技术壁垒极高,龙头地位稳固
国产自动变速器起步较晚, 目前国内品牌AT, CVT和DCT自动变速器在各细分领域的仍处于赶超阶段。AMT换挡动力中断带来的舒适性问题难以解决,未来在传统乘用车领域的应用空间有限,虽有当前自主品牌新能源汽车有部分采用简单AMT结构,但趋势正往DCT方向发展,未来在传统乘用车自动变速器应用将主要以AT、 DCT和CVT三种类型为主。AT变速器:高端市场多档位化,内生外延自主突破
在液力自动变速器的发展史上,多档位发展始终是汽车工程师努力的方向。从最原始的2速变速器,发展到当今8/9/10速, AT变速器的发展历程比较坎坷。传统AT变速器对液力变矩器过分依赖,导致了效率低、油耗高、加速慢的问题,无法适应日益先进的高效率发动机,从而催生了CVT,DCT等新型变速器。6AT曾被工程师认为是AT挡位数的极限,继续增加挡位面临巨大的成本和风险,大部分主流车厂不再继续投入研发。戴姆勒率先推出7AT,开启了多挡位化进程。极小齿比落差和伺服机构的革新,可以让换挡速度直接媲美DCT,提升性能的同时进一步减小对液力变矩器的依赖,使其弱化变矩作用,转型成为换挡过程的缓冲器, 自此AT变速器效率和性能大大提升。
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近年来高端车型市场新型AT已经显现出了强大竞争力,许多品牌开始改用AT。作为DCT技术创始者的大众集团,旗下的大多数SUV和豪华级轿车也都配置AT。随着大众取消10速DSG变速器研发计划,AT变速器将进一步提升在中高端市场的份额。而在中低端领域,AT优势并不突出, CVT与干式DCT在成本性能方面足以与新型4AT/5AT/ 6AT抗衡,全球范围内三足鼎立的局面仍将持续。尽管AT技术非常成熟,但国内市场仍以合资车厂为产销大户,独立供应商以日本爱信和德国采埃孚为主。自主车厂和零部件商罕见踪迹,进口替代进程举步维艰。
国内厂商内生发展和外延收购并举,实现AT变速器突破。2010年东安动力引进三菱技术,自主生产了4AT变速器。2009年吉利汽车收购整合澳大利亚DSI公司后,研发出国产首6AT自动变速器并配套博越。考虑AT自动变速器独立发展, 2015年将DSI 61%股权出售给双林集团(双林股份控股股东)。山东盛瑞传动自2005年开始进行AT自动变速器研发, 2013年研发出首台国产8AT自动变速器,仅用传统的5AT结构实现了8挡变速打破了国外对高端自动变速器产品的技术封锁和产品垄断,使中国成为继德国采埃导、日本爱信、韩国派沃泰(Powertech)之后全球第四个拥有8AT的国家。2014年9月9日,盛瑞8AT搭载陆风X5汽车正式上市销售。
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CVT变速器:核心零件要求严苛,自主研发初现成果
虽然奔驰公司开创了CVT技术先河,但日产和本田却是当前CVT领域的领跑者。日产自20世纪90年代初开始研发CVT, 1992年首次将CVT投入量产应用。经过多年的创新研发与技术积累, 日产CVT可覆盖0.66-3.5L的车型,东风日产旗下日产品牌车型的CVT覆盖率已达到90%。日产公司不断改进CVT技术,增强CVT在环保性、舒适性、动力性方面的的优势。如今日产旗下车型上采用Jatco公司生产的CVT7和CVT8,在二氧化碳减排、油耗以及驾驶性能的提升方面都具备领先优势,最具代表性的应用车型为新天籁、新势代奇骏、NV200。
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CVT制造成本较高,生产工艺要求苛刻。由于CVT通过摩擦传递动力,因此必须依靠锥轮压紧钢带提供足够的摩擦力,加大摩擦带来高压高热,这对锥轮和钢带材料生产工艺要求极高;此外这个压力是通过额外的液压机构来提供,难免带来额外功率损失的问题。物理结构决定了CVT不支持大扭矩。虽然随着技术进步已提升较大扭矩承受度,但主要的应用仍然局限于前驱车型,高动力的后驱及四驱车型不适合使用CVT。国内CVT变速器匹配的发动机排量范围在1.3L-3.5L之间,其中装配在日产楼兰中的CVT承载扭矩最大,可达326N.m, 自主品牌中奇瑞研发的CVT最大承载扭矩为180N.mo
目前在国内装配CVT的乘用车市场高度依赖国外进口。国内的CVT供应商包括加特可(广州)、本田汽车零部件和南京邦奇,而进口的供应商包括加特可、爱信、丰田以及大众;传动带供应商博世(生产钢带)和舍弗勤Luk (生产链条)、电子控制系统供应商大陆汽车电子和联合汽车电子。国内CVT自主研发初现成果。奇瑞汽车(现CVT业务已转让到万里扬旗下)和湖南容大双双实现自主CVT变速器产品突破。奇瑞汽车作为最早涉足CVT领域的整车厂商,已经实现大部分自动挡车型配装自主研发CVT变速器,据统计, 目前奇瑞艾瑞泽系列和瑞虎系列产品, CVT车型的销售比例已接近50%, 2016年2月,奇瑞研发的第二代CVT变速器正式投产,可匹配1.5-2.0L排量的发动机,扭矩覆盖范围147-190Nm.据公司测算,搭载新一代CVT变速器的主力产品在NEDC工况下的效率提升了3%以上,变速比范围提升6%以上,综合油耗下降0.2L100KM以上。2016年4月,奇瑞将其变速器业务转让给万里扬独立发展。变速器独立供应商湖南江麓容大开展CVT生产研发13年,并与力帆、众泰、昌河铃木、北汽和五菱等客户合作,实现力帆630, 530. 330. X50,众泰T200,野马F10. F12等车型的CVT配套。
