和DCT加快市场渗透,正蚕食AT在中低端领域的市场份额。

不考虑整车自主生产,供应商市场集中度相对较高。 具有代表性的供应商包括生产乘用车和轻型车专用AT的日本爱信AW与加特可、生产乘用车和轻/重型商用车AT的德国采埃孚、生产重型商用车AT的Allison。







3.2 AT结构解析:液力变矩器+行星齿轮组


AT=液力变矩器+变速机构。 世界最早的“可自动变速的变速器”就是AT,最早可追溯到100年前的T型车,但真正意义上的AT还是“液力变矩器+行星齿轮组”组合的出现。时至今日,AT还是保持着液力变矩器和其后方变速机构的基础性结构。




液力变矩器不仅仅是缓冲器,更可以将其看成一个无级变速器。 液力变矩器除了相当于缓冲器外,还可以实现变矩。由于液力变矩器是靠液压传动的机构,液力本身具备储能特性,工作时可以实现扭矩的放大;这其实在某种程度上可以把它视作一个可以瞬间工作、小齿比范围的无级变速器。





3.3新型AT:换挡不输DCT 舒适度不输CVT


传统AT过度依赖液力变矩器,以至于出现CVT和DCT。 传统AT由于技术和工艺的限值,难以增加太多档位,因此常见传统AT的档位一般少于MT的,即4MT普及时代对应着3AT,5MT普及对应着4AT的发展。在发动机扭矩范围不是很宽泛的年代中,要让4AT实现5MT甚至6MT的齿比范围就必须要让液力变矩器担任更多的任务,甚至起到用传动油传递动力的工况。这样设计的结果就造成了传统AT传动效率低,油耗高,加速满的缺点。随着动力总成工作效率提升的要求日益升高,矛盾越来越尖锐,矛盾的尖锐促使了CVT和DCT的出世。


新型AT变革实现多档位,在液力变矩器的辅助下性能得到极大地提升。 传统AT一直停滞在6档位,本世纪初,戴姆勒推出了7AT;后来,采埃孚推出8AT,并匹配大多数纵置宝马车型。从8AT开始,AT的性能得到全面的提升,完全可以做到比同款车MT省油。由于档位的增多,液力变矩器的变矩作用被弱化,更多的时候在担任缓冲器的作用;与此同时,极小的齿比落差和伺服机构的革新,使得多档位AT换挡速度直接与DCT媲美,舒适性不输CVT。



低档位AT油耗指标获得长足发展。 在AT不断实现多档位的同时,低端少档位AT也获得了长足的发展;在基于发动机技术的进步和伺服控制机构的提升,少档位AT在避免冲击的情况可以提升换挡速度和增加液力变矩器的锁止频率,从而实现高效运转,达到降低油耗的目的。例如,爱信配备在威驰和乐风RV等车型上的4AT综合油耗可以做到与5MT完全一样。


3.4 AT在高端车型中竞争力十足


在高端车型领域,AT有可能会进一步扩大市占率。 在中高端车型中,除了大众还在继续推广DCT外,其他汽车品牌几乎全部改用AT,其中包括之前尝试DCT的福特和沃尔沃等;同时,随着大众宣布放弃10速DSG的研发,其旗下的多数SUV和顶级豪华轿车奥迪A8等也开始采用AT。多档位AT在高端车型中的优势和竞争力十足,未来仍有进一步扩大市场份额的可能。




在中低端领域,DCT与CVT将与AT分庭抗礼。 虽然低档位AT性能得以提升,但考虑到不同车系选择技术路线的不同,不同车系在DCT、CVT和AT上均投入大量资金;在成本、性能、布置方式等多方权衡的情况下,DCT和CVT依然具备足够的竞争力与4AT、5AT或6AT分庭抗礼。从目前的竞争格局来看,未来AT在中低端车型中的市占率可能会进一步下降,最终与DCT和CVT形成三足鼎立局面。





4 DCT与CVT将大放异彩中低端将与AT达三足之势


4.1DCT :大众全力推广 中低端或将大有所为

4.1.1 DCT结构解析:双离合器+定轴齿轮组


DCT换挡可实现无停滞。 一般手动挡汽车换挡时,离合器在分离与结合之间存在动力传递中断的现象;为了消除换挡时的动力传递停滞现象,实现更快的平稳换挡,双离合变速器DCT应运而生。




