首页 > 新闻中心 > 行业洞察

精铸航天品牌
赶超世界先进

新能源汽车变速箱行业深度研究报告

398 打印
2019.10.11

报告来源:中银国际;分析师:朱朋 

公众号-未来智库-整理

近年来新能源汽车销量高速增长,人们普遍担心自动变速箱的发展前景。我们针对传统、普混及新能源汽车的变速箱进行了详细分析,总体来看,新能源汽车仍然需要变速箱,市场空间依然巨大。我们预计变速箱整体需求仍将快速增长,总体产能供给充裕,利好万里扬等优势供应商,齿轮及油泵等领 域逐步突破,未来发展看好。

  • 新能源汽车仍然需要变速箱。新能源汽车分为插混(串联、并联、混联 等)、纯电动及燃料电池等,其中串联、纯电动、燃料电池目前多采用 单级减速器,未来能耗要求提升,或发展为多级减速器;并联多采用现 有自动变速箱进行改造或使用电驱动桥;混联多采用专用混动变速箱。总体来看,新能源汽车仍然需要变速箱,市场空间依然巨大。

  • 变速箱需求快速增长。变速箱需求由汽车销量及结构决定,在双积分、 五阶段油耗等政策推动下,预计弱混、强混、新能源占比大幅提升。结 合近年销量占比及车企技术路线,我们预计 2025 年自动变速箱、专用 混动变速箱、纯电动变速箱销量分布为 1888 万、360 万和437万台,较 2018 年分别增长 16.3%、1145.7%、454.9%。

  • 产能供给充裕,利好优势供应商。2020 年国内自动变速箱产能预计将超 过 2223 万,且改装为并联混动变速箱较为容易,加上专用混动变速箱 总产能将超过 100 万台,因此传统及新能源变速箱总体产能充裕,技术 能力较强、配套关系紧密的变速箱供应商有望受益。AT 领域爱信合资 广汽、吉利并扩建产能,DCT 领域以车企自建为主,CVT 领域万里扬积 极拓展吉利等客户,具有较好的发展机会。

  • 传统 CVT、混动并联及混联、纯电动多级减速器发展前景较好。综合市 场空间及增长速度来看,传统 CVT 变速箱、混动并联及混联变速箱市场 空间均超过百亿且增速较快,纯电动多级减速器有望实现从无到有的突 破,均具有较好发展前景,相关供应商及产业链有望大幅受益。

  • 齿轮及油泵等领域逐步取得突破。国内自动变速箱产业起步晚销量低, 配套尚不成熟,核心零部件主要为博世、舍弗勒等国际巨头所掌控。近 年来国内双环传动、德尔股份等在齿轮轴系、变速箱油泵等领域逐步取 得突破,未来有望受益于零部件国产化及自动变速箱渗透率提升。

报告内容:

新能源汽车还需要变速箱吗

汽车分类

汽车按照动力来源形式可以分为传统汽车、普通混合动力汽车和新能源汽车。传统汽车主要以内燃 机驱动。混合动力汽车是指由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆,按照是否外 接充电可划分为一般混合动力(Hybrid)、插电式混合动力(Plug-In)。新能源汽车是指采用新型动力系 统,完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车,包括插电式混合动力(含增程式)、纯电动和燃料电池等。

根据混合度(即电功率比例)的高低,混合动力汽车可以分为微混、弱混和强混等不同类型。不同 公司定义不同,目前尚无统一标准。一般来说,微混主要有 12V 启停,弱混主要有 48V 混动,而强 混包括常见的并联、串联及混联(含功率分流)等。不同混动系统的特性比较如下。

根据电机布置的位置,混动系统又可以分为P0/P1/P2/P3/P4等不同形式。

1)P0 电机置于发动机皮带轮系端,皮带驱动 BSG 电机,主要应用于 12V 启停及 48V 微混系统;2) P1 电机置于变速箱之前,安装在发动机曲轴上,在 K0 离合器之前,主要应用于 12V 启停及 48V 微混 系统;3)P2 电机置于变速箱的输入端,在 K0 离合器之后,主要应用于并联混动系统;4)P3 电机 置于变速箱的输出端,与发动机分享同一根轴,同源输出,主要应用于并联混动系统;5)P4 电机 置于变速箱之后,与发动机的输出轴分离,一般是驱动无动力的轮子,主要应用于并联混动系统。

下面分别介绍 12V 启停、48V 弱混、强混、插混、纯电动车、燃料电池汽车的分类与构成。

1)12V 启停混动

发动机启停(Stop-Start)系统就是在车辆行驶过程中临时停车(例如等红灯)的时候自动熄火,当 需要继续前进的时候,自动重启发动机的一套系统。发动机启停作为混合动力车的入门技术,由于 成本较低且有一定节能减排效果,目前应用较为广泛。

发动机启停系统主要有三种形式:

a)分离式起动机/发电机启停系统,这种系统的起动机和发电机是分开设计的,起动机为发动机启 动提供所需的功率,而发电机则为起动机提供电能。

b)集成起动机/发电机启停系统,这种系统集成的起动机/发电机是一个通过永磁体内转子和单齿定 子来激励的同步电机,能将驱动单元集成到混合动力传动系统中。

c)马自达智能启停系统,马自达 i-stop 技术主要通过在气缸内进行燃油直喷,以燃油燃烧产生的膨 胀力来重启发动机,发动机上的传统启动机在发动机启动时起到辅助作用。

2)48V 混动系统

48V 混动系统可以看成 12V 启停系统的升级版,主要由 48V 启动电机、锂离子电池组、用于 48V 与 12V电压之间转化的电压控制器(DC/DC)以及相应的控制模块组成。

