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摘要
混动汽车*金15年,替代燃油车成主流路线之一。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中明确指出:到年、年和年,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%、%以上。未来15年,PHEV和HEV混动技术将成为车企车型更新换代的主流方向。另一方面,新能源汽车双积分管理办法对油耗要求不断提高,-年燃油积分的下降趋势明显,传统燃油车企积分缺口压力增加,低碳化转型迫在眉睫。年,长城汽车、吉利汽车和比亚迪都将推出全新混动技术,大幅改善此前自主燃油车的油耗短板,给合资车企带来压力。
混动车型经济性至关重要,比亚迪DM4.0提供低成本解决方案。虽然混动技术在油耗上优于燃油车,但本身结构复杂、零部件成本高,最终市场竞争力较弱。比亚迪是国内最早研发混动系统的自主车企,十余年时间深耕于DM架构,从并联方案升级到以电为主的混联技术方案,完成了性能和成本的平衡。年1月,公司正式发布DM-i超级混动,主推低油耗、低成本的混动解决方案,率先实现了混动系统向10-15万元市场的突破,竞争合资燃油车型。
DM-i基于超级电混系统、以电为主。在架构上,DM-i超级混动以超安全大容量电池和高性能大功率扁线电机为设计基础,主要依靠大功率高效电机进行驱动,汽油发动机的主要功能是在高效转速区发电,适时直驱,改变了传统混动技术主要依赖发动机、以油为主的设计架构,从而大幅降低了油耗。%的自研与自供使得成本可控,核心部件包括:双电机EHS超级电混系统、骁云-插混专用高效发动机、DM-i超级混动专用功率型刀片电池、整车控制系统、发动机控制系统、电机控制系统以及电池管理系统。系统的领先性体现在:1)续航里程超过0km,解决里程焦虑;2)百公里加速提升至在7s左右,比燃油车平均快1-2s;3)百公里油耗在3-5L,追平日系混动车型的实测油耗,比燃油车油耗更低;4)%自主研发、自主供应的混动系统。
1Q21开启混动新品周期,总销量有望再突破。伴随DM-i架构的问世,秦PLUSDM-i、宋PLUSDM-i和唐DM-i同步开启预售。与日系混动产品及传统燃油产品相比,三款DM-i产品性价比卓越。预计月均销量有望分别达到1万辆、3千辆和4千辆,合计全年有望贡献16.3万辆。年仍是比亚迪产品大年:汉和唐扎根20万元以上高端市场、DM-i超级混动开启新一轮产品周期、比亚迪滴滴合作的网约出行新物种D1带动ToB销量,预计总销量有望达到55万辆/+28%,其中新能源汽车销量突破40万辆/+%。
投资建议:短期,公司高端电动车估值向美股电动车企接近,刀片电池凭借成本优势有望外供出货。中长期,公司有望成为全球电动技术综合供应商。我们维持公司年归母净利润预测50亿元;由于DM-i及后续新品放量,上调-年归母净利润预测至70亿元和亿元,对应EPS1.84元、2.55元和3.86元。考虑电动车市场供给增加,公司年重心在混动市场,调整目标PS至3.8倍、A股目标价.5元,对应市值约8千亿元,维持“强推”评级。考虑A/H溢价1.10,调整H股目标价至.8港元。
风险提示:汉或DM-i销量不及预期、降本不及预期、电池外供低于预期。
正文
01
混动定位:替代燃油,*金15年
汽车低碳化发展,混动技术一定时期内仍是主力。年12月16日-18日,在中央经济工作会议中主席发表重要讲话,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年前达到峰值,力争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。
混动汽车地位提高,未来15年快速替代燃油车。在《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中,明确指出到年、年和年。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%、%以上;乘用车新车油耗分别达到4.6L/km、3.2L/km、2.0L/km(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%。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。
《节能与新能源汽车技术路线图2.0》规划目标
资料来源:《节能与新能源汽车技术路线图2.0》、中国汽车工程协会、华创证券
新能源汽车年均+34%、混动汽车26倍成长空间。假设年-年汽车总销量维持在3,万辆。根据路线图的规划要求,-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+%。年PHEV和混动销量接近51万辆,年预计销量约为1,万辆,具备26倍的成长空间。