双离合器是DCT的核心部件,市场集中度较高。 DCT基本是由双离合器和后续的换挡机构构成,其中双离合器是技术壁垒最高的零部件,目前主要被博格华纳和舍弗勒旗下的Luk所垄断。



4.1.2 DCT技术不断优化大众全力推广应用


DCT换挡快、更省油,德国大众为其推广主力军。 DCT采用四轴两组传动轴和两个离合器的构架,由于离合器是硬传动,因此DCT主打的宣传口号是:换挡快+传动效率高(省油)。大众在国内率先大力推广DCT,2007年3月,大众发布“中国动力总成技术”,计划将TSI(同时装载涡轮增压和机械增压,并采用分层燃烧的发动机)+DSG(DCT变速器大众自称)技术引入中国,实现本土化生产,TSI+DSG也自然而然成为大众旗下大众品牌和斯柯达的主要卖点。除此之外,福特推出自己的DCT,将其命名为Powershift;2011年3月份,长安福特新上市蒙迪欧2.0T版本就搭载进口的福特Powershift;沃尔沃2011款和2012款的S60和XC60均有配备DCT。




DCT问题属于软件问题,需要时间来优化解决。 很多人认为,DCT的抖动、过热和失速是结构性缺陷,这些问题其实出在控制系统,更准确的说是控制软件。从DCT的保有量来看,出问题的比例其实并不高,符合一个新兴变速器的正常范畴;大众近年来一直在优化其DSG变速器,是国内推广DCT的主力军,目前大众天津和大连变速器基地主要生产大众DSG,大连基地年产销在100万套左右,天津基地2016年产能开始释放,未来具备180万套的产能潜力。我们认为随着时间和技术的积累,不断发现问题,不断优化算法,DCT的这些问题终将会得到解决。


4.1.3 DCT市场在中低端干式或许更符合发展需要


湿式DCT多用于大车型,干式DCT用于小车型。 从工作原理和基本构造上,干式双离合与湿式双离合并没有本质上的差别;不同之处在于双离合摩擦片的冷却方式:湿式DCT的两组离合器在一个密封的油槽中,通过浸泡着离合器片的变速器油吸收热量,而干式DCT的摩擦片则没有密封油槽,需要通过风冷散热。一般来讲,湿式DCT因具备良好的散热效果,可以承载较大的动力传递,也能更好地适应较为激烈的驾驶环境,因此在一些发动机功率和扭矩输出较大的车型往往配备湿式DCT。干式DCT少了液力系统,结构简单,成本降低,燃油经济性也有所提高,多用于小扭矩动力传递,适用于小车型。




湿式DCT在跑车领域具备竞争力,豪华车领域依然弱于多档位AT。 由于双离合变速器换挡速度快,动力衔接几乎没有中断,这在很多追求加速性能表现的车型上获得认可。湿式DCT在超级跑车上得到比较广泛的应用,例如,法拉利已经全面使用双离合变速器替代之前助推的序列式变速器,保时捷跑车系列、日产GT-R、迈凯轮MP-4、甚至布加迪威航都采用的是双离合变速器。我们认为湿式DCT在超豪华跑车这个细分领域具备一定的市场竞争力;但在中高端豪华车市场中,多档位AT的竞争力依然要强于湿式DCT。




DCT市场空间在中低端车型,干式或许能更好满足市场需求。 考虑到双离合变速器自身特点以及AT的发展,我们认为DCT更大的发挥空间应该在中低端汽车市场。干式与湿式相比,最大的优势是效率高、重量轻、成本低,这些特性符合中低端车型的设计诉求,也符合轻量化、低能耗、发动机小型化的发展趋势。而且限于成本要求,中低端车型尚不可能全面普及8AT(或以上),这就让干式DCT的竞争优势凸显出来。干式DCT换挡速度快、操纵感强、油耗低等特性突出,与主流的6AT相比具备一定的性价比优势。

