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汽車電氣化和智能化發(fā)展分析

   2014-10-16 5570
核心提示:橡膠機(jī)械網(wǎng) 汽車智能化,是汽車產(chǎn)業(yè)演進(jìn)過程中的一個階段,是汽車電氣化/電子化和自動駕駛/無人汽車中的過渡,會延續(xù)很長時間:從汽車加入電子控制模塊開始,到最終實現(xiàn)無人駕駛結(jié)束,持續(xù)時間可能達(dá)百年。
中國橡膠機(jī)械網(wǎng) 汽車智能化,是汽車產(chǎn)業(yè)演進(jìn)過程中的一個階段,是汽車電氣化/電子化和自動駕駛/無人汽車中的過渡,會延續(xù)很長時間:從汽車加入電子控制模塊開始,到最終實現(xiàn)無人駕駛結(jié)束,持續(xù)時間可能達(dá)百年。

智能汽車的概念涵蓋汽車電子和車聯(lián)網(wǎng)。汽車智能化,本質(zhì)上是要滿足消費(fèi)者用車過程中安全、舒適、節(jié)能和互聯(lián)的核心需求;我們認(rèn)為安全、舒適、節(jié)能涉及到對車輛的控制(包括整車和車身),因此多與汽車電子相關(guān);而互聯(lián)則可以完全通過智能手機(jī)實現(xiàn),只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)信息與汽車本身緊密聯(lián)系后,車聯(lián)網(wǎng)才有其實際意義。

智能化需要汽車電子的應(yīng)用來實現(xiàn)

汽車智能化的范疇主要分為三類:整車控制、車身控制與車載信息,實際上也是汽車電子化的三個領(lǐng)域;在交通工具從馬車進(jìn)化到汽車,再到新能源汽車的進(jìn)程中,實際上是汽車電氣化的升級:汽車已不僅是機(jī)械+液壓的結(jié)合,而是增加了大量的電子部件,成為機(jī)電一體化的綜合體。汽車電子的核心在于電控系統(tǒng),通過擬人過程實現(xiàn)智能化。

汽車電子核心技術(shù)包括:

1、線控系統(tǒng)(信號傳輸?shù)耐緩剑纱搜由斐龈黝惪偩€結(jié)構(gòu));

2、通信協(xié)議(強(qiáng)調(diào)確定性、穩(wěn)定性,通過若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn));

3、數(shù)據(jù)通信(符合統(tǒng)一協(xié)議的數(shù)據(jù)在線控系統(tǒng)中傳輸);

4、高壓電源(用電元件增加,整體驅(qū)動電壓升高,動力驅(qū)動、制動、轉(zhuǎn)向成為可能);

5、具有容錯空間的電子電氣架構(gòu)。

寶馬集團(tuán)認(rèn)為,在未來的汽車工業(yè)發(fā)展中,90%的創(chuàng)新來源于電子和軟件,未來電子化的程度是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志,也是開發(fā)新車型、改進(jìn)汽車性能的最重要措施。我國汽車電子市場規(guī)模快速增長,賽迪統(tǒng)計,從2007年的1216億元增長到2012年的2672億元,全球占比約24%;預(yù)計到2015年,中國汽車電子市場規(guī)模將突破4000億,三年復(fù)合增速15%。另外,深圳航盛認(rèn)為,如實現(xiàn)國產(chǎn)化,有望降低成本30%,將推動汽車整體成本降低8%。

智能化需要軟硬結(jié)合、同步開發(fā)

汽車智能化,就是要實現(xiàn)擬人的動作執(zhí)行,其前提是獲取信息、處理信息,使得汽車擁有對客觀事物進(jìn)行感知、分析、判斷并有效地進(jìn)行處理和執(zhí)行的綜合能力。

ECU、線束和總線的緊密融合

對應(yīng)到硬件,就是汽車傳感器?控制器?執(zhí)行器的邏輯架構(gòu),這三部分在汽車中通常被稱為電子控制單元(ECU,Electronic Control Unit),其核心處理器通常使用單片機(jī)(單片微型計算機(jī)),再配以輸入/輸出接口、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、存儲器,構(gòu)成了完整的信號處理模塊;目前多數(shù)汽車上的ECU達(dá)70-80個,高端豪車則數(shù)量上百(以實現(xiàn)更多的智能化功能)。前端處理器+ECU+后端執(zhí)行器形成了一套完整的自控系統(tǒng);再加上將其連接到一起的總線及線束,構(gòu)成了汽車電子的完整架構(gòu)。根據(jù)德爾福數(shù)據(jù),高級車的線束總長度達(dá)2km,重量近30kg,輕量化、集約型線束設(shè)計和制造也是汽車電子發(fā)展的重要方向之一。

汽車執(zhí)行器也是電子化的重要領(lǐng)域;執(zhí)行器是直接驅(qū)動受控對象的部件,傳統(tǒng)上以液壓或氣動元件為主,現(xiàn)在越來越多的使用電磁元件(電磁閥、電動機(jī)等),因為后者響應(yīng)快,控制精準(zhǔn),可以有效達(dá)到安全、節(jié)能的目的。