中国节能与新能源汽车销量及增速预测(万辆,%)
资料来源:Marklines、华创证券估算
新能源双积分办法稳步推进,引导传统车企向新能源领域转型。年9月,工信部发布了《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6月对该管理办法进行修订,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。如果车企产生的CAFC积分(燃油积分)无法用NEV积分(新能源积分)完全抵扣,则需要:
1)提交其本年度乘用车生产或者进口调整计划,使本年度预期产生的正积分能够抵偿其尚未抵偿的负积分;
2)作为失信乘用车企业进行通报,并录入车辆生产企业信用信息管理平台;
3)对其燃料消耗量达不到车型燃料消耗量目标值的新产品,不予列入《道路机动车辆生产企业及产品公告》或者不予核发强制性产品认证证书,并可以依照《汽车产业发展*策》《强制性产品认证管理规定》等有关规定处罚。
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-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,-年NEV新能源积分并未大幅增长,预计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。
-年双积分测算
资料来源:工信部公告、第一电动车、华创证券
(-年为最终值,年为公示值)
02
技术发展:多电机混联是主流,日系领先
2.1.混动技术原理
混动技术是燃油和电动动力源的耦合技术。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。比如燃油车由燃油机做功,机械能输出;纯电动车由电机做功,电能输出。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、混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。
发动机热效率比例图
资料来源:搜狐汽车
2.2.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。
串联架构示意图
资料来源:汽车之家
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。早期本田IMA即为并联架构。
并联架构示意图
资料来源:汽车之家
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,在于发动机M1和与M2进行机械耦合装置之间的离合器(如下图所示)。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,可适应复杂工况、提升混动性能。
混联架构示意图
资料来源:汽车之家
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。
混动架构电机摆放位置
资料来源:汽车之家
2.3.主流混动技术发展:
丰田混动投入23年,壁垒深厚、小步提升。从年开始,丰田普锐斯共诞生了4代车型,其混动技术也经历了4代的升级,实现高性能化、小型轻量化,以及低成本化。丰田的THSII混动系统的核心是行星齿轮组构成的E-CVT变速传动机构,系统能根据不同的工况实现多种动力的匹配。除了低速时依靠电动机驱动,其他时候都是双擎混动状态。此外,丰田独创专利技术PSD(PowerSplitDevice)动力分配系统,将发动机和电动机两种动力源保持在最佳工况运转,从而实现更强的动力和更低的油耗。
丰田混动系统发展历史
资料来源:搜狐汽车、汽车之家、华创证券
年丰田MC平台下首款车型第一代Prius诞生,也是丰田第一款基于THS混动系统的量产车型。
2年,丰田升级版的第一代Prius登陆北美市场,也是继本田Insight之后,第二款推广到北美市场的大规模生产混合动力车型。其混动系统在原1.5L的发动机上加入VVT-i可变正时气门技术,最大功率也提升至了53kw。
年,丰田推出了采用THS和CVT组合而成混合动力系统的中大型汽车Estima车型,是丰田在THS基础上开发的THS-C系统。
年,丰田继续在MC平台下推出了第二代Prius。更具合理化的空气动力学设计使得第二代Prius风阻系数仅为0.26cd,油耗降低至2.82L/km。
年,第三代Prius正式发售,混动系统功率进一步提升为73kw,匹配镍氢电池。