大众DSG国产化进程加快。 大众在中国的业务约占整个大众全球汽车产量的30%,面对国内汽车市场竞争越加激烈,大众率先实行变速器国产化。2010年5月,大众投资1.7亿欧元的大众汽车自动变速器(大连)有限公司投产,由此拉开了大众动力总成国产化的序幕。2014年,大众汽车自动变速器(天津)有限公司成立,投资额达10亿欧元,主要生产DQ380、DQ500和DL382系列变速器。




4.1.4自主品牌加强技术储备后期发展值得期待


12家自主整车厂与博格华纳成立合资公司,解决DCT核心零部件技术短缺问题。 2009年3月,国家发改委牵头成立博格华纳联合传动系统有限公司;合资公司由博格华纳(中国)投资有限公司(66%)和中发联投资有限公司(34%)设立。中发联投资有限公司由一汽、上汽、东风、长安、奇瑞、华晨、江淮、长丰、吉利、广汽、北汽、天海、长城12家整车企业组成。合资公司大连工厂于2011年4月开始正式投产,设计产能50万套,首批优先为上汽和一汽供货;合资公司的成立缓解自主品牌DCT核心零部件技术短缺问题,同时也为自主品牌整车厂积累一定的技术经验。

自主品牌整车厂陆续开始上市DCT车型。 近年来,自主乘用车陆续开始上市搭载DCT的车型。其中,上汽集团MG、荣威两大品牌已经多款车型匹配;比亚迪几乎已经是全系自动挡均搭载DCT;广汽逐步将DCT普及于旗下各级别车型;奇瑞观致3开始采用DCT,艾瑞泽7后推车型也将配套;长安逸动、CS35、致尚XT等车型也陆续换装DCT;吉利帝豪GS搭载DCT车型也开始开售。




自主品牌DCT技术近年来得到了快速发展,得到了政府和整车企业的重点关注。 主要原因在于:1)DCT与其他自动变速器不同,传承了部分的MT技术,是在手动变速器基础上开发的,70%的手动变速器生产能力都可以利用,比较适合MT生产基础雄厚的中国。2)与AT相比,AT国外发展70余年,产品档位提升速度快,工艺投入较大,专利壁垒比较高,DCT属于新型自动变速器,与国外的技术差距相对较小,市场相对开放;3)大众重点在国内推行DSG国产化,基础配套体系较为健全。


4.2CVT :中低端市场有望与AT和DCT构建三国演义

4.2.1 日本加特可与爱信AW主导全球CVT市场


第三方供应商掌握更大的市场份额。 日本的加特可和爱信AW两大CVT供应商主导着全球CVT市场,德国采埃孚虽然是混合动力变速器的供应商,但并不生产CVT。整车自主生产方面,日系整车厂本田、富士重工、大发全部自主生产,三菱、日产和铃木不进行自主生产(均由加特可供应);美系的福特和欧系的戴姆勒和奥迪自主生产,其他车企均由爱信和加特可供应。




4.2.2 CVT结构解析:两个滑轮+一条金属带


ECU通过控制V型槽宽窄,进而实现变速。 CVT无级变速器的主要部件是两个滑轮和一条金属带,金属带套在两个滑轮上。滑轮由两块轮盘组成,这两片轮盘中间的凹槽形成一个V形,其中一边的轮盘由液压控制机构控制。



钢带是核心零部件,被博世和Luk等企业把控。 钢带是CVT的核心部件,直接关系到动力的传输稳定性,目前博世占据全球CVT钢带60%的市场份额,钢带设计寿命高达30万公里;舍弗勒旗下Luk也占有一定的市场空间。除此之外,日产、斯巴鲁等主机厂和加特可等一级供应商也会自产部分钢带。电子控制系统供应商有大陆汽车电子以及联合汽车电子。




4.2.3 CVT优点与缺点针锋相对


CVT独特的结构特性决定了其优点与缺点是针锋相对的,具体来看:

CVT主要优点有:

1)换挡顺滑

2)油耗低

3)更好的爬坡性能

4)成本低

5)适用于城市街道




CVT的主要缺点几乎都是优点的伴随者:

1)换挡速度慢,驾驶操作性差

2)在重型车中限制使用

3)限制发动机的输出功率和扭矩

4.2.4高端领域逐步退出中低端家用领域大有可为


配套车企的一进一出说明CVT市场在中低端家用领域。 在CVT阵营里有两个非常重要却方向相反的标志性事件:1)奥迪Multitronic退出CVT,转投DCT或AT;2)丰田、本田重新启用CVT,并且将其作为下一步最主要的变速器;尤其是本田,几乎涵盖了从小型车到B级车、从小型SUV到紧凑型SUV的大部分领域,普及度直逼日产,俨然已成为除了日产外的第二大CVT支持者;有了丰田、本田的加盟,再结合斯巴鲁、三菱等固有支持者,CVT的阵营可谓不降反增。上述的一系列变化表明CVT在逐步退出高端汽车市场的同时,正在加快中低端市场的渗透。




4.2.5日系占国内CVT半壁江山自主品牌表现 优秀


日系掌控国内CVT市场,自主品牌表现抢眼。 在国内装配CVT的乘用车市场中,大约60%为国内厂商直接供应,其余40%则依赖国外进口。国内市场上的CVT变速器又可分为四大板块,主流的CVT变速器是加特可7CVT和8CVT两个系列,为日系汽车品牌配套;德国舍弗勒集团和奥迪研发生产的Multitronic CVT变速器装备于奥迪车型,但目前已经逐步退出市场;丰田所用的CVT来自丰田和爱信进口;自主品牌企业中只有奇瑞实现自主开发(变速器业务被万里扬收购),其他车企基本是采购南京邦奇的CVT产品。



5 新能源汽车:综合性能的提升依然离不开变速器


5.1“限购城市牌照+购置补贴”驱动新能源汽车爆发式增长


新能源汽车爆发式增长,2020年产销有望达到260万辆。 2016年1-9月,在克服查骗补和补贴政策推迟落地等利空因素,新能源汽车累计生产35.5万辆,同比增长77.9%。我们认为随着充电基础设施的完善,新能源汽车支持政策的继续执行以及用车费用低等因素的推动下,新能源汽车将继续保持高增长,2020年全年产销有望接近260万辆。




5.2 混合动力:技术路线“百花齐放 百家争鸣”

混合动力汽车基本上都可以CVT、DCT和AT变速器,与传统内燃机变速器不同的是,混合动力在选择变速器的时候主要要考虑一下几点问题: 1)如何有效地将电机与内燃机的输出动力进行合理耦合;2)由于多了电机及其扭矩传送机构,如何合理有效地将多余的零部件装载在有限的空间内;3)在保证性能的前提下,如何更好地降低设计成本与生产成本。 由于各大车企解决以上问题的方式不同,目前混合动力汽车变速器的技术路线呈现多样化。




5.2.1CVT :混合动力汽车应用最多

CVT逐步成为量产混合动力汽车车型应最多的传动方案。 CVT的速比可以在一定范围内实现连续变化,若用于混合动力汽车传动,可以根据整车的状态,灵活地调整发动机工作点,使发动机工作在燃油效率高的工况下,提高整车的综合性能。




基于CVT的混合动力汽车关键技术主要集中在动力总成的协调与控制。 其中包括发动机与电机输出转矩如何进行耦合,动力如何分配以实现高效的传动,CVT的速比与夹紧力如何调整,多种工作模式间切换时如何保证模式切换的平顺性,整车控制算法如何实现多目标优化等。

基于CVT的混合动力汽车动力系统常见的构成方案有以下三种:

1)分轴四驱方案: 内燃机驱动前桥(或后桥),电动驱动另一个桥。

2)纵置后驱方案: 发动机纵置同轴并联ISG电机,经CVT驱动后桥。




3)横置前驱方案: 发动机横置前驱是大多数轿车的动力总成布置形式,为实现该方案,CVT需要取消液力变矩器,以此来节省出一定的空间。如果能够在CVT的主动轮上集成驱动电机,则可以较好的实现低速纯电动,同时电机转矩经过变矩,电动性能更好,但是对CVT的改动较大。

