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混合动力的春天到了吗？ 证券分析师：黄细里 执业编号： S0600520010001 联系邮箱： 联系电话： 021-60199790 2021年 9月 14日 证券研究报告 行业 研究 汽车与零部件 核心观点 政策、技术、产品三个因素综合驱动下，混合动力（ HEV+PHEV）将迎来春天，我们预计到 2025年，国内混合 动力汽车乘用车市场占有率将从 2021年的 7%上升到 50%，销量达到 1264万辆，其中自主品牌占比达到 65%。 一、政策因素： 2025年百公里油耗降低至 5L(NEDC)是国家政策目标， PHEV政策前期一直支持，而 HEV强混在 双积分最新版 +节能路线技术图 2.0版均加强重视，按照国家目标 2025年混合动力渗透率达到 40%。 二、技术因素： 上一代混动技术均无法实现“动力 -经济 -成本”三因素的均衡方案，比亚迪 -长城汽车 -吉利汽车 等一线自主品牌最新一代混动方案在原有双电机架构上进行优化，在发动机热效率和动力电池等领域真正实现技 术突破且做到“动力 -经济 -成本”最佳平衡方案，效果好于德系也好于日系。 三、产品因素： 比亚迪率先推出 DM-i标杆性产品引爆市场化需求，且长城汽车 /吉利汽车等其他一线自主品牌 2022-2023年陆续进入混动产品大年将共同带动混动渗透率快速提升，有望复制 SUV渗透率 2011-2016年成长之 路。 推荐标的：具备混合动力技术开发实力的一线自主车企 【 比亚迪 +长城汽车 +吉利汽车 +长安汽车 】 。 风险提示： 乘用车市场复苏不及预期，混动渗透率不及预期。 1 目录 2 未来 5年 PHEV+HEV渗透率实现 7%-50%飞跃 原因一：政策层面不仅支持 PHEV也会支持 HEV 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 原因三：标杆性产品已诞生且众多新品快速跟进 投资建议：混动普及超市场预期，自主最为受益 风险提示 0% 10% 20% 30% 40% 50% 20 18 Q1 20 18 Q2 20 18 Q3 20 18 Q4 20 19 Q1 20 19 Q2 20 19 Q3 20 19 Q4 20 20 Q1 20 20 Q2 20 20 Q3 20 20 Q4 20 21 Q1 20 21 Q2 20 21 Q3 E 20 21 Q4 E 20 22 E 20 23 E 20 24 E 20 25 E 混动渗透率 PHEV HEV 0% 10% 20% 30% 40% 50% SUV渗透率 未来 5年 PHEV+HEV渗透率实现 7%-50%飞跃 政策驱动混动技术转向， HEV+PHEV市场空间广阔。 因为国家补贴导向，过去各品牌倾向“短途用电，长途用 油”的 PHEV车型，并采用 P2/P2.5单电机架构，这样能够更好的与已有的内燃机动力系统进行耦合，降低研发 成本。随着新能源补贴退坡以及“双积分”政策增加对于节能燃油车的鼓励，双电机架构的节能车产品逐渐得 到生产企业的重视，市场空间前景广阔，我们预测节能车（ HEV+PHEV） 2025年渗透率达到 50%。 自主品牌混动技术超越合资， DM-i出现推动渗透率快速提升 。自主车企在混动架构、发动机热效率、电机电控 技术、电池技术以及最终产品的经济性、动力性、成本方面达到或者超越合资品牌水准。对比哈弗 H6的出现推 动 SUV渗透率迅速提升，比亚迪 DM-i的出现，凭借强大的产品力，有望成为混动技术新的标杆。而其它自主车 企（长城、吉利、长安、广汽、奇瑞）新一代混动方案迅速跟进，将进一步地壮大混动市场。 哈弗 H6出现，成为 行业标杆，推动渗 透率快速提升 比亚迪 DM-i 长城柠檬 DHT/吉利 GHS 2.0/长安蓝鲸 Idd/ 广汽钜浪动力 /奇瑞鲲鹏混动 哈弗 H6 3 SUV渗透率变化 混动系统渗透率预测 数据来源：乘联会，东吴证券研究所绘制 数据来源：乘联会，东吴证券研究所绘制 目录 4 未来 5年 PHEV+HEV渗透率实现 7%-50%飞跃 原因一：政策层面不仅支持 PHEV也会支持 HEV 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 原因三：标杆性产品已诞生且众多新品快速跟进 投资建议：混动普及超市场预期，自主最为受益 风险提示 原因一：政策层面不仅支持 PHEV也会支持 HEV 政策 +技术导向，混动市场前景广阔 。 