根据电机布置的位置,48V 系统也可以分为 P0(BSG)、P1/P2/P3(ISG)、以及 P4(Real Axle Drive) 等不同形式。

相比传统 12V 系统,48V 混动系统由于电池电压输出升高,降低了线路损耗,同时电压的升高也可以 有效改善起停电机、空调压缩机、冷却水泵等系统的工作时间,让发动机在停车状态最大限度不参 与工作;其次是 48V 的电压更能满足锂电池快速实现能量回收的要求,而回收的能量可用于辅助驱 动等,降低发动机负载,从而实现降油耗和排放的作用。

3)强混汽车

目前强混车型的类型比较多,按传动系构型可分为串联式、并联式、混联式等三种。

a)串联式,最接近于纯电系统,配置的发动机仅用于推动发电机发电而不直接参与驱动汽车。系统 输出动力等于电动机输出动力。代表车型有日产Note(参数|图片) 等。

b)并联式,以发动机为主,电动机为辅,系统输出动力等于发动机与电动机输出动力之和。按照电 机位置可以分为 P2/3/4等不同类型。代表车型有现代索纳塔(参数|图片)混动版。

c)混联式(串并联),电动机和发动机都能单独驱动汽车。由于系统中配置有独立发电机,因而系 统输出动力大于发动机与电动机输出动力之和。

混联主要有两种形式,一种是分路式结构(功率分流),以行星排齿轮和双电机等作为传动机构, 代表车型有丰田Prius(参数|图片);另一种是开关式结构,以离合器和双电机进行动力切换,代表车型有本田雅 阁混动。

4)插混车型

插混分类与强混类似,也包括串联式(增程式)、并联式、混联式等三种,主要区别是插混车型可以充电,并且电池系统的带电量更高,纯电行驶里程更长。

a)串联式,也就是增程式混合动力,代表车型有广汽传祺(参数|图片) GA5(参数|图片) PHEV。

b)并联式,包括 P2/3/4 等多种形式,代表车型有大众途观 L 插电混动版、吉利帝豪 GL PHEV、长城 Wey P8 等。

c)混联式(串并联),同样包括分路式及开关式两种,分路式结构(功率分流)代表车型有通用凯 迪拉克 CT6 插混版,开关式结构代表车型有上汽荣威 eRX5。

5)纯电动车

纯电动车指的是完全由动力电池提供电力驱动的电动车,其驱动系统与串联式混动类似。

6)燃料电池汽车

我们可以将燃料电池系统视为发动机或增程器,燃料电池汽车的架构类似于串联式混合动力,有插电式或不插电等不同形式。

变速箱结构

1)传统汽车变速器

传统变速箱作为协调发动机转速和车轮实际行驶速度的变速装置,用于发挥发动机的最佳性能。具 体来说,由于发动机的合理转速区间较窄(一般在 1000-4000rpm 左右),转速过低则无法输出转矩, 而一旦发动机转速过高则会处于一种低效的工作状态,所以在行驶时,燃油车需要通过换挡来调整 减速比,从而使转速保持在合理的工作区间。

按操纵方式分类,传统变速箱可以分为手动变速器和自动变速器(含半自动变速器)两大类。按照 结构和原理的不同,自动变速器可以分为四种形式:液力自动变速器(AT)、无级变速器(CVT)、双 离合变速器(DCT)、机械式自动变速器(AMT)。

2)普通混动汽车

普混汽车中,弱混汽车一般是在原有发动机和变速箱基础上加装12V 或 48V 混动系统,其变速箱与 传统汽车变速箱基本一致,但大都配置的是自动变速箱。对于 12V 启停汽车而言,装配 12V 启停系 统的汽车与传统汽车在变速箱上并无差别。对于 48V 微混汽车而言,装配 P0/1/4 方案的变速箱与传 统汽车没有差别,装配 P2/3 方案的变速箱或需要略作改动,但大体结构仍与传统汽车变速箱相同。

而强混及新能源汽车的变速箱和传统汽车略有不同,按照混动和纯电等不同动力形式进行划分,车 型和结构不同,变速箱差异较大。

a)串联式

串联式混合动力系统最接近于纯电系统,发动机仅用于推动发电机发电而不直接参与驱动汽车,大 都无需变速箱,一般仅在电机输出端配置单级减速器,部分会与电机或电机控制器集成为二合一或 三合一驱动系统,未来或采用多挡变速箱。

b)并联式

按照电机位置,并联式混动有 P2/3/4等不同构型。对于 P2 结构而言,混动变速箱与传统自动变速箱 差别较小;对于 P3 结构,部分将电机集成在变速箱内部,结构改动较大。

而对于 P4 结构,一般称为电驱动桥,变速箱结构与串联式结构类似。部分车型 P4 结构与 P2 结构结 合,前驱仍包含 P2 并联混动变速箱,如长城 Wey P8等。

长城 WEY P8及长安 CS75 PHEV 应用了舍弗勒的 P4 结构电驱动桥,其中使用了两挡变速箱。

c)混联式

混联式变速机构与传统变速箱差异较大,主要有两种形式,一种是分路式结构(功率分流),以行星排齿轮和双电机等作为传动机构,另一种是开关式结构,以离合器和双电机进行动力切换。

丰田 THS 混动系统的 E-CVT 变速箱属于分路式结构(功率分流),结构非常简单,仅仅由MG1 发电 机、MG2 驱动电机、行星齿轮系统、动力控制单元 PCU 等组成,具有平顺性好、传动效率高、结构 简单、体积小等优点,是全球应用最为广泛的混动变速箱之一。

本田 i-MMD 混联变速箱属于开关式结构,主要由发电机、驱动电机、离合器及动力控制单元 PCU 等 构成,具有纯电模式、串联混动、并联混动三种模式,在结构简单的同时,还能保持高效动力输出 和极低的油耗。