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DCT变速器:后起之秀国内热捧,战略重心百家争鸣
20世纪90年代,大众公司和博格华纳合作生产了第一款量产的双离合变速器DCT,称为DSG (Direct Shift Gear)变速器,并最先应用在2003款高尔夫R32和奥迪TT车型。目前大众汽车公司拥有两款DSG变速器,一款是六速湿式双离合变速器(配备2.0T以上发动机),由博格华纳提供;一款是七速干式双离合变速器(配备1.8T以下发动机), 由舍弗勒Luk公司提供。当前各大知名汽车厂商都拥有DCT技术,典型如保时捷的PDK,宝马的DKG,三菱的SST,福特和沃尔沃的Powershift,以及奥迪的S-Tronic。目前DCT核心技术基本被美国博格华纳、德国Luk和Getrag所垄断。
DCT自动变速器在主流自主品牌车企快速发展。DCT相对AT和CVT,技术门槛相对低,发展时间短,是自主品牌摆脱对国外AT和CVT供应垄断的一个契机。国内有实力的自主品牌车企纷纷投入开发自主DCT变速器,比亚迪、上汽、广汽、一汽、长安、吉利和江准等的自主DCT自动变速器均已实现量产上市。
DCT之所以能够吸引主流车企投入研发,我们判断原因有: 1)新引入国内的DCT技术在当时树立了先进、省油的产品形象,其传动效率高、可配装发动机的范围相对较大,被认广; 2) DCT采用定轴齿轮传动,与MT结构相似,国内车企可以利用现有生产线,并借鉴部分MT研发经验,更容易实现产业化。
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目前国产汽车搭配DCT主要由外商提供和自主研发两种来源,但无论自主研发还是技术引进, DCT的三大核心部件电液模块、双质量飞轮和双离合器等仍然被格特拉格、博格华纳等国外寡头垄断, DCT变速器完全自主替代任重道远。新能源汽车异军突起,自动变速器需求升级
国内新能源汽车自动变速器研究刚刚起步,主要集中在插电式混合动力汽车、纯电动汽车两个领域。目前新能源汽车自动变速器技术路径多样化, CVT, DCT, AT, AMT都拥有各自应用车型。
插电混动自动变速器技术主要来自传统自动变速器升级改造。插电式混合动力汽车自动变速器研究有两种模式:一种模式基于传统自动变速器,国内代表企业是比亚迪、盛瑞传动:另一种模式采用全新概念设计,例如科力远CHS系统的电子无极变速器E-CVT, 可以满足插电式混合和纯电动汽车需求。
目前在日本和欧洲等发达国家,自动变速器普遍采用在传统内燃机汽车自动变速器基础上进行改进的技术路线。例如日本加特可混合动力CVT8,丰田普锐斯E-CVT的开发、生产和配套也是服务于整车发展战略,自动变速器和驱动电机一体化趋势明显;德国采埃乎公司ZF-8HP通过去掉液力变矩器,增加驱动电机、双质量惯性飞轮、发动机与变速器之间的离合器,在保持变速部分基本不变的情况下,实现混合动力功能。
国内企业科力远绕开丰田THS技术专利,实现CHS系统E-CVT自主技术创新。丰田汽车的THS系统处于行业领先地位,它利用单排行星齿轮组的差速特性,把发动机、主电机和发电机三个转速进行耦合,由齿圈进行输出。科力远则借鉴吉利技术,通过运用双排行星齿轮组,巧妙地规避了丰田的专利限制,同时让CHS系统向自身的技术水平倾斜,实现非常接近丰田THS系统的性能。
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上汽通过自主研发的EDU2档自动变速器实现自主技术突破。目前在荣威E550等混动车型量产配套的上汽EDU GEN1是一款拥有完全自主知识产权的2AMT变速器,是上汽插电式混合动力整车最核心的零部件,具有灵活组合的智能三核动力(发动机、ISG电机和TM电机动力)和类似AT、DCT的换挡性能。
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多挡位自动变速器将成电动汽车传统系统未来发展趋势。纯电动车是靠电池组带动电机来输出动力的,电动机相比于发动机的最大优点之一在于调速范围较广,在调速范围内都能够稳定持续地输出较大扭矩,因此目前几乎所有电动车型均搭载了固定齿轮比单速变速器。随着电动汽车技术的发展,研究表明多挡位自动变速器能够解决电动汽车电机调速范围有限、减小电极电池损伤, 目前正在成为电动汽车传动系统发展趋势。发达国家对纯电动汽车自动变速器的研究开发始于2010年,其产品从两挡自动变速器开始向3挡、4挡等多挡位演化。多挡位自动变速器对提高新能源汽车动力性、延长新能源汽车续驶里程、优化新能源汽车电驱动系统总成性能、降低新能源汽车整车重量和成本、改善新能源汽车驾乘感受都具有重要作用,而单级减速器难以满足消费者对新能源汽车性能不断提高的要求。全文完~