插电混动技术路线则被认为是“技在现有的纯油、不插电混动、插电术含量”最高的,既可以节能,又能避免混动、增程、纯电几种汽车驱动技术中续航焦虑。
纯电技术路线受制于电池技术和成本,目前价格还是比燃油车高出一截,而且仍然难免续航焦虑,尤其是在高速行驶时。
增程式混动车,内燃机只用于发电,驱动完全由电动机负责,好处是驾驶体验等同于纯电动车,没有续航焦虑,但在亏电高速行驶时,油耗不低。
事件:5月28日,比亚迪第五代DM技术发布暨秦LDM-i、海豹06DM-i上市发布会在西安举行。第五代DM技术实现百公里亏电油耗2.9L,综合续航2100公里,秦LDM-i、海豹06DM-i售价区间完全相同,为9.98~13.98万元。
第五代DM技术实现了三个全球之最:全球最高发动机热效率46.06%、全球最低百公里亏电油耗2.9L和全球最长综合续航2100公里。比亚迪DM-i车型使用的是以电为主的超级电混系统,绝大部分工况都是用电行驶的,并且搭载全球最高热效率的发动机(43.04%)。发动机除了提供动力之外,绝大部分情况下是驱动发电机为电池充电,无论哪种情况,发动机都是处于高效率工作区间的,持续高效率运作,能量损失就比较小,油耗自然就低,就会更省油。比亚迪DM-i超级混动技术拥有最高效率骁云发动机,在高速情况下,发动机处于最省油的直驱状态,效率一直很高,所以对油耗的影响微乎其微。
DM-i的几种驱动模式,可手动选择HEV模式和EV模式。HEV模式下,会自动根据整车的状态和实际的驾驶工况决定是在EV、串联和并联驱动。简单来说,低速和小油门需求时会用EV驱动,实现0油耗,大油门时会用串联驱动,保证良好的动力表现,高速稳着开时,会用并联驱动,兼顾动力及油耗表现。
美国业内人士拆解了一辆比亚迪海鸥纯电动汽车。结果发现这辆中国产电动车质量上乘,如果由美国汽车公司用非中国产零部件生产,同样一辆汽车的价格将是比亚迪的3倍。即使美国对中国产电动,汽车征收100%的关税,美国汽车也无法与中国产汽车抗衡。
一、DM技术发展历程
比亚迪早在2003年就投入大量的人力物力研发插电式混动系统,并于2008年推出第一代DM技术并搭载在F3DM上并于2008年12月15日正式上市,使其成为世界上第一款量产的插电式混动汽车,而技术理念类似的本田i-MMD则是2012年才上市,其他品牌的插电式混动汽车如雪佛兰Volt和欧宝Ampera也要等到2011年才上市。
第二代DM技术于2013年发布,搭载在2013年12月17日上市的秦2014款上。DM2从DM1的节能取向变成性能取向,通过1.5Ti缸内直喷发动机(最大功率113kW),P3位置的峰值功率110kW的电机以及6速干式双离合变速箱做到了百公里加速5秒9的成绩并因此名震天下。随后比亚迪对DM2进行了改进,搭载在2015年6月上市的唐2015款上。通过发动机升级为2.0T缸内直喷(最大功率151kW),变速箱改为6速湿式双离合,增加了110kW的后驱动电机实现了SUV百公里加速4秒9。随后,比亚迪又适配了1.5Ti发动机+双电机的宋DM所用的DM2等动力组合。
第三代DM技术发布于2018年,首先搭载到2018年上市的全新一代唐上。DM3相较DM2最大的特点是增加了位于P0位置的BSG电机,最大功率25kW,主要作用是发电\启动发动机和在变速箱换挡的时候迅速调整发动机转速,大幅度减少了混动行驶时的顿挫感。同时,P4电机提升为180kW/380N·m,极大的提升了后轴的动力,让搭载DM3的全新一代唐拥有了几乎逆天的动力和脱困额能力。