2020年 12月，中国汽车工程学会发布 节能与新能源汽车技术路线图 2.0 ，指出到 2025/2030/2035年混合动力占比分别达到 40%/45%/50%， 2025/2030/2035年油耗目标为每百公 里 5.6L/4.8L/4.0L，通过 48V轻混技术难以达到，需要使用 HEV强混技术。 双积分政策修改，增加传统乘用车节能引导措施 。 2020年 6月，工信部发布关于修改 的决定 。增加了引导传统乘用车节能的措施，对生产 /供应低油耗车型 的企业在核算新能源汽车积分达标值时给予核算优惠，考虑到随着油耗达标要求逐年加严，符合低油耗标准的 车型技术难度和成本逐步增大的实际情况， 2021至 2023年逐步提高低油耗车型核算优惠力度，从 0.5倍、 0.3倍 逐步过渡到 0.2倍。 5 数据来源：工信部，东吴证券研究所绘制 双积分政策图解 目录 6 未来 5年 PHEV+HEV渗透率实现 7%-50%飞跃 原因一：政策层面不仅支持 PHEV也会支持 HEV 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 原因三：标杆性产品已诞生且众多新品快速跟进 投资建议：混动普及超市场预期，自主最为受益 风险提示 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 传统混动技术各有缺点，平衡三要素实现最佳产品力 。在混动市场原有方案中，没有兼顾动力性、经济性以及 产品成本三要素的产品。 1）以丰田 THS方案为例，经济性较高，但动力性较弱，成本较高。 2）以现阶段主流 P2架构的 PHEV方案为例，亏电状态下燃油经济性较差，并且两套动力系统，成本高。 3）以本田 i-MMD方案为 例，经济性和动力性得到了平衡，但是合资品牌成本较高，且控制逻辑的原因，导致高速再加速能力差。市场 需要能够兼顾动力性、经济性以及成本三要素的产品出现。 专注经济性 专注动力性 专注成本 代表产品：丰田行星齿轮结构，动力 分流型 HEV混动 劣势：成本较高，动力性弱 代表产品：上一代 PHEV技术方案 劣势：亏电燃油经济性差，成本高 代表产品：吉利上一代单电机混动方 案 劣势：动力性弱，经济性不强 专注动力 +经济性 代表产品：本田 i-MMD能量分流双 电机架构方案 劣势：成本较高，高速再加速能力差 7 混动技术经济、动力、成本三角 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 发动机 +架构 +电机电控 +电池共同实现最佳混动方案 目的：使发动机更有效地工作 。混合动力汽车的主要目的是为了能够使发动机的工作更靠近有效的区间。现阶 段发动机的热效率最高能够达到 40%左右，但是在不同的工况下区别很大。 发动机工作特性 ： 1）功率恒定时，转速与扭矩成反比； 2）高效工作区域狭窄，中速范围， 2000-3500r/min 之间； 3)不同的工况下，发动机热效率差别很大，低效区间仅为高效区间的 60%甚至更低； 4）低转速和低负 荷工况下，发动机效率很低，对应着车辆低速起步阶段。 发动机工作特性图 丰田混合动力发动机功率图 8 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 发动机 +架构 +电机电控 +电池共同实现最佳混动方案 日常行驶工况复杂，需要储能装置协助“削峰填谷” 。车辆行驶的过程中，很多情况没有办法达到最佳的工况 ，正常行驶时最佳工况功率 所需功率，急加速或上坡时最佳工况功率 发动机以及电池 电动机两套动力系 统，两套动力系统相互配合工作的不同模式就带来了串联、并联以及混联（串并联）三种不同的动力架构。 串联架构 。优点：发动机和电动机间无机械连接，结构最为简单，易于布置和设计。缺点： 1）发动机无法直 接驱动车轮，能量转化存在消耗浪费； 2）电机设计需覆盖全工况，成本要求高。 并联架构 。优点： 1）布局接近传统燃油车布置，设计改动小； 2）电机动力通过变速箱变速，所需功率小，成 本降低。缺点：电机直驱时，动力仍然需要通过变速箱，存在动力损耗。 串并联混合架构。 优点：无需变速箱，驱动模式多样，发动机和电动机均可参与动力输出，增加了传动效率。 缺点：对离合器和 M2电动机要求高，成本较高。 10 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 混动车型架构分类 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 发动机 +架构 +电机电控 +电池共同实现最佳混动方案 P0/P1方案， P0位置在原发电机位置，通过张紧皮带与发动机曲轴前端进行柔性连接，采用 BSG（ Belt-driven Starter/Generator）电机。 