从国内外应用开发状况来看,CVT自动变速器和驱动电机正在朝着一体化方向发展,即电机与变速器成为一个整体,比较典型的方案就是丰田THS-C系统总成。

丰田E-CVT由一套行星齿轮构成。 丰田混合动力汽车搭载的E-CVT是通过一套行星齿轮实现无级变速的;其中,丰田E-CVT是由外齿圈(连接2号电机和输出轴)和行星齿轮架(连接发动机)和太阳齿轮(连接1号电机)组成。其电机的动力传递流为:2号电机—外齿圈—输出轴;内燃机的动力传递流为:发动机—行星组—外齿圈—输出轴。




控制MG1与MG2这两个电机的转速就可以实现无级变速。 E-CVT其实就是一套行星齿轮减速机构,并没有CVT中的链条或钢带,也没有AT的液力变矩器。因为行星齿轮组的巧妙特性,发动机、车轮、电动机能够实时连接在一起运转而又能互不干扰,所以不需要离合器。在E-CVT这种特定结构里面由于存在两个电机,在不同的工况下,只要控制MG1与MG2这两个电机的不同转速就能使外齿圈上获得的发动机动力无极变化,从而汽车达到无极变速。




5.2.2DCT :自身结构特点更加适应于混合动力

基于DCT的性能特点,其适应于混合动力汽车,并且具备以下优势:

1)降低动力总成的复杂度和传动系的成本

2)符合取消发动机怠速的要求

3)电机布置更加灵活

4)换挡动力性与燃油经济性二者可兼得

鉴于DCT应用于混合动力汽车的独特优势,各大汽车厂商先后提出多种技术方案。我们按照主电机与DCT的位置关系,DCT混合动力汽车可分为3大类,共6种构型方案:

1)主电机DCT后布置方案: BSG+主电机DCT后布置方案,ISG+主电机DCT 后布置方案;




2)主电机DCT前布置方案: BSG+主电机DCT 前布置方案,单电机DCT 前布置方案;




3)主电机DCT内部改造方案: BSG+DCT 奇数轴电机双电机结构,BSG+DCT 奇偶数轴电机三电机方案。




短期看主驱动前后置方案可行性高,长期看好集合程度高的BSG+DC奇数轴电机双电机结构。 BSG与主驱动电机前、后置结构的工程化改动最小,短期内具有较高的可行性,比亚迪插电混合动力秦与唐都是采用主驱动电机后驱动方案。而从长远来看,集成化是混合动力总成发展的主要趋势,BSG+DC奇数轴电机双电机结构作为高度集成化的混合动力DCT方案,其奇数轴电机即可单独,也可配合发动机介入双离合变速器的换挡过程,进一步实现双离合变速器的协调控制应该是DCT混合动力汽车的主要发展趋势。




5.2.3AT :采埃孚在8AT领域技术领先

混合动力AT的典型代表就是采埃孚(ZF)的ZF-8HP变速器,代表车型为宝马5系插电混合动力汽车。 这款变速器通过将电动机放置于液力变矩器后方,并加入湿式启动离合器(HCC)实现电动动力的传动;相比变矩器而言,HCC的质量惯性矩更小,尤其符合运动车型的高扭矩要求。由于电动机位于液力变矩器后方,所以在电动机驱动的工况下短接了液力变矩器和发动机,然后通过液体冷却式离合器锁止速比实现电动驱动。这样的架构是目前插电式混合动力车型较为主流的配置方式,典型车型为宝马5系插电混合动力汽车。

ZF-8HP与传统6AT大小相当,油耗可降低6%。 ZF-8HP的体积并没有比传统6AT大,这是得益于采用线控换挡方式,(取消自由轮),同时引入了轴向平行链条式机油泵。在结构上,ZF利用5个换挡元件和4个行星齿轮实现了8个档位速比变化。由于HCC的加入,大大降低了液力变矩器的作用,从而可减少更多原件和独立控制机构,降低重量和油耗(比上一代6AT油耗降低6%)。




上汽通过自主研发,研发出EDU GEN1的2档自动变速器,目前已经在荣威E550等车型量产配套。

上汽PHEV自主研发2档自动变速器。 上汽EDU GEN1是一款拥有完全自主知识产权的2AT变速器,是上汽插电式混合动力整车最核心的零部件;该系统自主研发,在软件和硬件上均有创新,可实现8种工作模式,基本覆盖日常用车需求。