2020年6月,比亚迪发布了双模(DM)技术双平台战略,即DM-p平台和DM-i平台。DM-p平台的p即powerful,是指动力强劲、极速,满足“追求更好驾驶乐趣”的用户。DM-i的i即intelligent,指智慧、节能、高效,满足“追求极致的行车能耗”的用户。
DM-p是对DM3代强劲动力的延续,而DM-i则是对DM1代的传承。从2008年的DM1代到2021年,比亚迪用2000名工程师创造出颠覆世界的超级混动。DM-i,不仅是节能、高效,同时,i也是对1的致敬,DM-i通过对DM1的重新打磨,获得几百项新能源方面的专利技术,比亚迪终于在它的技术池塘中培育出DM-i这一条大鱼。
DM1的1.0升自然吸气发动机+串列连接的两个电动发电机升级为DM-i热效率超过43%的1.5升阿特金森循环发动机+两个功率提升超过200%的电动发电机。DM-i创造性的定义了以电为主的混动技术,也就是围绕着大功率电机驱动和大容量动力电池供能为主,发动机为辅的电混架构。因为DM-i拥有EHS超级电混系统加全球量产最高热效率骁云发动机两大顶级技术,实现亏电情况下百公里3.8L超低油耗,标准续航里程1245公里,完全突破传统燃油车的认知。这套电混系统还有个高明之处,就是间接取消了变速箱,由电动机输出强大动力,完全可以弥补燃油车低扭不足的缺陷,解决了燃油车起步时超费油的毛病。
比亚迪DM技术经过十余年进化,积累了大量经验和专利,车型累计销售超过42万辆,占中国市场插电式混动车型总销量的44%。而DM-i的i即intelligent,指节能、高效。DM-i超级混动搭载超级电混系统,是以电为主的混动技术,具备快、省、静、顺、绿等多重优势;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。从比亚迪DM技术迭代历史来看,比亚迪第五代DM技术是对第四代DM-i技术的改进,延续了以电为主的动力架构,传承了第一代DM技术的双电机串并联架构,主要优势在于超低油耗(第二代DM、第三代DM及第四代DM-p以强劲动力为主要优势)。
相较第四代DM-i技术,第五代DM技术发动机热效率由43.04%提升至46.06%,百公里亏电油耗由3.8L下降至2.9L。其NEDC百公里馈电油耗为燃油车的三分之一,综合续航是燃油车的三倍。这标志着中级车油耗“2”时代的到来,也可能进一步提升中国家庭用车的品质。
比亚迪第五代DM混动技术之所以能够如此出彩,主要得益于采用了以电为主的动力架构、全温域整车热管理架构、智电融合电子电气架构赋予强大的技术基底。简单来说就是通过各种技术和手段实现各个部件的高度集成、协同作战、提升效率、减小损耗,并最终实现降低能耗的结果。
第五代DM混动技术并不追求动力性,而是更讲究高效低能耗。这套混动系统所搭载的发动机是热效率高达46.06%的1.5L插混专用高效发动机;极致的结构设计与大幅减少能量流动路径的损耗,令EHS电混系统综合工况效率达92%。除此之外,在整合整车热管理架构、芯片算力等方面都实现了提升。最终的结果就是实实在在的降低能耗,不仅节能环保,更为消费者节省了用车成本。
全新架构带来了更合理的布局以及更极致的集成,才使得底盘拥有足够的空间去布局大油箱,以实现更长里程的续航。此外,一体化平整底盘不仅会带来更优秀的气动效果,同时对车内的乘坐空间、乘坐姿势等都会产生积极的影响。
受制于更复杂的结构和动力电池组的影响,混动车型的油箱容积通常都较小。秦PLUS的油箱容积为48L,而丰田卡罗拉更是只有43L。不过秦LDM-i和海豹06DM-i的油箱容积却达到了惊人的65L!相比较秦PLUS来说足足多了17L的油。这也势必会对车子的续航里程产生质的影响。
二、比亚迪销量与业绩跨越式增长