P1是将电机放置在离合器之前，与曲轴后端进行刚性连接，采用 ISG(Integrated Starter Generator)电机取代了传统的飞轮。 P1的传动效果及扭矩强于 P0。 P2/P2.5（ PS）方案， P2位置在离合器之后。电机能够直接与变速箱输入轴相连或者通过齿轮及皮带与变速 箱输入轴相连，发动机和电机之间有离合器。 P2.5方案通过双离合变速器实现，利用双离合变速箱可以在两根 输入轴之间切换的特点，将电机与其中一根输入轴进行耦合，通过离合器的开合，在多种模式下进行驱动。 P3方案 ，电机与变速箱的输出轴耦合，通过输出轴与车轮直接连接。 P4方案， 可以用于实现四驱，它的特点在于发动机和电动机不驱动同一根轴，功能上与 P3相似，都能够实现 纯电驱动以及制动回收等，发动机和电动机之间不存在机械连接，通过地面来耦合。 混动不同方案设计 11 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 发动机 +架构 +电机电控 +电池共同实现最佳混动方案 P0/P1方案， P0因为采用皮带柔性连接，无法承受大扭矩，主要用于 48V轻混系统， P1采用刚性连接，可以承 受较大的扭矩，因此可以用于轻混和中混系统。缺点：这两个方案都和发动机曲轴耦合，所以没有办法独立的 去驱动车轮，不能做到纯电驱动模式。 P2方案， 相较于 P0/P1方案， P2方案的 优点 ： 1）因为离合器的存在，使得电机能够与发动机解耦，可以单独 驱动车辆前进；如果电机与变速箱输入轴采取齿轮连接的方式，因为传动比的存在，使得电机的驱动扭矩可以 不用非常大，降低电机的体积和成本。 缺点： 1）只有变速箱处于空挡位置的时候，电机才能够与车轮解耦， 从而用于启动发动机，否则必须在发动机端再增加一个 BSG电机，用于自动启停功能； 2）对于横置发动机来 说占机舱轴向尺寸，导致整车布置更加困难 P0方案示意图 P1方案示意图 12 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 发动机 +架构 +电机电控 +电池共同实现最佳混动方案 P2.5方案的不同工况， 1）两个输入轴的离合器均松开，发动机与变速箱解耦，纯电驱动，在低速工况； 2）电 机所在轴的离合器耦合，电动 +发动机驱动，类似于直连输入轴的 P2方案； 3）另一侧轴的离合器耦合，电动 机 +发动机驱动，类似于通过齿轮耦合 P2方案。 P3方案， 优点在于电机动力输出不用经过变速箱的损耗，纯电驱动和制动能量回收的效率较高。缺点同样比较 明显，因为没有离合器的存在，无法和车轮解耦，导致单电机无法实现驻车充电功能，需要在发动机位置再增 加 BSG电机来满足驻车充电功能，形成 P0-P3架构。 P4方案， 以宝马 i8为例，前桥通过电动机进行驱动，后桥通过发动机进行驱动。在纯电行驶的时候以电机前驱 为主，而在混动模式下则以发动机驱动的后轴为主要驱动轴。大部分 P4布局（只有一个 P4电机接了高压电）不 能随意在纯电驱和纯发动机驱动之间切换，这意味着前后驱的切换，不利于车辆操控性和舒适性。 P2.5方案示意图 P3方案示意图 P4方案示意图 13 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 原因二：自主品牌技术突破日系垄断且方案最优 发动机 +架构 +电机电控 +电池共同实现最佳混动方案 基于电池容量及电机功率对混动进行分级 。可以分为微混、轻混、中混、强混、插电混动以及增程式混动这六 个级别。微混是燃油车的加强版，处于中间部分的轻混、中混、强混、 PHEV这四大类型可以看作混合动力方 案。 EREV更加接近纯电的驾驶体验，但是匮电后的经济性和动力性指标全面下降，并且无法实现发动机直驱。 基于双电机架构的 HEV和 PHEV更加符合经济性 +动力性的混合动力要求 14 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 不同级别混动方案对比 各家企业混合动力技术特点 丰田 精密高效行星齿轮组铸就专利壁垒 丰田 THS（ TOYOTA Hybrid System） 系统 历经四代升级，丰田 THS是应用最广泛、最成熟的混合动力系统。 丰田 1997年通过普锐斯推出第一代 THS驱动 系统 P111，现已发展到了第四代 P610驱动系统。 