3)新能源汽车

对于插混汽车,增程式混动的变速系统与串联式混动类似,目前大都采用单级减速器,未来或采用2 挡或多挡变速箱;并联式及混联式插混与强混系统类似,均需要特定的变速箱。对于纯电动汽车,变速系统与增程式(串联式)混动系统类似。目前全球主流纯电动汽车均采用电机匹配单级减速器的架构,未来或采用2 挡或多挡变速箱。

对于燃料电池汽车,其驱动系统构造类似于串联式混合动力,一般采用单级减速器,未来或采用2 挡或多挡变速箱。

综上所述,对于混动及纯电动汽车,纯电动及串联式混动需要单级减速器或多挡变速箱,并联式混 动变速箱与传统自动变速箱类似,而混联式等则需要专用混动变速箱。

混动及纯电动变速箱发展趋势

1)混动汽车—强混以混联居多,插混以并联为主

对于微混及弱混等车型,变速箱与燃油车基本相同,其发展趋势是自动变速箱渗透率持续提升。对 于强混及插混等车型,变速箱与传统车辆或有较大区别,技术路线包括并联、串联及混联等,不同 构架下的优缺点及变速箱要求比较如下表。

考虑动力性、经济性、成本、技术难度、布置等因素,在强混领域,混联式专用混动变速箱具有成 本较低、燃油经济性好等优点,有望得到广泛应用;而在插混领域,并联技术具有开发难度低、与 现有驱动体系兼容性好等优点,有望大范围推广。

从 2017 年到 2019 年 6 月乘联会销量数据来看,强混系统中,混联(包括分路式和开关式)占据了绝 大多数;而插混系统中并联占比最大,其次是混联,串联式(增程式)混动占比均较小。主要车企 强混及插混技术路线如下表。

强混系统中,功率分流占据主导地位,丰田等功率分流技术壁垒较高,产品价格较低,占据了普混 的主导地位。未来丰田或将 THS 系统出售给国内车企,有望维持强混的主导地位。

插混系统中,采用并联系统的车企较多,如大众、比亚迪等。在新能源汽车双积分政策的引导下, 各大合资车企纷纷引入插混车型,其中日系丰田、美系通用、福特等以功率分流为主,德系大众、 标致雪铁龙、韩系现代等以并联为主,日系本田以混联为主。随着这些合资车企插混车型的上市及 推广,未来插混车型有望呈现并联为主、混联及功率分流等多种技术路线齐头并进的局面。

另外按照对原有车型改变的程度,混动变速箱还可以分为附加式(Add-on)及专用式(DHT)两种。

附加式(Add-On)混合动力系统指的是基于现有传统发动机动力总成,把电动机安装到动力传输线 路的合适位置,构成的混合动力系统。目前比较多的是将电动机加装在变速器输入轴上,电动机与 发动机之间加入一个切换离合器,实现并联混合动力系统(P2)。

这种结构要尽量减少对原动力总成的改变,利用现有的批量变速器产品,从而降低开发新产品费用。附加式混动系统的结构比较复杂,适合小批量混合动力或者高端汽车。由于自动变速器变化较小, 这类变速器产品可以放在传统自动变速器分析里。

与附加式对应的是专用混合动力变速器(DHT,Dedicated Hybrid Transmission),指的是通过集成一个 或多个电动机到变速器中形成带电动机的自动变速器系统,加上发动机输入后即可实现混合动力驱 动的功能。较为典型的 DHT 有丰田 THS 系统、荣威 EDU 系统、本田 i-MMD 混动系统等。

区分附加式与专业混动变速器的关键在于去掉电动机后变速器能否正常工作。附加式混动系统前期性能、成本、空间等优化较好。

专用混动变速器具有空间和质量等优势。由于电动机驱动可以帮助发动机工作在效率较高的区域, 因此混动变速箱的挡位数可以适当减少,同时对整车的油耗影响很小。专用混合动力变速器挡位数 比附加式混合动力挡位数少,其结构也就相对简单,需要空间也比较少,同时可以实现减重。下图 比较了一个传统 8AT 的空间和一个 5AT 专用混合动力变速器所需空间。

专用混动变速器前期开发成本较高。虽然专用混合动力变速器相对可以简单,但前期开发成本较高, 如果产量不能达到一定水平时,较高的研发成本摊销将导致最终成本比利用现有的自动变速器实现 附加式混合动力系统的成本高。只有达到一定产量时,开发专用混合动力变速器才具有经济性。下 图比较了传统 8AT 的成本与用于专用混合动力的 5AT-DHT 成本比较。以 8AT 年产 20 万台为 100%基准, 只有当 5AT-DHT产量超过 8.1 万台时,其成本才能降低到 8AT 大批量生产的水平。

由于开发全新的混合动力系统开发成本较高,因此在混合动力市场有限的情况下,汽车厂以及变速 器公司倾向于选择在已有的自动变速器批量产品上做尽量少的改动,加入电动机实现附加式(Add-On) 混合动力系统。由于增加了一整套电驱动系统,动力总成比较复杂且价格昂贵,因此整车价格偏高, 普及率较低。目前应用附加式混动系统的主要有大众等,主要技术路线为并联。

随着混合动力系统的市场继续扩大,开发新型专用混合动力变速器从性价比角度考虑就是一个好的 途径和时机。目前丰田、本田、通用、上汽等均有开发专用混动变速箱,主要技术路线为混联。

从时间维度来看,附加式混动系统投入小见效快,短期有望占据主流;随着混动汽车销量的增加, 专用混动变速器优势更加突出,长期看普及率或将上升。

2)纯电动—集成化是发展趋势,多挡渗透率有望提升

集成化。随着新能源汽车技术的不断发展,零部件集成化设计已经成为必然趋势。通过集成化设计, 一方面可以减少简化主机厂的装配,提高产品合格率和安装维护效率;另一方面还可以减少连接线 等部件,达到轻量化、降低成本等目的。