2023销量跨越300万大关,财务表现持续向上新能源销量爆发式增长,车型向上持续突破。2023年比亚迪完成销量302.4万辆,成功突破300万销量目标,同比增长61.9%,实现显著跨越。2024年一季度,比亚迪累计销售62.4万辆新能源汽车,同比增长14.0%,随着公司新能源汽车推出节奏加速,汽车销量持续高增,向400、500万销量稳健迈进。
三、比亚迪第五代DM技术创新
第五代DM技术创新三大架构,以电为主的动力架构、全温域整车热管理架构、智电融合电子电气架构:
(1)发动机、电混系统和电池效率提升:发动机热效率达到46.06%,EHS电混系统功率密度提升70.28%,插混专用刀片电池能量密度提升15.9%;
(2)热管理从原来的各系统独立,提升到了整体架构的高度,高温环境能耗最高节省10%,低温环境最高节省8%;
(3)整车集成度进一步提升:插混动力域控实现七合一,VCU(电压控制单元)和双MCU(电机控制单元)三脑合一,集成度更高。
第五代DM技术给比亚迪带来高集成度成本进一步下降,未来比亚迪全系车型切换至第五代DM技术后有望迎来销量提升。当前上市的两款车秦LDM-i和海豹06DM-i的价格区间9.98~13.98万元与秦PlusDM-i的价格区间7.98~12.58万元有较大的重合部分,将形成一定的竞争关系,秦LDM-i和海豹06DM-i的优势在于油耗更低、纯电续航和综合续航里程更长、空间略大,秦PlusDM-i的优势在于价格便宜。未来比亚迪全系车型切换至第五代DM技术后,高集成度带来的成本下降有望显现,从而带来销量的提升,巩固比亚迪的市场地位。
第五代DM技术对汽车行业影响:“电比油低”且“电比油强”,插混车加速对燃油车的替代,成为新能源汽车增长的主力。
(1)比亚迪基于第五代DM技术采用了新一代插混整车平台,解决了第四代DM-i遗留的问题,媒体实测最长续航2500km的极限数字具有较大的营销价值,给消费者带来较大震撼,2.9L的油耗将使用成本进一步降低,缩小与纯电车的使用成本差距,实现了价格“电比油低”,产品力“电比油强”。
(2)2024年比亚迪推出荣耀版车型引领插混市场的增长,2024年1-4月中国新能源汽车零售销量中70%的同比增量由插混车型贡献,未来随着消费者对插混车的认可和第五代DM技术的普及,我们预计插混车型将加速对燃油车的替代,成为新能源汽车增长的主力。
比亚迪第五代DMi技术是比亚迪在新能源汽车领域的最新成果,它在提升能效、降低排放的同时,注重用户驾驶体验。以下是这项技术的一些关键技术原理和特点:
1.高热效率发动机:第五代DMi技术采用的发动机压缩比提升到16:1,实现了46%以上的热效率极值。
2.电驱动系统:技术采用以电为主的动力架构,通过优化发动机与电动机的协同工作,以及先进的能量管理系统,实现了更低的油耗和更少的排放。
3.刀片电池:电池能量密度提升至115Wh/kg,放电倍率和回馈倍率均有所提升,提供了更长的续航能力。
4.全温域整车热管理:采用第二代电池直冷系统,能耗节省34%,均温性提高45%,同时采用全新第二代电池脉冲自加热技术,升温速度提升60%。
5.电子电气架构:智电融合电子电气架构,提高了系统的智能化和集成度。
6.传动系统设计:第五代DMi技术使用行星齿轮组代替了之前的串并联结构,通过两个离合器实现发动机与电机之间的解耦,提升了能效。
7.EHS电混系统:作为DM-i超级混动的核心,EHS电混系统具有EV纯电、HEV串联、发动机直驱、HEV并联四种模式,适应不同驾驶工况。
8.高性能电机:采用高性能大功率扁线电机,最高转速高达16000转,峰值扭矩达到325Nm,峰值功率达160kW,提升了电机的功率密度和散热效率。