5.3 纯电动汽车需要多档变速器 自主品牌面临较大挑战


5.3.1 特斯拉被迫采用单级 未来可能配二级变速器

变速器质量不稳定,特斯拉被迫放弃“180kW电机+2档变速器+60kWh”方案,改用大电机与大电池。 特斯拉的第一个车型Roadster的最初设计是“180kW电机+2档变速器+60kWh”,后因变速器生产质量的问题,被迫采用了第二种方案。第二种方案采取的是“240kW电机+80kWh”,电池成本提升30%多。如果说多级变速器匹配成功,可以在保持现有续航里程的前提下,大幅度降低生产成本,而且可以提升产品的整体性能。

特斯拉异步电机特性目前可以不配多级变速器。 特斯拉电机特性曲线,一开始是等扭矩输出,之后是等功率输出,再过一点功率就会以某种凹曲线形式缓慢下降。一般巡航的速度区间,42-72mph,也就是68-116公里/时,功率曲线基本平坦的,此段区扭矩随转速升高而下降,此时通过变速器提高档位,降低发动机转速,发动机扭矩上升的因素和减速比下降的因素彼此抵消,达不到增加输出的目的。




未来特斯拉仍可能配备二级变速器。 特斯拉Model S P85在加速阶段表现优秀,但在中后段加速却频输对手。究其原因,问题就在于特斯拉匹配单级变速器,当速度拉升到高速,电机不能回到最佳扭矩输出区间,再加速动力被大幅削弱。考虑到特斯拉豪华轿跑的市场定位,为了提升整车的驾驶性能、提升续航里程,特斯拉未来仍有可能配备二级变速器。

采用永磁电机的纯电动汽车对变速器的需求更强烈。 因为电机在额定转速以上的弱磁控制方式的不同,异步只要降低转子励磁电流就可以了,永磁需要提供去磁电流,对异步效率很小影响而后者对效率的影响就会很大,所以永磁电机不能用弱磁拓展很大的工作范围,必须用变速器来匹配。

5.3.2 纯电动汽车搭载多档变速器是大势所趋


国内在售纯电动汽车基本采用固定齿轮比变速器。 目前,国内纯电动汽车没有配备多级变速器的主要原因在于:1)电动机低速下,甚至零转速下也可以输出很大的转矩,这表明没有离合器和变速器的条件下,汽车也可以正常工作;2)变速器整体研发体系落后于发达国家,体系研发能力弱,而且对于自动变速器的认识不够;3)新能源汽车补贴政策让大量小企业生产电动汽车,补贴退坡也促使厂家急于出车抢补贴,无心研发纯电动汽车变速器。




纯电动汽车配备二级变速器是未来的发展趋势。 据《自动变速器技术国内外发展现状和趋势》的实验结果,配备二级减速器的纯电动汽车相对一级变速器的优势明显:1)降低电机性能要求,电机扭矩仅为一级变速器的58%;2)实际二氧化碳的排放量降低7%;3)续航里程提升8%。纯电动汽车搭载二级变速器的额外成本,可以通过降低电机要求和减少电池用量来得到弥补,同时可以提升整车性能,因此我们认为纯电动汽车搭载二级变速器是未来发展的趋势。



6 思考:自主变速器企业如何在国外技术封锁下实现崛起?


6.1 以史为鉴:获得整车配套是自动变速器崛起的核心

获得整车配套是自动变速器崛起的必然条件。 自动变速器的发展需要基础产业链的支撑和企业自身研发能力的支持,但最为关键的是获得稳定的订单,生产出来的产品需要车型来配套,以此不断优化产品性能。参考国外三大独立变速器供应商(爱信AW、加特可和采埃孚),其均与整车厂保持紧密的联系,有的供应商甚至直接由整车厂控股或参股;其中,爱信AW与加特可前身为整车厂变速器部门,独立后均由整车厂控股;采埃孚则与宝马、奔驰、沃尔沃等整车厂形成紧密合作关系,宝马搭载的所有AT几乎均由采埃孚配套。