在电驱动技术方面,集成化也是发展趋势,包括“二合一(电机+减速器)”方案,代表车型是雪佛兰 Bolt;以及“三合一(电机+减速器+电机控制器)”方案,代表车型是特斯拉系列。

综合来看,目前大多数企业只能做到“二合一”的电驱动总成方案,但预计未来在能耗要求提升、 降本等因素推动下,三合一电驱动总成方案将成为主流。

多挡化。目前全球主流纯电动汽车大都采用电机匹配单级减速器的架构,但随着能耗等要求的提升, 未来纯电动汽车有望逐步采用多挡变速箱。

由于电机的工作范围较广(一般在 0-15000rpm)。在低转速下也可以输出很大的转矩,因此没有变 速箱电动汽车也可以照常运行。从结构上来说,单级减速器不需要换挡机构、同步器和离合器,结 构相对简单且容易实现,因此应用广泛,目前主流纯电动车均采用单级减速器方案。

但单级减速器依然存在着不足。单一传动比通常无法同时兼顾纯电动乘用车的动力性和经济性,行 驶过程中驱动电机多数情况下无法处于高效率工作点,尤其是在最高或最低车速以及低负荷条件下, 驱动电机效率一般会降至 60-70%以下,严重浪费了电能而减少续驶里程。此外在车辆高速行驶时, 电动机需要保持极高的转速,对噪音控制和续航里程方面都不利。

解决的办法就是使用两挡或多挡变速箱。如果使用多级减速器,可以增加速比范围,并可以根据不 同工况进行速比的改变,就可以在车辆起步时拥有更好的加速水平,并且在高速时降低发动机的转 速,从而降低噪音和电能的消耗。

目前市场上主流单挡电桥为了综合性能,速比大多数选择了8-10 区间。而舍弗勒两挡电桥通过 1 挡 选用大速比 14.8,2 挡选用小速比 5.05,兼顾了加速性和最高车速等两方面的需求。舍弗勒公司数据 表明,使用两挡电驱动桥的电动汽车在动力性和经济性上更有优势,在动力总成不变的情况下,采 用两挡电桥比采用一挡电桥的电耗可以降低6.3%,电池容量可以减少 8%,续航里程增加 6.4%,同 时可以采用功率更小、转速更低的电机和控制器。

纯电动多挡变速箱成本增加但收益明显。相比于单级减速器,使用两挡变速箱的成本增加约 2000-3000 元,但有较好的综合收益:一方面电耗降低 5%-10%,同等续航里程要求下,可以减少约 8%电池装 机量,以单车 50 度电及度电成本 1000 元计算,可以节省电池成本约 4000 元;另一方面电机最高转 速及功率要求下降,同样可以降低电机及控制器成本。因此纯电动汽车采用多挡变速箱具有较好的 综合收益。

2019 年 7 月 9 日,工信部发布关于《〈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〉 修正案(征求意见稿)》,对于纯电动汽车,续航里程的积分因子减小 50%,同时设置了范围较宽(0.5-1.5)的电耗调整系数,有助于鼓励车企发展低电耗的纯电动车。

随着未来新能源汽车积分与电耗水平挂钩,车企为了获得更高的新能源汽车积分,必然努力提高整 车电耗水平,而采用多挡变速器成本增加但收益明显,未来有望得以广泛应用。

变速箱供需分析

汽车销量及结构

双积分等政策保障新能源汽车高速发展

在国务院发布的《中国制造 2025》以及工信部、国家发展改革委及科技部三部委联合发布的《汽车 产业中长期发展规划》中对 2020 年之后我国的汽车节能与新能源的发展目标提出了明确要求:到 2020 年,新车平均燃料消耗量乘用车降到 5.0 升/百公里、节能型汽车燃料消耗量降到 4.5 升/百公里以下; 到 2025 年,新车平均燃料消耗量乘用车降到 4.0 升/百公里。绿色发展水平大幅提高,到 2020 年,新 能源汽车年产销达到 200 万辆,到 2025 年,新能源汽车占汽车产销 20%以上。

工信部发布的《〈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〉修正案(征求意见 稿)》,提出 2021-2023 年的新能源汽车积分比例要求分别为 14%、16%、18%,并对 2021 年及以后 新能源积分标准和车型技术要求进行了修订。积分要求确定加上单车积分值大幅下降,将保障新能 源汽车持续快速发展。

根据中汽协数据,2018 年国内新能源汽车销量占比为 4.5%。在双积分等政策推动下,我们预计 2025 年国内新能源乘用车占比有望提升至 15%-20%左右。在过去几年的新能源乘用车销量结构里,纯电动一直占据主导位置,2015-2018年占比维持在 71%-81%。

随着电池成本下降、排放标准加严,纯电动占比预计将小幅提升,我们预计2025 年占比约 80%。

五阶段油耗法规提升混动需求

传统汽车销量结构主要受到油耗法规的影响。2019 年 1 月,工信部发布《 乘用车燃料消耗量评价方 法及指标(征求意见稿)》,提出实现2025 年乘用车油耗平均 4.0L/100km目标不变,五阶段目标值 及限值将基于 WLTP 重新确定,并在 2021 年一次性完成从 NEDC 向 WLTC 的过渡。以标准车型 1415kg 计算, 2025 年油耗要求将达到 4.6L/100km(WLTC 工况)。

在四阶段油耗法规的执行过程中,国内乘用车行业整体油耗快速降低,但主要得益于新能源汽车在 油耗计算中的巨大优势,传统汽车油耗还是保持较高水平,真实油耗降幅远低于计入新能源后的油 耗降幅。

双积分政策鼓励低油耗车型,有望推动强混等技术发展。考虑到油耗降低的难度及近年进展情况, 我们认为在油耗法规趋严的情况下,强混及 48V 等将得到快速发展。此外《〈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〉修正案(征求意见稿)》为了扭转传统乘用车油耗降幅较 低的局面,通过新能源汽车积分目标降低 80%等手段,突出了对于低油耗车型的扶持。