百個ECU通過線束連上總線實現(xiàn)通訊

車內(nèi)眾多ECU傳統(tǒng)上是各自獨立工作,需要給予電力、信號供應(yīng),由于多由不同供應(yīng)商提供,以及系統(tǒng)復(fù)雜度不高,因此彼此分割和獨立;在ECU增多、高低壓并行的背景下,為了減少電磁輻射和資源冗余,高速總線結(jié)構(gòu)應(yīng)用增多,使得以分布制控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)成為可能。實現(xiàn)最大程度的優(yōu)化配臵,減少線束長度和重量,提高可靠性,并可能減少部分 ECU的重復(fù)應(yīng)用。

為實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速交換,高可靠性和性價比,通常車內(nèi)總線也會分為多種形態(tài):LIN、CAN、MOST等。

從整體控制模式來看,總線有兩種類型:

一是車體控制,非安全性的,數(shù)據(jù)傳輸速度比較低,如車身控制的LIN和多媒體控制的MOST;

二是整體控制,涉及到車輛的駕駛數(shù)據(jù)需要高速傳輸,基于安全性的考慮,多采用 CAN,也有基于時間觸發(fā)的通信協(xié)議,強(qiáng)調(diào)信息的確定性與可靠性。

值得一提的是,Tesla采用了計算機(jī)局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用的 LAN總線架構(gòu),加上操作系統(tǒng)(在儀表盤、中控臺和BMS中),以及應(yīng)用層/傳輸層的協(xié)議,是一臺完整智能終端的架構(gòu),可以方便的和外部網(wǎng)絡(luò)對接,與封閉的傳統(tǒng)汽車總線差異巨大。從主機(jī)廠的布局看,目前用于娛樂信息系統(tǒng)的 MOST總線最可能被 LAN替代,與高清攝像頭相連的區(qū)域也可采用 LAN總線,因該場景的數(shù)據(jù)流量大,對帶寬要求高,同時信息需要與互聯(lián)網(wǎng)對接。

全球汽車電子供應(yīng)體系:相對穩(wěn)固、地域特色鮮明

汽車電子的核心在于,它是汽車子系統(tǒng)中的一部分,與其他子系統(tǒng)形成強(qiáng)耦合關(guān)系;因此更換供應(yīng)商,及國產(chǎn)化進(jìn)程比輪胎、玻璃等會慢很多。

我們認(rèn)為汽車電子的供應(yīng)體系可以分為四個層級,分別是系統(tǒng)供應(yīng)商、一級供應(yīng)商(Tier1)、二級供應(yīng)商(Tier2)、器件供應(yīng)商:

系統(tǒng)供應(yīng)商:如 Bosch、Denso這些,目前國內(nèi)還沒有這個級別的供應(yīng)商;典型產(chǎn)品是發(fā)動機(jī)、變速器中的工程件、算法控制部件,由于對發(fā)動機(jī)、變速器的理解要求非常高,而中國目前發(fā)動機(jī)、變速器國產(chǎn)化率較低,所以這塊也起不來;國外公司不僅僅是賣產(chǎn)品,而是賣服務(wù),與產(chǎn)品一起打包銷售;形成了非常高的壁壘。

一級供應(yīng)商:與系統(tǒng)供應(yīng)商會有少量重合,目前國內(nèi)很少,合資企業(yè)占大多數(shù);但國內(nèi)企業(yè)直接把產(chǎn)品調(diào)教好,打包銷售這種基本沒有,以產(chǎn)品整合的銷售模式為主。

二級供應(yīng)商:國內(nèi)公司能在這里已經(jīng)不錯,也是內(nèi)資企業(yè)主要的生存空間;大量電子元器件公司在這塊市場經(jīng)營;國內(nèi)企業(yè)長期趨勢是從后裝走向前裝,從底層走向頂層。

器件供應(yīng)商:主要是指汽車電子系統(tǒng)的主芯片供應(yīng)商,如Freescale、ST、TI等,該領(lǐng)域為海外傳統(tǒng)半導(dǎo)體公司為主導(dǎo),大多數(shù)為半導(dǎo)體IDM廠商,分布在歐洲、美國和日本。

(根據(jù)Gartner數(shù)據(jù),全球模擬器件應(yīng)用中,汽車使用占比已經(jīng)從2006年的14.3%提升至2013年的23.5%,成為最重要的市場之一;對應(yīng)的單車半導(dǎo)體用量從2007年的295美元提升到2012年的380美元。)

在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)、汽車電子公司集中的歐美日地區(qū),汽車電子供應(yīng)體系也呈現(xiàn)顯著的差異:北美整車品牌少,汽車電子大廠多從整車廠獨立出來,因此供需結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,并且車型變化少,單一部件供應(yīng)量大,成本較低;歐洲供應(yīng)商競爭較為激烈,整車廠面向全市場采購;日本供應(yīng)鏈企業(yè)之間的交叉持股較多,每家公司通常存在穩(wěn)定的2-3家供應(yīng)商或客戶,整個國家形成一個大的汽車聯(lián)盟。