6.2 自主车企变速器市场空间更大

自主变速器品牌进入合资汽车配套体系难度较大。 汽车是一个比较成熟的产业,欧系、美系、日系和韩系车企在崛起的时候都会培养自己固定的供应商。外资车企国产化进行合资建厂后,其变速器等核心零部件供应商一般会跟随来国内以独资或合资的方式建厂生产,相互之间合作紧密,而且变速器数据核心部件,只要质量稳定,不出严重安全事故,车企很难会更换供应商,因此自主变速器供应商进入合资汽车配套体系难度系数比较大。




自主变速器品牌机会在自主车企市场。 自主车企与合资车企相比相对开放,自主变速器供应商更容易进入其配套体系。2015年,自主品牌手动挡占比明显过高,达到80%(合资品牌汽车MT市占率达到34%);AT、CVT、DCT分别为11.3%、3.7%、2.9%。与合资品牌车型相比,自主车企自动变速器的市场渗透率还很低(自主约20%,合资约为65%),自主自动变速器企业可发挥空间更大。




自主变速器供应商还需自主品牌来养。 参考国外汽车产业发展史,主流车企在快速发展的同时会培养自己固定的变速器供应商;外资车企国产合资建厂后,对应的配套变速器供应商一般会跟随主机厂在国内独资或合资建厂,双方合作更加密切,自主变速器短期难以进入合资配套体系。自主汽车品牌正处于上升阶段,其中吉利、广汽、长安、长城、上汽等品牌表现尤为抢眼;我们认为在自主品牌崛起的同时,国内会出现1-2家行业领军性质的自主变速器集成供应商;届时,自主变速器虽然在高端自动变速器达不到国际顶尖,但在产品质量和稳定性上将满足合资品牌需求,加上本土的成本和服务优势,将逐步打开合资品牌市场。


6.3 自主品牌规划产能达490万台 增长将超行业整体表现

国内自主品牌现有产能约为100万台,规划产能490万台:

1)在AT市场中: 国内自主品牌主要有哈尔滨东安、湖南吉盛、华泰欧意德、山东盛瑞传动等,其现有产能分别为5万、10万、10万、10万,规划产能总计为175万。除了盛瑞传动可生产8AT外,其他三家厂商的产品多集中于6AT和5AT,但是产品依然与国际及合资品牌厂商存在一定差距。

2)在DCT市场中: 自主品牌主要有上汽、一汽、重庆青山(长安)、安徽星瑞(江淮)、比亚迪、广汽乘用车、长城汽车等厂商;除了上汽与比亚迪已经形成投产形成一定产能,其他几家基本还停留在研发规划阶段。国内自主品牌DCT现有产能达到35万台,规划产能达到90万台。

3)在CVT市场中: 国内奇瑞精机、江麓容大、北汽动力总成是现在和未来主要的生产商,其中奇瑞精机与江麓容大已经正式投产上市,目前国内整体产能达到20万台,规划产能达到175万台。

4)在AMT市场方面: 重庆青山、上汽变速器和湖南中德是现有的纯中资厂商,整体产能达到12万台,规划产能达到50万台。




2020年国内自动变速器市场有望达到2,600亿元。 2015年国内自动变速器市场渗透率为55.4%,而北美与日本自动变速器的市占率已经达到90%。假设2020年,国内汽车产销达到3,300万辆,自动变速器的市场占有率达到80%,则自动变速器的总需求超过2,600万台;如果平均一台自动变速器价格为1万元,则2020年的市场规模达到2,600亿元。

国内自主品牌变速器增长将高于行业增速。 国内自动变速器现有产能规模约为100万台,假设自主品牌产能达产率为70%,年产销达到70万台,仅占国内自动变速器市场的5%。我们假设到2020年自主乘用车销量占比达60%(2016年1-9月占比为42%),销量接近2,000万辆,自动挡变速器市场渗透率达60%,其中自主变速器企业配套占比80%,则自主品牌汽车2020年对自动变速器需求接近1,200万台,自主变速器企业的配套量接近1,000万辆。假设自动变速器单价1万元,到2020年自主自动变速器的市场规模达到1000亿元,2015年到2020年的年均复合增长率则接近70%,业绩增长高于行业整体增速。



7 投资分析


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