系统各个环节不断升级，带来更加经济性及动力性体验 。从第一代 THS开始，丰田对动力系统架构、发动机、 MG1电机、 MG2电机、电池均进行持续不断的升级，从而不断提高整车的经济性及动力性体验。 丰田混合动力技术发展历史 时间 1997 2003 2009 2015 2016 代际 第一代 Prius 第二代 Pruis 第三代 Pruis 第四代 Pruis 插电混动 Pruis 结构 变化 新增一个行星排 换装 1.8L发动机 改成平行轴轴向缩短 47mm 发动机与 MG1之间增加单向离合器 发动机排量 1.5L 1.5L 1.8L 1.8L 1.8L 发动机型号 1NZ-FXE 1NZ-FXE 2ZR-FXE 2ZR-FXE 2ZR-FXE 功率 /扭矩 43KW/102Nm 57KW/115Nm 73KW/142Nm 73KW/142Nm 73KW/142Nm 热效率 36.80% 36.80% 38.50% 40% 40% 电池类型 镍氢 镍氢 镍氢 镍氢 /锰酸锂 三元锂电池 电池电压 201.6V 201.6V 201.6V 201.6V/207.2V 351.5V 电池能量 1.78Kwh 1.31Kwh 1.31Kwh 1.31Kwh/0.75Kwh 8.8Kwh 电机类型 永磁同步 永磁同步 永磁同步 永磁同步 永磁同步 MG1电机功率 /扭矩 16KW/175Nm 38KW/45Nm 42KW 23KW/40NM 23KW/40NM MG2电机功率 /扭矩 29KW/305Nm 50KW/400NM 60KW/207NM 53KW/163NM 53KW/163NM MG2电机转速 / / 13500rpm 17000rpm 17000rpm 油耗数据 L/100km 3.22 2.82 2.62 2.48 / 15数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 各家企业混合动力技术特点 丰田 发动机 热效率 电池容量 电机扭矩 镍氢电池电压 百公里综合油耗 (工信部 ) 阿特金森 41% 1.8kwh 202Nm 210.6V RAV4 双擎 凯美瑞双擎 4.7L 4.1L 丰田 THS行星齿轮结构 THS系统技术参数 精密高效行星齿轮组铸就专利壁垒 丰田 THS（ TOYOTA Hybrid System） 系统 行星轮 +太阳轮 +行星架 +双电机，实现多种工况动力分流。 1）当起步及低速行驶的时候， 2号电机带动齿圈独 立驱动车辆； 2）当车速上升至某一临界值（ 40Km/h）时，发动机开始介入工作； 3）在正常行驶工况下，若 发动机能量过剩或电池电量过低，则发动机能量通过 1号电机转为电能； 4）若急加速或爬坡工况，发动机和 2 号电机共同为车辆提供驱动力； 5）当松开油门或踩下刹车时，车轮惯性带动 2号电机逆向为蓄电池充电。 行星齿轮系统提升 系统效能 ，专利壁垒保护 。 行星齿轮减速器与普通的平行轴式齿轮减速器相比优势巨大，使 整个机构“精致强悍”。丰田为整套行星轮系统申请了专利，其他厂商需要绕过丰田的技术壁垒才能实现高效 的强混方案。 16 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 各家企业混合动力技术特点 丰田 精密高效行星齿轮组铸就专利壁垒 丰田 THS（ TOYOTA Hybrid System） 系统 采用平行轴架构，带来更小轴向尺寸 。从第四代普锐斯开始，将原有的同轴线 THS双电机架构，改成平行轴架 构，这样可以有效的降低整套系统的轴向尺寸。采用新架构的 THS系统轴向尺寸下降 47mm，能够适配更大的 发动机，并且增加 MG2电机的功率。 换用高速扁线电机，取得轮端扭矩和最高车速间的平衡 。第四代普锐斯的 MG2电机采用扁线电机，最高转速从 13500rpm提升到 17000rpm。换用高速线电机，能够采用更高的减速速比获得更高扭矩的同时，确保车辆的 最高时速，从而实现更好的动力性能。扁线绕组，能够提高电机的功率密度，具有更好的 NVH和散热表现。 17 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 丰田 THS系统优化 高速电机对性能影响 各家企业混合动力技术特点 丰田 丰田发动机热效率变化 精密高效行星齿轮组铸就专利壁垒 丰田 THS（ TOYOTA Hybrid System） 系统 发动机热效率不断提高，动力源持续升级。 