降低油耗可以从提高热动能量转换效率、降低能量传输过程损失、减少辅助系统能量消耗、减少车 辆行驶所需能量等四个方面入手,具体措施包括涡轮增压技术、48V 混动、轻量化等。低油耗车型的 门槛较高,预计需要多项技术的结合。从成本及节油效果的角度考虑,48V、强混等技术的效费比较 高,未来有望大幅推广。

综合上述分析,考虑到国内乘用车油耗现状及降低趋势,我们认为2025 年乘用车销量结构中,混动 占比有望大幅提升,48V 弱混或将增长至 30%以上,强混占比或将提升至 10%以上,新能源汽车中插 混占比约 3-4%,纯电动占比约 12-16%。

变速箱需求分析

从变速箱角度来看, 12V 微混、48V 弱混与传统汽车的变速箱基本类似,可以归为一类进行考虑,混 动及纯电动归为另外一类进行分析。

1)传统变速箱

随着汽车的逐渐普及,人们对汽车的要求已经由从无到有过渡到对舒适性等要求的提升,因此自动变速箱的渗透率近年来快速提升,2019 年上半年国内制造乘用车自动挡销量占比已达到 66.0%。随着消费升级的趋势不断延续,以及乘用车价格中枢的不断提升,预计自动变速箱渗透率将持续提升,2025 年有望达到 80-90%,接近美日等发达国家水平。

AT、DCT、CVT 各有优点。自动变速箱有 AT/CVT/DCT/AMT 等不同的技术路线,从技术特点来看,高 挡位 AT 具有油耗低、换挡快等优点,缺点是成本较高;中低挡位 AT 具有稳定性好、舒适性佳等优 点,缺点是油耗及成本较高;DCT 优点是燃油经济性好,但质量稳定性稍有欠缺;CVT 油耗低、平 顺性好,但扭矩范围受限。

从近几年技术发展及变速器的应用范围来看,高端乘用车对于性能和稳定性要求较高,因此新型多 挡位 AT 凭借出色的性能占据了大部分市场份额,并在逐渐下探。除了大众集团以外,其他品牌已几 乎全面改用 AT,包括之前曾经尝试过双离合的福特、沃尔沃等等。

在中低端乘用车领域,整车企业需要对成本、性能等多方权衡,CVT、DCT 与 AT 等三分天下。CVT 具有换挡平顺性好、油耗低等优点,与家用车需求较为匹配,其扭矩容量也在逐步提高,在中小型 乘用车领域应用越来越广泛。

在世界范围来看,从搭载的品牌数量来看,AT 仍是当今世界的主流,特别在北美地区占据绝对的统 治地位;DCT 在欧洲占有较强的优势,并正在中国快速发展;CVT 主要在日系及自主品牌中得到应 用,近年来美系通用福特也加入 CVT 阵营。

从整体趋势看,在自动变速箱领域, AT、CVT、DCT 各有优势,有望继续三分天下,共同分享市场。

中小排量乘用车销量占比高,CVT 有望快速发展。根据中汽协数据,1.6L 及以下排量乘用车销量占比 近年来一直保持在 67%以上,购置税优惠政策实施时占比提升至 70%以上。根据乘联会数据,2018 年 A0 级轿车、SUV、MPV 销量占比分别为 4%、9%、3%,A 级轿车、SUV、MPV 销量占比分别为 32%、 27%、3%,A0 及 A 级销量占比合计高达 78%,是国内乘用车的绝对销售主力。

随着技术逐步进步,如万里扬 CVT25/28扭矩适用范围已提升至 250/280Nm,基本可以满足 1.6L 及以下 排量乘用车、A0 及 A 级乘用车需求。而 CVT 具有油耗较低、平顺性好、成本较低等优点,较为适用 于家用乘用车需求,随着国内产能供给的不断提升,CVT 渗透率有望加速提升。

根据乘联会数据,2015 年 MT、AT、CVT、DCT、AMT 销量占比分别为 44.60%、37.90%、9.30%、7.70%、0.40%。

在消费升级的趋势下,预计未来 MT 占比将快速下降,AT、CVT、DCT 占据自动挡主要份额。我们预计 2025 年 MT、AT、CVT、DCT、AMT 占比分别为 15%、30%、27%、27%、1%。

2)混动及纯电动变速箱

我们选取了 2018 年国内乘用车销量前 20 家乘用车企,合计市场份额达 82.6%,具有较强的代表性。我们分析了各自的强混及插混技术路线, 具体类型统计如下表。

从技术路线来看,并联和混联是主流技术路线。根据车企的2018 年销量及技术路线,我们进行了汇 总分析,并联技术路线占据主流,高达 55.8%;功率分流其次,占比为 24.3%;串并联 12.9%,其它 占比 7.1%。

车企的技术路线延续性交强,假设各大车企均大力发展强混及插电汽车,未来强混及插混车型的结 构预计与上述占比类似。我们预计以 P2 为代表的并联结构有望占据主流,以丰田为代表的功率分流 有望以成熟的技术占据较大市场,串并联、串联等有望占据一席之地。

从销量表现来看,强混主流是分路式混联(功率分流),插混主流是并联式。根据 2017 年以来乘联 会销量数据,我们对强混和插混分别进行分析,结论如下:

1)在强混领域,分路式混联(功率分流)技术路线占据绝对主流,但销量占比有所下降,开关式混 联占比逐步提升,并联及串联占比较小,预计未来混联主导的趋势还将延续。

2)在插混领域,并联销量占比最高且不断上升,而开关式混联则有所下降,分路式混联(功率分流) 有所上升,串联占比较小。随着丰田、通用等新车推出,分路式混联(功率分流)占比有望提升, 而并联依然占据主导地位。

