万里扬新能源产品及发展趋势
产品层面:全方位布局,产品储备非常丰富
电机、电控、变速器三合一集成是未来的发展趋势,也是重点发展方向。目前纯电驱动系统朝着三合一、多合一的方向发展的原因是:
①集成化的电驱动系统的协调性更好;
②集成化可以在很大程度上节约硬件成本,比如三个部件就需要三个控制器、三 个芯片,如果采用多合一的集成方式,一个控制器和一个芯片就可以实现总体控制;
③ 集成化使电驱动系统整体体积更小,更有利于整车的轻量化和动力系统的布局。高度集 成化协调性更好、成本更低、体积更小,是未来的发展趋势,也是公司产品的重点发展方向。
纯电动领域,多挡化是电动车变速器的重要趋势。单级减速器只有一个固定齿比,只能 通过提高电机转速使车辆高速运行,而转速提高会导致电机效率和转矩下降,而如果采 用多挡变速器可以有效避免这种问题。目前电动汽车逐步由目前低端产品向上升级换代, 用户对性能、效率和续航里程的追求以及对重量和成本的敏感度降低,变速器多挡化应 该是电动汽车传动系统未来的发展趋势。
混合动力领域,P2、P3 混合动力驱动系统是首选。近年来,基于 CVT 和 AT 的 P2、P3 混合动力驱动系统得到快速发展,其结构更加简单,控制更加方便,可实现动力与工况 的最佳配合,可以使发动机一直工作于高效区,提高 HEV、PHEV 的整车效率,成为混 合动力汽车的首选。
公司新能源汽车相关产品全方位布局,产品储备非常丰富,相关产品包括减速器、二合 一电驱动系统、三合一电驱动系统、E-CVT 电驱动系统以及基于 AT 和 CVT 的 HEV、 PHEV 混合动力变速器等多款产品,覆盖新能源乘用车领域(包括纯电动、HEV、PHEV) 和商用车领域,符合电动车变速器集成化、多挡化的趋势,产品品种从单一的减速器发 展到二合一、三合一动力总成,不断满足市场快速增长和多样化的需求。
在新能源乘用车方面,公司大力发展的高速单级减速器最高转速达到 20000rpm,并全面 推进具有国际领先水平的 EDS“三合一”和 E-CVT 电驱动系统以及基于 CVT、AT 自动 变速器的 P2、P3 结构的 PHEV 混合动力系统和 48V 微混系列产品的开发,产品覆盖 A0、 A、B、C 级新能源乘用车。(根据电机相对于传统动力系统的位置,可以把单电机混动方 案分为 P0、P1、P2、P3、P4。P2 方案是将电机置于变速器的输入端,在离合器之后;P3 方案是将电机置于变速器的输出端,由皮带、齿轮或与发动机同轴连接,同源输出)
在新能源商用车方面,公司快速推进符合中国商用车市场的 ETM 纯电驱动系统和两挡/ 三挡 AMT 变速器的开发,可匹配电机扭矩 200-900Nm,产品覆盖微卡、轻卡和中卡。
2.2.1 乘用车领域(分为纯电动和混动两类)
纯电动领域减速器(单级减速器):主要是 E125 和 E130 两个系列E125:
E125 系列减速器是公司和西安交大等高校合作,对标国际先进技术指标研发的产品,速比为 6.7~9.11 可选,最大输入扭矩 250Nm,最大工作输入转速 14000rpm。E125采用细高齿的齿轮设计,达到更好的啮机强度;使用高速油封及回油结构设计,实现高速密封效果;并根据工况设计了齿轮修形方案,有效提高了重合度和降噪效果;增加了进油槽、回油槽和集油导板形成合理的油路循环设计,润滑效果更好。自 2019 年 7 月量产,目前供应给上海创驱,搭载在一汽奔腾的电动车上。
E130:E130 系列减速器重量小于 30kg,体积为 330*480*195mm,体积小重量轻;齿轮采用高速低噪设计,传动平稳,传动效率可高达 97%,产品主要适用于中高端 SUV 等新能源乘用车。
2.3 技术层面:产品持续升级换代,产品矩阵持续扩充
产品不断升级换代,产品矩阵持续扩充。公司乘用车变速器技术发展路径从联合开发(2017 年前)到正向开发(2018-2020 年),再到创新开发(2021-2023 年),在技术升级下开发出 CVT19 混动的第一代产品、以纯电动 E-CVT28 为主的第二代产品,未来还将开发出以扭矩更大、集成度更高的 E-CVT38 三合一纯电驱动系统为主的第三代产品,产品矩阵持续扩充。
4. 趋势预测
新能源汽车的快速发展对变速器行业带来负面冲击。由于纯电动和串联式混动目前多使用单级减速器,单价多在 1000-2000 元之间,远低于 AT/DCT 等动辄 8000-10000 元的单价。本报告则重点论述了未来纯电动车变速器多挡化的确定性趋势,纯电动车变速器的单车价值量有望大幅提升。