丰田从第一代普锐斯开始，就搭载了阿特金森循环发动机，在牺牲 低速动力性的同时，获得了更高的经济性。第四代普锐斯通过优化 EGR、改变活塞表面形状以及使用阻力更小 的滑动轴承等方式将发动机的热效率提升到 40%，获得更好的经济性。 镍氢电池 -锂电池，能量密度不断提升 。相较于纯电车型，混动系统要求更高的充放电倍率，镍氢电池符合混 动车型这一特殊的需求，但是随着电池技术的发展，镍氢电池 30wh/kg的能量密度相较于锂电池 160wh/kg有 较大的劣势，随着锂电池产业技术的不断进步和成本的下降， 2019年之后所有的丰田混动系统均采用锂电池作 为动力电池方案。 镍氢电池 图：三元锂电池 18 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 各家企业混合动力技术特点 丰田 精密高效行星齿轮组铸就专利壁垒 丰田 THS（ TOYOTA Hybrid System） 系统 THS系统得到广泛应用，产品线不断丰富。 最初的 THS系统只是在普锐斯车型上运用，从 2005年开始， THS技 术逐步的在丰田旗下全系车型开始推广。从普通品牌 A级轿车卡罗拉到 B级轿车凯美瑞，再到豪华品牌雷克萨斯 轿车和 SUV，最后到跑车均采用了 THS混动技术，实现了混动方案的全覆盖。 历代普锐斯车型 丰田品牌混动车型 雷克萨斯混动车型 跑车车型 代普锐斯 代普锐斯 代普锐斯 代普锐斯 卡罗拉双擎 凯美瑞双擎 RAV4双擎 汉兰达双擎 艾尔法双擎 酷路泽双擎 ES300H RX450H LS600H RCF500H 19数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 丰田混动车型图谱 各家企业混合动力技术特点 本田 另辟蹊径设立混合动力新标杆 本田 i-MMD系统 从单电机架构起步，全力发展双电机架构 。 1999年，本田推出第一代混动系统 IMA ，采用 P2单电机方案。后 续本田的混合动力向三个方向发展，分别是适用于小型车的单电机混动系统 i-DCD(Intelligent Dual-Clutch Drive)、适用于中型车的双电机混动系统 i-MMD(Intelligent Mutil-Mode Drive)、适用于大型车的三电机混 动系统 SH-AWD(Super Handling All-Wheel Drive)。截至 2021年 9月主要搭载的是 i-MMD系统，包括凌派、 雅阁、奥德赛、 CR-V等主流车型。 产品成熟度较高，四年三次迭代小改款 。 2013年本田推出第一代 i-MMD系统，首次采用 P1+P3的双电机架构 ， 通过双电机三 种驱动 模式的布局，绕过了丰田的专利壁垒， 结构简单可靠，整车成本大大降低， 达到了媲美 丰田的燃油效率及更佳的动力表现 。首次推出的 i-MMD结构已经较为完善， 2016、 2017年分别进行了两次换 代，主要进行了一些小的改动，增加了内燃机热效率，更换了扁线高速电机，从而提升了整套系统的效率。 本田混动技术发展历史 发布时间 1999年 2013年 2016年 2017年 混动系统 IMA系统 i-MMD- i-MMD- iMMD- 进化点 首次采用双 电机结构 电机减重 23% 缩小电池单元 32%体积采用扁线电机，体积下降 23% 架构 P2 P1+P3 P1+P3 P1+P3 发动机排量 / 2.0L 2.0L 1.5L 2.0L 发动机热效率 / 38.9% 38.9% 40.5% 40.6% 发动机功率 /扭矩 / 105KW/165NM 105KW/165NM 80KW/134NM 105KW/165NM 动力电池容量 / 1.3kwh 1.3kwh 1.2kWh 1.3kwh 动力电池类型 / 三元锂 三元锂 三元锂 三元锂 TM电机功率 /扭矩 / 124KW/307NM 135KW/315Nm 96KW/267NM 135KW/315Nm 综合最大功率 / 158KW 158KW 113KW 158KW 20数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 本田混动技术发展历史 Honda混动技术研发方向 各家企业混合动力技术特点 本田 另辟蹊径设立混合动力新标杆 本田 i-MMD系统 双电机架构 +离合器，实现三种驱动模式 。 通过双电机和离合器的结构，系统可以实现三种驱动模式的切换： 1)纯电驱动模式 ，通过电池给 TM电机供电， TM电机驱动车辆前进，因为动力电池仅 1.3kwh，这种工况时间较 少； 2)串联驱动模式 ，发动机通过 GM电机发电供给 TM电机能量，驱动车辆前进，多余能量存入动力电池； 3) 发动机直接驱动模式 ，在特定的车速下，离合器结合，发动机通过齿轮机构直接驱动车辆前进。