年,PriusPHV和Priusα相继被推出,进一步改善稳定性和效率。
年,第四代Prius正式发售,也是基于丰田的TNGA平台的第一款车型。一年之后,丰田发布了PriusPrime,也是新一代的插电式混合动力车型。
年,丰田第八代凯美瑞上市,将此前串联电机更新成为了平衡油,以此来优化体积大、摩擦严重的问题,同时也优化了变速箱体积并保持此前的减速效果。
本田并联式起家,电动思路做混动。年以前,本田的混动系统采用较简单的并联式结构,应用于中低端车型。年以后开始采用混联结构,并向高端车型应用。早期本田的i-MMD系统类似增程式混动,发动机在绝多数情况下不直接输出动力,而是在给电池充电,只有在高速巡航时才会提供直接动力。本田i-MMD系统更倾向于在用电动车的思路做混动。
本田混动系统发展历史
资料来源:搜狐汽车、汽车之家、华创证券
从年到年之间,本田主要采用IMA混合动力体统搭载在Insight、思域、雅阁等9款车型上。IMA混合动力系统采用并联式结构,动力以发动机为主,驱动电机为辅,整体结构简单。早期的本田混合动力系统采用P2电机布局,因此其布置的灵活性很高。仅需在变速箱前端布置一个电机,并增加一套电池包和电控系统,即可实现混动车型的升级。
在年年底,本田一同推出了三款混合动力系统适配于不同定位的车型,分别是i-DCD、i-MMD和SH-AWD。其中i-MMD是本田称之为最适合中国的混动技术。i-MMD混合动力系统由循环汽油发动机、双电机系统以及多片离合器组成。发电机和发动机之间采用转矩耦合方式进行连接,可实现混联模式、纯电驱动模式和纯燃油发动机驱动模式。
年,本田进一步开发了i-MMD插电式混动系统,提升了锂电池组的容量。
国内燃油车企混动技术起步较晚,但追赶速度快。长城汽车和吉利汽车以燃油车起家,早期专注于燃油系统的提升与开发,新能源领域主要集中在纯电车型的研发上。但自年以来,长城和吉利在混动技术上也开始尝试突破。方案上跨过行业初期较简单的单电机并联式架构,向双电机、混联等复杂方案靠拢,年均将投产新一代混动产品。
长城汽车:年推出混动产品,基于P0+P4的双电机混联方案;年推出新一代柠檬DHT混动方案,采用双电机混联拓扑结构。技术上形成了一套混动系统、两套架构和三种动力总成的模式。柠檬混动的七合一高集成度紧凑设计,可覆盖多种工作模式,旨在实现多速域、多场景下能耗与性能的平衡。
长城混动系统发展历史
资料来源:盖世汽车、汽车之家、华创证券
吉利汽车:初期的GPEC混动系统其发动机与电动机主要采用并联模式,主要以电驱动为主。到年,吉利推出CHS混合动力系统,其齿比范围有所提升,动力耦合控制难度有所降低。年,P2.5混合动力的推出,降低了结构的复杂性,较之前的混动系统,其集成度更高,从而降低了成本且提升了效率和组合灵活性。
吉利混动系统发展历史
资料来源:搜狐汽车、汽车之家、华创证券
2.4.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、雷凌、亚洲龙、皓影、CR-V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0km。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,表中所示最低可达1.3L/km。而根据车主实测结果,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0km。
国内主要PHEV及HEV车型参数及销量
资料来源:汽车之家、第一电动车网、华创证券
03
比亚迪DM深耕十余年,超级混动平衡性能与经济性
3.1.比亚迪谱系:
国内新能源领*企业,车型谱系布局完善。比亚迪是国内新能源汽车领*企业,旗下产品主要包括“e网”和“王朝网”。“e网”生产的纯电乘用车主要面向ToB端市场,通常作为出租车、网约车出现在市面上,年比亚迪和滴滴合作的定制版网约车比亚迪D1将批量交付。“王朝网”主要面向C端消费者,产品主要覆盖A级、B级领域的乘用车,版本包含燃油、插电混动和纯电。秦、元、宋家族主售区间在10-20万元,燃油版低于10万元,是王朝网中低端车型。汉、唐主售区间在20-30万元,是高端旗舰车型。
比亚迪车型谱系
资料来源:汽车之家、Marklines、华创证券
1)由于统计口径问题,同家族车型销量存在合并情况。2)中间上色方格为价格带:红色-2H20以后新品、蓝色-主力车型
年高端纯电突破,年超级混动问世。年7月比亚迪汉上市,作为公司在B级轿车领域的旗舰车型,通过高性价比获得市场认可。全年销量超过4万辆,其中纯电版本销量2.9万辆、插电混动版本销量1.2万辆,在B级电动车市场仅次于Model3。新一代唐DM上市后,全年销量也突破2万辆。年,公司超级混动技术亮相,同时带来了三款混动新产品。