根据上述分析,我们大致预测了 2025 年不同车型的占比情况,传统(含 12V 启停及 48V 弱混,自动 变速箱渗透率大幅提升至 85%左右)、强混、插混、纯电动乘用车的销量占比分别约70%、12%、4%、 14%。我们以 2025 年乘用车销量预测 3000 万辆为基准,可以计算出不同车型的销量情况。

按照上表数据,我们可以大致计算出 2025 年自动变速箱需求情况,其中假设强混及插混并联变速箱 与传统自动变速箱比例类似,强混与插混串联与纯电动类似。

我们可以看到,2025 年自动变速箱预计仍将占据较大市场,合计销量约 1888 万台,而分路式混联(功 率分流)、开关式混联、纯电动多级变速器等也将快速增长,销量将分别达到 276 万、84 万和 131 万台。

变速箱供应分析

传统自动变速箱

乘用车手动变速箱结构相对简单,制造难度较低,因此大部分整车厂都有手动变速箱制造能力,只 有少数销量较低及新兴整车企业没有自给能力。自动变速箱情况则略有不同,除丰田、大众、通用 等大型汽车集团有能力进行内部开发和生产外,多数中小整车厂家的自动变速箱均需要外部采购。

目前国内自动变速箱供应主要有车企自产、供应商外购两种渠道。目前国内具有自动变速箱生产基 地的有大众、通用、福特、菲亚特、现代等。独立供应商主要有日本爱信(Aisin)、德国采埃孚(ZF)、 德国格特拉克(Getrag)等及其在中国设立的合资企业,国内供应商包括万里扬、邦奇(银亿收购)、DSI(双林收购)等。

1)AT 领域,产品技术成熟应用广泛,主要的供应商包括车企(通用、福特、丰田、现代、奔驰等), 第三方供应商主要有爱信、采埃孚、现代派沃泰,国内主要有盛瑞传动、双林 DSI、东安三菱等。

目前国内主要 AT 企业总产能已达到 746 万台,加上在建产能投产后,2020 年预计将达到 847 万台。

2)CVT 领域,主要以日系品牌为主,近年来美系通用、福特也纷纷加大应用,主要供应商包括车企(日产、本田、丰田、通用),第三方供应商主要有万里扬、邦奇等。

目前国内主要 CVT 企业总产能已达到 534 万台,加上在建产能投产后,2020 年将超过 612 万台。

3)DCT 领域,主要以德系及自主品牌为主,车企方面大众、上汽、长城、广汽、吉利、长安、比亚 迪、江淮等内部供应,第三方供应商主要有格特拉克、上汽变速器等。

目前国内主要 DCT 企业总产能已达到 679 万台,加上在建产能投产后,2020 年将达到 729 万台。

此外 AMT 产品在商用车领域应用广泛,但在乘用车领域相对小众,主要供应商包括马瑞利、爱信等。

综合上述供给情况来看,主流 AT、CVT、DCT 企业产能 2020 年分别为 847、612、729 万,总体年产能 超过 2223 万台,基本可以满足后续需求,因此技术能力较好、配套客户较多的供应商有望受益。

混动变速箱

12V 及 48V 等弱混车型的变速箱大都与传统自动变速箱类似,或加以简单改造,因此供给情况与传统 自动变速箱类似。

强混及插混有并联、混联、串联等不同形式,混动变速箱供应情况也有较大差别。从整体供给情况 来看,混动变速箱领域,并联由原有自动变速箱产能改造较为容易,大众、万里扬等已有产品量产, 上汽变募投扩产;分路式混联(功率分流)变速箱方面,国内有科力远佛山投产 10 万产能,丰田等 目前以进口为主,未来或将国产;开关式混联变速箱方面,本田、上汽大都自给自足,且在国内均 有产能投放。

1)并联混动系统,一般变速箱和传统自动变速箱类似,或对变速箱进行部分修改,相应供应商主要 为原有自动变速箱供应商,如爱信、采埃孚、格特拉克、万里扬、上汽变等。

2)分路式混联(功率分流)系统,主要有丰田、通用、福特等车企使用,第三方供应商主要有科力 远,此外丰田或对外供应 THS 系统。国内科力远 CHS 佛山工厂 2019 年 6 月正式投产,初期年产能 10 万台/套,总规划 100 万台/套。

3)开关式混联系统,主要有本田、上汽、广汽等车企使用,目前较少第三方供应商。本田双电机混 合动力系统自动变速箱 2018 年 9 月在广东省佛山市投产,年产能 15 万台。上汽变 2017 年增发募资 扩产,其中 EDU 三期新增 7JPH 扩能项目,计划形成 6 万台混合动力 EDU Gen1 变速器的生产能力, 混合动力 EDU Gen2 项目计划形成 18 万台混合动力 EDU Gen2 变速器(改为并联模式)的生产能力。

4)串联(含纯电动)系统,一般使用的单级减速器技术难度较低,多为企业自制或部分外购,产能 供给充足。近来较多企业采用二合一(电机+减速器)、三合一(电机+减速器+电机控制器)等集成 方案,部分为企业自制,部分由德尔福、博世等企业供应。多级变速器供应商主要有舍弗勒、GKN、 格特拉克、万里扬等。

目前混动变速箱尚处于早期快速发展阶段,产能供给已超过100 万台(含部分规划),预计可以满 足相关需求。混动变速箱技术难度较高且技术路线多样,因此技术能力强及产品符合未来发展趋势 的供应商有望受益。

市场格局及配套

传统自动变速箱配套

传统自动变速箱配套主要有车企自产、供应商外购两种渠道。从世界范围来看,丰田、大众、通用 等大型汽车集团有能力进行内部开发和生产,因此在自动变速箱供应方面大都不存在问题。