此外车辆也可 以通过发动机和电动机并联来进行动力输出，并且通过动能回收的方式实现减速动作。 纯电 EV驱动 发动机直接驱动串联驱动 21数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 各家企业混合动力技术特点 本田 另辟蹊径设立混合动力新标杆 本田 i-MMD系统 i-MMD通过不同驱动模式，使发动机工作在最优工况区间 。在不同的车速和不同的功率需求下， i-MMD系统 采用不同的工作模式，但最终目的，就是通过 TM/GM两个电机之间的配合，当功率需求发动最优工况时， 通过电机辅助维持发动机工作在最佳区间，当功率需求 发动机最佳工况时，通过向动力电池充电来储存多余 的能量，从而实现最佳节油效果。 以电机为主要动力源，动力性强于 THS。相较于 THS系统， i-MMD系统没有变速装置，发动机直接介入速度区 间有限，更多的时候发动机作为增程装置，以 TM电机作为主要驱动源。系统 TM电机功率 /扭矩达到 135KW/ 315Nm，且作为 P3电机能够直接输出功率到轮端，而 THS GM2电机的功率 /扭矩为 53KW/163NM， i-MMD 动力性强于 THS系统。 i-MMD混动车辆关键部件工作状态 序号 工作方式 状态 车辆状态 发动机状态 发电机状态 驱动电机状 态 电池状态 1 静止 原地静止 静止 停机 静止 静止 待命 2 原地水温加热 静止 怠速 静止 静止 待命 3 驻车充电 静止 工作 发电 静止 充电 4 EV模式 纯电加速 行驶 停机 静止 放电 放电 5 纯电减速 行驶 停机 静止 放电 充电 6 混动模式 混动无充放电 行驶 工作 发电 放电 待命 7 混动 +充电 行驶 工作 发电 放电 充电 8 混动 +放电 行驶 工作 发电 放电 放电 9 发动机直 驱 无充放 行驶 工作 静止 静止 待命 10 充电 行驶 工作 发电 静止 充电 11 放电 行驶 工作 静止 放电 放电 22数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 混合动力发动机工况i-MMD混动车辆关键部件工作状态 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 初代推出双电机架构，历经三代重回双电机架构。 比亚迪 2009年发布初代混动技术 DM(Dual Mode) 1.0，采 用双电机架构，目标为了实现节油。但是因为电机的体积、成本等多方面原因，后续的第二、第三代 DM系统 转而追求动力性，采用高性能电机 +大容量动力电池的方式，遵循“短途用电，长途用油”的理念，搭建 PHEV 架构。最新推出的 DM双平台战略， DM-p平台依旧追求动力性， DM-i平台重回第一代的双电机架构，以经济 性为目的，兼顾一定的动力性。 比亚迪混动技术发展历史 发布时间 2009 2013 2018 2020 2021 代际 DM- DM- DM- DM-P DM-i 技术架构 P1+P3 P3+P4 P0+P3+P4 P0+P4 P1+P3 发动机排量 1.0L 1.5T 2.0T 2.0T 1.5/1.5T 发动机功率 /扭矩 - 113kw/240Nm 151kw/320Nm 151kw/320Nm 81kw/135Nm102kw/231Nm 发动机热效率 - - - - 43%/40% 电机型号 - 永磁同步 永磁同步 永磁同步 永磁同步 电机转速 - - 15000rpm 15000rpm 16000rpm TM前轴电机功率 /扭矩 - 110kw/250Nm 110kw/250Nm - 132-160kw/316-325Nm TM后轴电机功率 /扭矩 - - 180kw/380Nm 180kw/330Nm - 功率密度 kw/L - - - - 44.3 动力电池 磷酸铁锂 磷酸铁锂 磷酸铁锂 磷酸铁锂 磷酸铁锂 系统总功率 /Kw 80 217 441 321 160-254kw 油耗 L/100km 6 追求动力 动力兼顾经济 动力兼顾经济 3.8(秦 PLUS) 23数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 P0+P4双电机四驱架构， DM-p带来强劲动力 。 