产品力持续改善,支撑公司品牌向上突破。燃油车市场,公司A级SUV秦Pro自2H19上市以来稳定月销量破万,2H20上市的秦PLUS燃油版销量也迅速突破1万辆,从10万元以内向10-15万元价格带突破。电动车市场,15-25万元区间内的主力车型包括秦、汉、唐,尤其是汉和唐在ToC领域赢得了较好的口碑。公司不断提升的产品力支撑新车型的不断推出、消费者口碑的改善和品牌形象的提升。
3.2.DM发展历史:
自年开始,历经四代版本逐步完善自主研发的DM(DualMode)系统架构:
年,搭载初代DM系统的比亚迪F3DM上市。公司给出“双电机串并联架构”的技术方案,百公里综合油耗仅2.7L,相较燃油车优势明显。然而,受限于高昂的成本(高于同款燃油车8万元的售价)及有限的电池技术,初代DM系统并未获得市场的充分认可。
年,随着比亚迪秦的上市,二代DM系统被正式推向市场。首发车型kw最大功率,Nm峰值扭矩,5.9s百公里加速,配合20万的售价,直接颠覆了市场对新能源车的固有印象。DM2以P3电机为核心,辅以后轴电机并联输出的技术路线,也被良好的销量数据验证可行。
年,三代DM系统问世。基于二代DM新增P0BSG电机,可使发动机越过低速抖动区间,并长期运转于燃油高效状态,一举解决了平顺性痛点的同时显著改善能耗(电耗优化8%,油耗优化15%,综合优化11%)。凭借行业领先的高压大功率IGBT模块,DM3实现了对扭矩分配、能量流及热管理的精准控制,优化后的系统使整车性能得到进一步提升。配合比亚迪电机技术的突破,唐DM3取得了“破百4.3秒+全时电四驱+ATS全地形模式+纯电公里+工况油耗1.6升”的惊艳数据。
年,四代DM系统问世,整体架构按照性能和经济两个方向演化出DM-p和DM-i两个平台,DM-p平台在DM3.0基础上追求极致性能,DM-i则追求极致经济性。第四代技术率先应用在比亚迪汉上,推出了DM-p版本。
比亚迪DM技术发展历史
资料来源:第一电动车网、搜狐汽车额、华创证券
3.3.比亚迪DM-i超级混动
年1月,比亚迪DM-i超级混动正式发布。DM-i平台车型以电为主,具备快速、省油、安静、平顺、环保等多重优势:1)亏电油耗低至3.8L/百公里;2)综合续航里程突破公里;3)百公里加速时间比同级别燃油车快2-3秒;4)在提供无限接近纯电动车驾驶体验的同时,更无续航焦虑和充电焦虑;5)上新能源牌照,不受限购限行制约。
DM-i超级混动结构图
资料来源:比亚迪DM-i平台暨新车预售发布会、华创证券
DM-i架构基于超级电混系统,%自主可控。架构上,DM-i超级混动以超安全大容量电池和高性能大功率扁线电机为设计基础,主要依靠大功率高效电机进行驱动,汽油发动机的主要功能是在高效转速区发电,适时直驱,改变了传统混动技术主要依赖发动机、以油为主的设计架构,从而大幅降低了油耗。
比亚迪%自主研发的核心部件包括:1)双电机的EHS超级电混系统;2)骁云-插混专用高效发动机;3)DM-i超级混动专用功率型刀片电池;4)整车控制系统、发动机控制系统、电机控制系统、电池管理系统。
EHS电混系统
资料来源:比亚迪DM-i平台暨新车预售发布会、华创证券
骁云插混专用1.5L高效发动机
资料来源:比亚迪DM-i平台暨新车预售发布会、华创证券
专用功率型刀片电池
资料来源:比亚迪DM-i平台暨新车预售发布会、华创证券
从使用角度出发,DM-i超级混动实现了多用电、少用油并且高效用油:
1)电量充足时,DM-i超级混动就是一台纯电动车;
2)在电量不足时,DM-i超级混动就是一台超低油耗的混合动力车:
市区行驶:有99%的工况下是用电机进行驱动,驾乘体验无限接近纯电动车,有81%的工况下发动机处于熄火状态,完全零油耗;
高速行驶:以并联直驱为主,发动机在高效区间驱动,简化了能量传递环节,实现超高效率和超低油耗。
在NEDC和WLTC工况下,DM-i超级混动电机驱动占比分别高达88%和82%。
各工况下的油电使用情况
资料来源:比亚迪DM-i平台暨新车预售发布会、华创证券
3.4.DM-i产品:秦Plus、宋Plus、唐DM-i
秦PLUSDM-i、宋PLUSDM-i、唐DM-i三款DM-i超级混动车型亮相。此次发布会上启动三款产品的预售,预计分别在三月上旬、中旬、下旬交付。其中,秦PLUSDM-i补贴后预售价格为10.78万元-14.78万元,宋PLUSDM-i补贴后预售价格为15.38万元-17.58万元,唐DM-i补贴后预售价格为19.78万元-22.48万元。
秦PLUSDM-i:首款战略车型,目标是颠覆燃油轿车。秦PLUSDM-i实现了紧凑型轿车3.8L/百公里的超低油耗,百公里加速7.3秒,纯电续航里程公里,综合续航里程可达公里(KM尊贵型\旗舰型搭载EHS)。补贴后预售价格为10.78万元-14.78万元,将于3月初正式上市。
秦PLUSDM-i预售信息
资料来源:公司