合资品牌以自产变速箱为主。对于国内合资企业而言,大部分外资母公司技术实力强,具有独立研 发制造自动变速箱的技术能力,且在国内设立变速箱工厂,如丰田、通用、日产、大众等。部分企 业需要采购外部变速箱,如宝马、PSA 等。

自主品牌以自研制造 DCT 及外购变速箱为主。近年来实力较强的自主品牌车企大力投入 DCT 等研发 制造,目前比亚迪、上汽、长城等量产车型上应用较多。此外,自主品牌车企多以采购 AT(爱信、 现代派沃泰)、CVT(万里扬、邦奇)、DCT(格特拉克)为主。

综合来看,国内传统车的自动变速箱配套情况如下表。

从变速箱企业角度来看,1)AT 领域,爱信、采埃孚、上汽通用、长安福特、现代派沃泰配套份额 较高;2)CVT 领域,Jatco、丰田(常熟)零部件、邦奇、万里扬配套份额较高;3)DCT 领域,大众 变速器、格特拉克、上汽变配套份额较高。

从车企角度来看,日系丰田、本田、日产以CVT 为主,德系大众以 DCT 为主,美系通用、福特以 AT 为主,国产品牌以 DCT、CVT、AT 为主。

从自动变速箱的配套关系来看,AT 领域爱信与广汽吉利合资建厂,未来对于国内 AT 厂商将有较大 冲击。DCT 领域以车企自制为主,第三方主要有格特拉克。CVT 领域万里扬配套奇瑞、吉利、比亚 迪等国内主流车企,发展前景较好。

混动变速箱配套

12V 及 48V 等弱混车型的变速箱大都与传统自动变速箱类似,因此配套情况与传统自动变速箱类似。强混及插混有并联、混联、串联等不同形式,混动变速箱供应情况也有较大差别。

1)并联混动系统,P2/3 并联变速箱和传统自动变速箱较为类似,或进行部分修改,相应供应商主要 为原有自动变速箱供应商。P4 并联变速器方面,目前有舍弗勒配套长城、长安等 SUV 车型。

2)分路式混联(功率分流)系统,主要以车企自制供给为主,主要有丰田、通用、福特等使用,第 三方供应商主要有科力远,和吉利汽车等有部分合作,但尚未大规模批量配套。此外丰田或对外供 应 THS 系统,客户包括广汽、吉利等自主车企。

3)开关式混联系统,一般自制供给为主,主要有本田、上汽、广汽等车企自制使用,目前较少外供。

4)串联及纯电动系统,单级减速器技术门槛较低,市场格局较为分散,国外供应商有博格华纳、博 世、采埃孚、格特拉克等国际巨头,国内有精进电机、万里扬等。多级变速器目前应用较少,舍弗 勒、吉凯恩等开发了两挡减速器,未来有望应用于纯电动车上。万里扬基于 CVT 技术开发的纯电动 车用无级变速器 ECVT,目前已在奇瑞某车型上装车实验,未来有望大量推广应用。

从混动变速箱配套关系来看,并联式大都以原有自动变速箱配套体系为主,国内万里扬配套奇瑞等 实现量产,未来有望配套吉利、比亚迪等国内主流车企,发展前景较好。分路式混联(功率分流) 以丰田等自供为主,未来有望向广汽、吉利等供应,相关产业链有望受益。开关式混联以本田、上 汽自供为主。串联(含纯电动)配套关系较为分散,两级及无极变速器技术门槛较高,未来有望推 广,万里扬等有望受益。

变速箱产业链

传统自动变速箱产业链

自动变速箱的产业链主要有上游的齿轮、液力变矩器、差速器等零部件,中游的变速箱供应商,下 游的整车企业构成。

1)AT/液力自动变速箱

AT 变速箱的主要零部件包括液力变矩器、行星齿轮机构、电磁阀板、控制模块等,目前大部分都需 要博世、大陆等国际巨头供应,双环传动、天海传动、德尔股份、圣龙股份等在齿轮、油泵等领域 取得突破。

国内主要的 AT 变速箱供应商为爱信、采埃孚、通用、福特等。近年来爱信、采埃孚等纷纷在国内新 建 AT 产能,齿轮、油泵等零部件的国产化有望带动相关企业发展。

2)DCT/双离合自动变速箱

DCT 变速箱的主要零部件包括双离合器模块、液压控制模块、齿轮、电磁阀板、控制器等,目前双 离合器模块有博格华纳和 Luk 提供,双环传动、精锻科技、德尔股份、圣龙股份、江苏金润等在齿 轮、油泵、液压控制模块等领域部分国产。

国内主要的 DCT 变速箱供应商为大众、格特拉克、上汽变、长城等。近年来大众、长城等扩张 DCT 产能,精锻科技、双环传动、德尔股份等零部件供应商有望受益。

3)CVT/无极自动变速箱

CVT 变速箱的主要零部件包括液力变矩器/离合器、钢带、差速器、电磁阀、控制器等,其中钢带、 钢链由博世/舍弗勒等提供,液力变矩器由爱信、EXEDY 等提供,电磁阀、控制器等由大陆、博世等 提供,国内供应商仅在齿轮、油泵、壳体等领域实现国产。

国内 CVT 供应商主要有 Jatco、万里扬、邦奇等。万里扬等产能扩张加客户拓展,发展速度较快,短 期齿轮、油泵等供应链有望受益,长期看随着产销量增长,部分核心部件国产化有望取得突破。

由于国内自动变速箱产业发展较晚,目前产销规模普遍较小,难以培育成熟的供应链,因此自动变 速箱的核心零部件,如 DCT 的双离合器模块、AT 的液力变矩器、CVT 的钢带/钢链等,多由博格华纳、 舍弗勒、博世等国外巨头所把控,国产化尚需时日。