9.大容量动力电池:配备大容量刀片电池,电池容量最小也有8.3度电,SOC智能调节区间在20%~70%,提供了更长的纯电动行驶机会。
10.充电技术:搭载了3.3KW和6.6KW交流充电,以及大功率直流快充,提高了充电效率。
这些技术的应用使得比亚迪第五代DMi技术在油耗、续航和驾驶体验方面都有显著的提升。
废气再循环是有效降低燃气温度,提高系统效率,降低进气损失以及降低氮氧化物排放的手段。这里需要展开说下比亚迪在这里做的努力。
废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管,并与新鲜混合气一起再次进入气缸的技术。首先废气中的二氧化碳和水蒸气等提高了混合气的比热容,同时也稀释了氧气的浓度,使得燃烧速度变慢,燃烧的最高温度和平均温度下降,极大的减少了氮氧化物的生成提高环保性,也使得发动机的冷却负荷略有下降,减少在冷却上的消耗,这是EGR最初的目的。另外EGR会增加发动机的进气量,降低进气歧管的真空度,高EGR率可以有效减少发动机在中低负荷工况下的进气损失。另外发动机在高负荷工况下缸内温度过高的时候会通过多喷油的方式来降低缸内温度,而利用EGR降低发动机燃烧室温度来替代多喷油可以大大降低燃油消耗,同时降低缸内温度也可以尝试更高的缸压来进一步提高压缩比,而越高的压缩比热效率也越高。因此,比亚迪把EGR率提高到业内领先的25%可以从多个方面极大的提高热效率。
比亚迪的骁云发动机的结构设计还是传统的活塞连杆设计,但是通过延后进气门的关闭时间,让活塞上升一段距离后再关闭,这个时候气缸内的气体又从进气门排出去一部分,减少了整体进气量,实际压缩行程变短,有一部分气体从进气门又排了出去。这种设计可以使压缩比变相的减少,让真实的压缩比还保持在正常范围内,而且能减少压缩行程的能量消耗。但是膨胀行程保持不变,使得燃气做功更充分,提高燃气能量的利用率,减少排气损失。其实这种工作模式应该称之为米勒循环。
米勒循环是一种内燃机的工作循环,它通过改变进气门关闭的时间来实现膨胀比大于压缩比的效果。这种循环方式可以提高发动机的热效率,从而提升燃油经济性。以下是米勒循环的一些关键原理和特点:
膨胀比大于压缩比:米勒循环通过提前关闭进气门,在活塞到达下止点之前,使得部分进气被重新推回进气歧管,这样压缩行程就变短了,而做功行程保持不变,从而实现膨胀比大于压缩比。
提高热效率:由于膨胀比大于压缩比,燃烧产生的高压气体在更长的做功行程中可以推动活塞做更多的功,从而提高了热效率。
减少泵压损失:在压缩行程中,由于进气量减少,发动机需要消耗的能量也相应减少,这有助于减少泵压损失,特别是在低负荷工况下。
适应涡轮增压:米勒循环发动机通常与涡轮增压器配合使用,因为它们可以在不增加压缩比的情况下增加进气量,从而提高发动机的功率输出。
降低油耗:由于提高了热效率和减少了泵压损失,米勒循环发动机通常能够实现更低的油耗。
可能的动力损失:由于压缩行程中的进气量减少,米勒循环发动机在某些情况下可能会遇到动力输出不足的问题,尤其是在高负荷工况下。
应用实例:米勒循环发动机的一个著名应用是在马自达的Millenia车型中,该车型采用了这种循环方式的发动机。
米勒循环是一种有效的提高发动机效率的技术,尤其适用于追求高燃油经济性的现代汽车。
没有传统变速箱的EHS电混系统看上去是“减法”,但实际上并没有取巧。以最高转速到16000rpm的油冷驱动电机为例,首先油封(密封性)的开发就一个课题,零配件的精度单位需要达到微米级别;其次,更高转速电机的动力传输,对于齿轮等零部件的强度、NVH,乃至虽然没有传统变速箱挡位,但更大、更宽泛的减速比等都是挑战。