隨著汽車設(shè)計平臺化的趨勢加劇,汽車模塊化趨勢也日益明顯,傳統(tǒng)的供應(yīng)體系可能發(fā)生變化,從差異化設(shè)計逐漸轉(zhuǎn)向均一化模塊,使得單一供應(yīng)商的全市場份額可能大幅提升,提升替代壁壘。

機(jī)會在車載和車身電子,內(nèi)資從后裝走向前裝

胎壓監(jiān)測等智能技術(shù)可能率先推廣

我們統(tǒng)計了市場上所見的汽車類智能技術(shù)/產(chǎn)品,選擇其中近五年內(nèi)最具應(yīng)用前景的20項,按照安全、舒適、節(jié)能、互聯(lián)四個功能方向分類,并根據(jù)其價格和需求、標(biāo)準(zhǔn)化與安裝難易四個維度進(jìn)行劃分。

需求量大、價格較低的產(chǎn)品可能率先取得規(guī)模性應(yīng)用;如車載診斷系統(tǒng)和車載信息系統(tǒng),已經(jīng)取得較高的安裝比例,行車相關(guān)的手機(jī)APP也日漸增多,以眾包模式提供實時路況的車托邦A(yù)pp已實現(xiàn)千萬級用戶量。我們預(yù)計如胎壓監(jiān)測、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、倒車影像、夜視系統(tǒng)等技術(shù)將在近年實現(xiàn)較快速度的成長。

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度高意味著可能依靠規(guī)模生產(chǎn)迅速降低成本,若安裝施工簡單將加快該產(chǎn)品的普及速度,因此符合這兩個條件的胎壓監(jiān)測、抬頭顯示HUD等產(chǎn)品也有望取得積極推進(jìn)。

內(nèi)資廠以后裝為主,逐步走向前裝

截止2013年,根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù),中國汽車保有量達(dá)到1.27億輛,全球保有量達(dá)到11.9億輛,汽車后市場越來越龐大;中國的汽車后市場占全部汽車市場的49%,而全球則由于歐美日國家的汽車普及,后市場份額占72%(配件+服務(wù))。我們估測,中國汽車后市場的配件和服務(wù)總市場規(guī)模約2500億元,主要包括基本養(yǎng)護(hù)、汽車輪胎、美容裝

飾(前三項合計約1300億)、飾品用品、汽車改裝、汽車電子、汽車影音(后四項合計1200億)等七項,其中后三項單價高、標(biāo)準(zhǔn)化程度低、安裝要求高,是汽車后市場附加值最高的三部分。

汽車電子產(chǎn)品的前裝供應(yīng)鏈比較穩(wěn)定,其產(chǎn)品要求高、種類多、認(rèn)證周期長、進(jìn)入壁壘高,國內(nèi)廠商的進(jìn)入過程相對較長;主機(jī)廠(無論合資還是自主品牌)出于安全性和穩(wěn)定性的考慮,對國內(nèi)廠商的態(tài)度也是逐漸放開,從與安全無關(guān)的車載信息系統(tǒng)開始導(dǎo)入,逐漸 BCM(車身電子控制)也引入國內(nèi)供應(yīng)商,而整車(動力和底盤)上的汽車電子國內(nèi)獨資供應(yīng)商則非常少。全球前四大汽車電子廠商分別有全球前四的主機(jī)廠支撐,而國內(nèi)尚未形成這樣的格局,一方面是供應(yīng)商還沒有形成規(guī)模,另一方面是部分主機(jī)廠并未采取長期合作的態(tài)度對待供應(yīng)商。

后裝方面,以國內(nèi)最常見的后裝汽車電子產(chǎn)品——車載導(dǎo)航為例,除部分進(jìn)口車、合資品牌高端車的前裝導(dǎo)航外,后裝市場基本被中國廠商占據(jù),深圳航盛電子、廣東好幫手電子、深圳路暢科技、惠州華陽通用、惠州德賽西威汽車電子、深圳索菱實業(yè)等公司是市場的主要參與者;我們估算這六家公司市占率不超過30%,市場處于非常分散的狀態(tài)。由于率先實現(xiàn)后裝的產(chǎn)品以與安全相關(guān)性小的車載為主,因此門檻相對較低,市場進(jìn)入者眾多,這樣的行業(yè)現(xiàn)狀較難被打破;行業(yè)龍頭會在后裝市場積累一定資本和經(jīng)驗后,逐步進(jìn)入前裝市場,打開新的空間。

總結(jié)內(nèi)資汽車電子供應(yīng)商可能的三條成長路徑

1、通過整車企業(yè)主導(dǎo),或推動股權(quán)投資,實現(xiàn)零組件國產(chǎn)化,相對認(rèn)證溝通順暢;但客戶單一,市場競爭力難以保障;

2、通過海外并購,快速學(xué)習(xí),進(jìn)入海外供應(yīng)鏈;但整合難度大;

3、從后裝市場做起,逐步向前裝延伸,車載系統(tǒng)較為適用此路徑。


 
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