与 DM 相比， DM-p（ Dual Mode Powerful）架构取消 了 P3电机，通过前轴的 P0高性能 BSG电机调节发动机转速，使其工作在最高效区域，配合 6档双离合变速箱提 供动力输出。后轴电机通过地面与发动机耦合，发动机 +电机共同为车辆提供充沛动力，系统功率高达 321kw ，带来 4.7s的百公里加速。 比亚迪 DM-p混动架构 24数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 DM-i重回双电机混联架构，主打“超低油耗” 。 2021年 1月，比亚迪正式发布 DM-i（ Dual Mode intelligent）技术平台，该平台是比亚迪在 DM3.0平台上划分出来的新技术路线，主打燃油经济性。整套系统 基于 DM- 代 P1+P3双电机混联架构进行优化，得益于专门开发的“骁云”混动阿特金森循环发动机、高速扁 线电机、功率型刀片电池、自主 IGBT等新技术，整套系统在确保了动力性的同时，获得了非常优异的经济性， 百公里最低油耗达到 3.8L。 高效发动机 +高效电混 +专用电池，实现以电为主的混动技术 。通过发动机、双电机电混系统、动力电池之间的 配合，系统可以实现 EV、 HEV串联、 HEV并联、发动机直驱以及能量回收 五种工作模式。在匮电的情况下，城 市工况下， EV纯电驱动占比 81%，实现 “以电为主” 的混动技术。 发动机 GM电机 TM电机 纯电驱动 发电路线 发动机直驱 25数据来源：产品发布会，东吴证券研究所 数据来源：产品发布会，东吴证券研究所绘制 图：比亚迪 DM-i混动产品架构图：比亚迪 DM-i混动架构中动力系统及控制 100%自主研发 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 给发动机做“减法”，附件全面电气化，打造全球量产最高热效率发动机。 为了配合 DM-i平台，比亚迪研发了 “骁云”阿特金森循环发动机，将压缩机、水泵、起动机、等所有附件均进行电气化，取消轮系负载使得其专 注燃烧，并通过超高压缩比、 EGR废气再循环、分体冷却、可变截面涡轮增压、超低摩擦等技术，最终在 1.5L 机型上获得高达 43%的热效率， 1.5T机型热效率也达到 40%。 双电机电混架构，基于第一代 DM技术优化 。 EHS高度集成化电混系统，体积 &重量均比第一代均减小 30%， 功率密度达到 44.3kw/L，按功率分为 EHS132145160三个型号，功率分别为 132KW/145KW/160KW，扭矩 分别为 316Nm/325Nm/325Nm，适配 A-C级车。 图：比亚迪 DM-i高效发动机 37% 38% 39% 40% 41% 42% 43% 44% 本田 丰田 比亚迪 广汽 吉利 奇瑞 长安 已量产最高热效率 26 图：“骁云”发动机热效率对比 数据来源：产品发布会，东吴证券研究所 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所绘制 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 扁线 +高速 +油冷 +自主 IGBT，动力系统全面升级。 比亚迪 EHS电混系统内搭载的 GM发电机 +TM驱动电机， 1)采用扁线绕组 ，达到最高 97.5%的电机效率。 2)最高转速达到 16000rpm，拥有更长的恒功率区，从而实现 更加充足的后备功率。 3)通过油冷技术 ，散热性能大幅提升，并且将电机功率密度提升至 44.3KW/L。 4)采用第 四代 IGBT，电控综合效率达到 98.5%。 采用功率型专用刀片电池，支持交流 &直流快充 。针对混动车型高充放倍率的特点，比亚迪专门开发了功率型 刀片电池，电量 8.3-21.5kwh，支持 50-120km纯电续航，满足频繁充放的前提下，符合比亚迪针刺实验标准 。单节电压达到 20V以上，整个电池包只有 10-20节刀片电池，零件减少 35%以上，无模组结构，体积效率高 达 65%。采用类似蜂窝的铝板结构，强度更高。全球首款搭载脉冲自加热技术的动力电池，覆盖全气候条件使 用场景。支持交流 3.3KW和 6.6KW充电以及直流快充模式，能够实现 30min充电 80%。 比亚迪电机系统技术 功率型专用刀片电池 支持直流快充技术 27数据来源：产品发布会，东吴证券研究所 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 良好动力性 +经济性，实现车型平台全覆盖 。 DM-i技术凭借在发动机、电驱系统架构、电机电控技术以及电池 技术全方面的升级，实现了良好的动力性和经济性指标。