但在变速箱国产化降本、国内自动变速箱厂上量的推动下,国内已有双环传动、精锻科技、德尔股 份、圣龙股份等公司进入国内外自动变速箱供应链,配套变速箱齿轮、油泵等产品,未来有望持续 受益于零部件国产化及自动变渗透率提升。

混动及纯电动变速箱产业链

对于 12V 启停汽车而言,装配 12V 启停系统的汽车与传统汽车在变速箱上并无差别。

12V 启停系统构成较为简单,主要包括 AGM 蓄电池、加强型电机以及相关的传感器和控制单元。目前 AGM 电池国内主要有骆驼电池等供应商,启停电机主要有郑煤机等。

对于 48V 微混汽车而言,装配 P0/1 方案的变速箱与传统汽车没有差别,装配 P2/3 方案的变速箱或需 要略作改动,但大体结构仍与传统变速箱相同。

48V 混动系统组件主要包括 DCDC、电池组、逆变器、发电机/电机等,目前集成系统以博世、大陆、 法雷奥等为主要供应商,国内供应商包括郑煤机、欣锐科技、均胜电子、万向 A123 等供应电机、DCDC、 BMS、电池等部分零部件。

并联混动变速箱大体结构和传统自动变速箱类似,其设计制造有两种途径,一种是自行设计并采购 电机及控制器、离合器等零部件,将传统自动变速箱(一般为 CVT/AT)改为混动变速箱,如万里扬 等,其构成包括传统自动变速箱、电机、离合器等。另一种是使用集成的混动模块进行设计制造, 其构成包括传统自动变速箱(一般为 DCT)、P2 混动模块。

P2 并联混动变速箱的供应商大都为原有自动变速箱供应商,国外包括采埃孚、爱信、大众等,国内 主要有万里扬、盛瑞传动等。

P2 混动模块主要由驱动电机、离合器模块、减振器、执行机构和控制系统等构成,安装在发动机和 变速箱之间。目前 P2 混动模块的供应商主要有舍弗勒等,国内尚无供应商具备相关集成能力。

P4 电驱动桥主要由变速箱(或减速器)、电机与逆变器(电机控制器)构成,目前国外供应商有 GKN、 舍弗勒、博世、采埃孚等,国内供应商有上海电驱动等。

目前电驱动桥产量较少,主要零部件以电驱动桥供应商自制为主。

分路式混联(功率分流)变速箱主要由发电机/驱动电机、行星齿轮系、控制单元等组成,目前系统 主要以丰田、通用、福特等自制为主,科力远有少量配套。

零部件方面,由于目前丰田、通用等大都为系统进口,因此国内尚无配套产业链。科力远CHS 系统 有少量投产,国内主要有精进电机等配套供应电机等。

开关式混联变速箱主要由双电机、离合器、齿轮轴系、控制模块等组成,主要零部件由本田、上汽 变等自制使用,电机、齿轮轴系由华域汽车、双环传动等国内企业供应。

串联混动汽车(包括纯电动)目前使用的单级减速器结构较为简单,主要由齿轮轴系和壳体组成。在电耗要求等提升下,未来串联及纯电动系统有望使用两级变速器,主要由齿轮轴系、换挡机构等 组成;或无极变速器,由带轮系统、一级齿轮减速机构、液压系统、电动泵等组合构成。

此外从集成的角度来看,串联混动汽车(包括纯电动)有望使用电驱动桥,主要由变速箱(或减速 器)、电机与逆变器(电机控制器)等构成。

单级减速器供应商主要有精进电机、万里扬等,两级或无极变速器供应商主要有GKN、舍弗勒、万 里扬等,电驱动桥的供应商主要有采埃孚、博世、舍弗勒、GKN 等。

综合上述分析,我们整理了新能源变速箱产业链情况如下表。目前混动及纯电动汽车尚处于发展早 期,未来双积分政策实施将推动产销量快速增长,相关产业链有望持续受益。

混动变速箱方面,除自制外配套关系与传统自动变速箱较为类似,因此产品技术、客户关系较好的 供应商较为受益。目前国内上汽变、比亚迪等混动变速箱发展较好,此外万里扬配套奇瑞等已实现 批量生产,发展前景较好。

零部件方面,P2 并联混动变速箱与传统自动变速箱产业链类似,P2 混动模块由舍弗勒等垄断,电机 有华域汽车、精进电机等配套量产,齿轮轴系有双环传动、精锻科技等实现配套,发展前景较好。

投资分析

投资分析

从销量来看,我们预计 2025 年自动变速箱、专用混动变速箱、纯电动变速箱销量分布为 1888 万、360 万和 437 万台,较 2018 年分别增长 16.3%、1145.7%、454.9%。

根据不同变速箱的销量及价格,我们可以计算其市场空间及增速如下表。从市场空间来看,2025 年 传统 CVT/DCT/AT、混联强混及并联插混变速箱市场空间均超过百亿元,存在较好的发展机会。

从增长速度来看, 1)传统变速箱方面,尽管存在新能源汽车占比提升等不利因素,但自动变速箱渗透率快速提升,CVT/DCT的市占率和市场空间有望大幅增长,而 MT/AT 市场空间预计将有所下降。2)混动变速箱方面,混联及并联变速箱的市场空间有望高速增长,而串联式由于应用企业相对较少,市场空间较小。

3)纯电动变速箱方面,由于纯电动车销量高速增长,单级减速器市场有望快速增长,同时多级减速 器有望实现突破并获得较大市场。

综合市场空间及增长速度来看,传统 CVT 变速箱、并联及混联变速箱、纯电动多级减速器具有较好 的发展前景,相关供应商及产业链有望大幅受益,推荐万里扬、宁波高发,建议关注科力远等。

来源:未来智库(如有侵权请与技术保障部联系予以删除029-81881830-8938)