扁线电机,也叫发卡电机,这次比亚迪DM-i的电机就采用了这种技术。扁线电机相较于传统的电机,制造加工难度较大,加工精度要求高,必须采用自动化设备进行生产,发卡绕组几乎不可能用手工打造。扁线电机的优点是槽满率高,比传统电机高50%以上,可以达到70%甚至更高。散热性能好,一方面是表面积加大,散热面积大;另一方面是绕组之间接触面积大,空隙小,导热能力更好。绕组端部短,也就是绕组两头接线所需要的空间更小,节省更多的空间。体积更小,可以有效减小电机的体积,提升功率密度。另外就是NVH更好,因为开槽形状不一样,电磁噪音更低。
扁线电机的技术一直是被国外电机厂所把控着,虽然早已可以自动化生产,但是一直到最近才有几家国内电机厂商宣称要量产扁线电机,比亚迪在不声不响之间就直接推出了高性能量产产品。根据网上可以查到的找资料,19年中旬就有人提到比亚迪正在量产扁线电机。
四、比亚迪市占率有望再上行:新一轮技术换代周期开启
复盘历次技术换代周期,均带来销量大幅提升复盘历次升级,比亚迪技术换代带来销量大幅跃升。公司DM1.0-DM3.0以及e1.0-e2.0阶段新能源车型尚属小众,公司新能源车型销量处于低位。混动方面,2021年1月,比亚迪正式发布DM-i超级混动,NEDC亏电油耗低至3.8L/百公里,可油可电综合续航里程突破1200公里,混动销量由2021年1月不足1万辆爆发式增长至2023年12月的19万辆。纯电方面,2021年9月,比亚迪e平台3.0正式发布,标配了全球首创八合一电动力总成+全球首创宽温域热泵,最大行驶里程突破1000km。2021年8月公司纯电车型销量约3万辆,至2023年12月纯电车型销量达到15万辆。
DM5.0性能参数优异,超越市场车型表现。DM5.0性能参数优异,超越市场车型表现。日前,DM5.0已正式发布,其在能源利用效率上取得进一步突破,实现了全球最高发动机热效率46.06%,NEDC最低亏电油耗2.9L/100km及最长综合续航2100km。性能表现大幅超越其他中低端车型,体现技术节能性的同时大大减轻新能源汽车用户对续航里程的担忧。该技术创新性地使用了以电为主的动力架构、全温域整车热管理架构、智电融合电子电气架构,在DM4.0的基础上进行了进一步升级。EHS电混系统综合工况效率提升5pct达92%,发动机单次启停降耗16%,综合效率提升0.85%;刀片电池能量密度提升15.9%,电池采用第二代直冷系统,均温性提升45%,能耗节省34%,采用全新第二代电池脉冲自加热技术,升温速度提升60%,大幅领先市面可比产品。
品牌高中低分层叠加出海,中长期看公司市占率有望持续提升。
产能利用率提升,单车费用大幅改善。
多因素叠加,比亚迪2024年销量超越400万辆。市场份额持续提升,预计市场份额有望接近20%。规模效应重现,预计单车利润有望突破万元。
多重见底,趋势上行可期。多重见底,边际改善趋势明确。
行业方面,汽车行业整体辅以以旧换新政策支持,价格中枢下行,年中及后半程销量上行明确,且新能源行业逐步出清使得寡头格局初现。
车型销量方面,乘行业之势叠加厂商补贴政策、出口、新车型等刺激因素,公司销量有望大幅超市场预期表现。
市场份额方面,得益于DM-i份额大幅提升,新车周期在即,国家、地方、厂商多重补贴激励等综合因素作用下份额有望企稳并持续上行。
单车利润方面,在碳酸锂价格持续走低的背景下,继价格企稳、销量回升、新车型上市后单车利润有望持续上行。在汽车行业、车型销量、市场份额以及单车利润多重利好作用下,公司底部边际改善趋势明确。
参考资料:
20240602-方正证券-比亚迪:四重底部可期,新一轮成长周期开启
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