对于纯电动汽车而言,由于电机具有与传统内燃机不同的工作特性,在低速时能够输出大扭矩,高速时能够输出恒功率,具有很宽的合理转速范围,因此电机特性基本与车辆需求吻合,电机自身就自带变速器的属性,电动车无需使用多挡变速器,只需要使用单级变速器,降速增扭矩即可。但是随着电动车持续发展,为了更好的和燃油车竞争,之前被忽视的单级减速器的缺点逐渐被重视起来。
单级减速器主要缺点:
①单级减速器无法兼顾电机在低速起步和高速行驶两大工况的高效运行,电机使用效率偏低。单级减速器的传动比是固定的,工况适应性差,不能根据不同的路况调整电机的转速,使驱动电机无法长时间工作在高效率区域内,这也是导致纯电动车续航里程短的重要原因之一。
②动力性能方面,高速行驶时,加速乏力。当电动汽车高速行驶时,电动机进入恒功率区间,扭矩不在最佳输出区间,且随着转速的增加而下降,此时汽车的加速能力受限。
③单级减速器方案相对于两挡变速器方案对电机的要求明显更高,需要电机有更高的功率和最高转速。
目前电动汽车逐步由目前低端产品向上升级换代,用户对性能、效率和续航里程的追求以及对重量和成本的敏感度降低,变速器多挡化应该是电动汽车传动系统未来的发展趋势。
单级减速器的主要缺点产生的核心原因在于单级减速器只有一个固定齿比,只能通过提高电机转速使车辆高速运行,而转速提高会导致电机效率和转矩下降,而如果采用多挡变速器可以有效避免这些问题。多挡变速器可以提升电机工作效率和汽车的动力性能。多挡变速器可以降低对电机性能要求,不像单级减速器要求电机有较大的储备功率,只需要配置一个体积重量更小、功率更低的电机就可以满足整车的动力性能要求,从而减低电机成本。多挡变速器可以降低电耗,提升电动车的续航能力。当续航里程要求不变的情况下,可降低对电池容量的要求,降低电池成本。
随着电动车技术的发展,整车和零部件厂商竞相发布多挡变速器,开始在电动车上推广,主要为两挡变速器。吉凯恩、博世、舍佛勒、格特拉克等都已发布两挡变速器。2019 年保时捷首款纯电动汽车 Taycan 在国内正式销售,搭载 2 挡变速器。长安 CS75 PHEV、长城 P8 等混动车型搭载了 2 挡变速器。
万里扬为电动车专门开发的低价 E-CVT 在多挡化趋势下将大有市场。相对于 2-4 挡 AT和 DCT,E-CVT 为无级变速,能更好的满足多挡化需求。E-CVT 结构比传统 CVT 简化,价格大幅降低,适合在电动车上推广。相对于传统的 CVT,E-CVT 去掉了液力变矩器、行星齿轮、离合器等部件,结构更加紧凑,传动效率更高,成本更低。另外,公司 E-CVT和博世合作,强强联合,借助博世的资源和品牌或打入合资体系。
战略层面:万里扬高度重视新能源汽车发展带来的机遇和挑战,自 2016 年设立新能源事业部以来,把新能源驱动系统作为重点方向。2016 年至今,公司通过自主研发和外资合作(德国吉孚动力、日立汽车系统、德国博世等)两种途径持续推动公司新能源驱动系统的发展。
产品层面:公司新能源汽车相关产品全方位布局,产品储备非常丰富,相关产品包括减速器、二合一电驱动系统、三合一电驱动系统、E-CVT 电驱动系统以及基于 AT 和 CVT的 HEV、PHEV 混合动力变速器等多款产品。
技术层面:技术不断升级换代,产品矩阵持续扩充。公司乘用车变速器技术发展路径从联合开发(2017 年前)到正向开发(2018-2020 年),再到创新开发(2021-2023 年),在技术升级下开发出 CVT19 混动的第一代产品、以纯电动 E-CVT28 为主的第二代产品,未来还将开发出以扭矩更大、集成度更高的 E-CVT38 三合一纯电驱动系统为主的第三代产品
业绩层面:公司一系列新能源相关产品在 19-20 年陆续开始量产。2018 年公司完成了部分客户的开发,并积极推动新能源汽车零部件产品尽快实现量产配套;2019 年上半年公司通过了 5 家客户的现场评审工作,其中一家客户已开始批量配套 EV 减速器产品,两家客户完成各种试验验证工作并将批量配套,为公司 EV 减速器客户开拓和销量增长奠定了坚实的基础;同时,公司开发的 ED“二合一”和 EDS“三合一”电驱动系统产品也完成了几家客户的匹配工作,即将投放市场;此外,公司新开发的 E-CVT 产品在上海车展进行了新产品发布,目前已完成一家客户的装车验证工作,各项性能指标表现优异,获得客户充分认可,后续公司将积极推动 E-CVT 产品的产业化应用。
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