以 A级轿车秦 PLUS DM-i车型为例，工信部测试匮电 油耗达到 3.8L/100km，为混动车型中最低。百公里加速时间为 7.3-7.9s，达到 2.0T燃油发动机动力水准，具有 极强的产品力。除了 A级轿车之外， DM-i系统还同步搭载在紧凑级 SUV“宋 PLUS”以及中大型 SUV“唐”上 ，未来也将搭载在中大型轿车“汉”以及 MPV“夏 ” 上，实现车型的全覆盖。 秦 PLUS DM-i 唐 DM-i 宋 PLUS DM-i 28数据来源：产品发布会，东吴证券研究所 比亚迪不同车型售价情况 各家企业混合动力技术特点 比亚迪 性能 、 经济双平台发展 比亚迪 DM-p/DM-i混动技术 供应链成本下降 +结构调整，带来混合动力成本下降。 得益于电动汽车产业链的发展，三合一电机高速化、小 型化，体积和重量变小，成本下降。与燃油车相比，混动系统减少 (DCT变速箱 +发电机 +起动机 ) 7000元，增 加 (双电机 +单档变速箱 +电控 +动力电池 )17000元，成本增加控制在万元以内。 1000 1000 9500 95006000 6000 7000 7000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 比亚迪混动系统与传统燃油车成本 对比 /元 传统燃油 系统 减去 DCT 变速箱 去除起动机 以及发电机 基础内燃机 双电机 +电控 +单档变速箱 动力电池 混动系统成本 发动机 发动机 发动机 29数据来源：比亚迪，东吴证券研究所绘制 各家企业混合动力技术特点 长城 双电机拓扑混联架构 +不同动力电池组合 ， 满足多元用户需求 高集成度双电机拓扑混联，实现用户全场景覆盖 。 “柠檬混动 DHT” 系统高集成度的“七合一”双电机拓扑混 动方案，能够覆盖纯电、串联、并联、动能回收等多种工作模式，实现全场景燃油经济与动力性的平衡。 多种驱动模式，应对不同工况。 1） EV模式 ，纯电行驶体验； 2）串联模式 ，适用市区场景； 3）并联模式 ，两 档变速箱增加发动机直驱速度范围，与 TM电机共同驱动； 4）能量回收模式 ，适用制动 /减速场景。 两套架构 +三套动力总成，满足多元化用户需求 。搭配 1.8kwh和 45kwh两种不同容量的动力电池，实现 HEV及 PHEV两种架构，分别适用不同场景的用户群体。并组成系统功率分别为 140/240/320kw的三套动力总成，满 足不同级别车型配置要求。 柠檬 DHT系统主要部件 柠檬 DHT系统结构图及多种驱动模式 30数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 各家企业混合动力技术特点 长城 双电机拓扑混联架构 +不同动力电池组合 ， 满足多元用户需求 完全自主知识产权，经济性及动力性全面占优 。 “柠檬混动 DHT” 是由长城汽车完全独立自主设计、研发，具 备完全自主知识产权的全新架构，全新双电机拓扑架构的经济性 /动力性能测试结果均优于日系竞品的产品参数 。 变速箱拓宽发动机直驱工况 ， 并联模式弥补 i-MMD高速再加速短板 。 “ 柠檬 DHT” 系统在本田 i-MMD基础上 增加了一个定轴式两档变速箱 ， 使得发动机直驱的工况范围比 i-MMD更宽广 。 且混动驱动模式发动机与电动机 实现并联驱动 ， 有效弥补了 i-MMD高速再加速能力弱的短板 。 柠檬 DHT系统与本田 i-MMD系统结构对比 柠檬 DHT系统与本田 i-MMD系统混动驱动模式对比 31数据来源：汽车之家，东吴证券研究所数据来源：汽车之家，东吴证券研究所 各家企业混合动力技术特点 吉利 通过双离合变速箱实现的 P2.5单电机方案 吉利 ePro技术 （ GHS 1.0） 采用 P2.5单电机架构，不同于日系双电机架构。 不同于日系双电机结构，吉利 ePro技术利用双离合变速器自身 的耦合特性，通过单电机与偶数挡位耦合的 P2.5架构来实现混动方案。 利用双离合发动机现有架构，简化系统结构，降低电机要求。 P2.5方案的主要优点在于： 1）利用燃油车现有 的双离合变速箱，无需增加额外的离合器等部件，并且易于布置； 2）动力输出通过变速箱速比放大，使得电 机扭矩要求降低，成本下降。 单电机无法与车轮解耦，纯电阶段加速性能较弱 。 ePro整套系统通过单电机来实现驱动、发电和启动功能，无 BSG电机。降低成本的同时也带来了一定的缺点： 1）单电机无法与车轮解耦，当低速工况时无法通过串联模式 来提升发动机工作效率，从而增加油耗；