汽车智能化发展报告

2014-10-16 15:46:36来源: 国泰君安证券

    汽车智能化,是汽车产业演进过程中的一个阶段,是汽车电气化/电子化和自动驾驶/无人汽车中的过渡,会延续很长时间:从汽车加入电子控制模块开始,到最终实现无人驾驶结束,持续时间可能达百年。

    智能汽车的概念涵盖汽车电子和车联网。汽车智能化,本质上是要满足消费者用车过程中安全、舒适、节能和互联的核心需求;我们认为安全、舒适、节能涉及到对车辆的控制(包括整车和车身),因此多与汽车电子相关;而互联则可以完全通过智能手机实现,只有当网络信息与汽车本身紧密联系后,车联网才有其实际意义。

智能化需要汽车电子的应用来实现

    汽车智能化的范畴主要分为三类:整车控制、车身控制与车载信息,实际上也是汽车电子化的三个领域;在交通工具从马车进化到汽车,再到新能源汽车的进程中,实际上是汽车电气化的升级:汽车已不仅是机械+液压的结合,而是增加了大量的电子部件,成为机电一体化的综合体。汽车电子的核心在于电控系统,通过拟人过程实现智能化。

汽车电子核心技术包括:

    1、线控系统(信号传输的途径,由此延伸出各类总线结构);

    2、通信协议(强调确定性、稳定性,通过若干网络节点实现);

    3、数据通信(符合统一协议的数据在线控系统中传输);

    4、高压电源(用电元件增加,整体驱动电压升高,动力驱动、制动、转向成为可能);

    5、具有容错空间的电子电气架构。

    宝马认为,在未来的汽车工业发展中,90%的创新来源于电子和软件,未来电子化的程度是衡量现代汽车水平的重要标志,也是开发新车型、改进汽车性能的最重要措施。我国汽车电子市场规模快速增长,赛迪统计,从2007年的 1216亿元增长到2012年的 2672亿元,全球占比约 24%;预计到 2015 年,中国汽车电子市场规模将突破 4000 亿,三年复合增速15%。另外,深圳航盛认为,如实现国产化,有望降低成本 30%,将推动汽车整体成本降低8%。

智能化需要软硬结合、同步开发

    汽车智能化,就是要实现拟人的动作执行,其前提是获取信息、处理信息,使得汽车拥有对客观事物进行感知、分析、判断并有效地进行处理和执行的综合能力。

ECU、线束和总线的紧密融合

    对应到硬件,就是汽车传感器控制器执行器的逻辑架构,这三部分在汽车中通常被称为电子控制单元(ECU,Electronic Control Unit),其核心处理器通常使用单片机(单片微型计算机),再配以输入/输出接口、模数/数模转换器、存储器,构成了完整的信号处理模块;目前多数汽车上的ECU达 70-80个,高端豪车则数量上百(以实现更多的智能化功能)。前端处理器+ECU+后端执行器形成了一套完整的自控系统;再加上将其连接到一起的总线及线束,构成了汽车电子的完整架构。根据德尔福数据,高级车的线束总长度达2km,重量近 30kg,轻量化、集约型线束设计和制造也是汽车电子发展的重要方向之一。

    汽车执行器也是电子化的重要领域;执行器是直接驱动受控对象的部件,传统上以液压或气动元件为主,现在越来越多的使用电磁元件(电磁阀、电动机等),因为后者响应快,控制精准,可以有效达到安全、节能的目的。

百个ECU通过线束连上总线实现通讯

    车内众多ECU传统上是各自独立工作,需要给予电力、信号供应,由于多由不同供应商提供,以及系统复杂度不高,因此彼此分割和独立;在ECU 增多、高低压并行的背景下,为了减少电磁辐射和资源冗余,高速总线结构应用增多,使得以分布制控制系统为基础构造汽车车载电子网络成为可能。实现最大程度的优化配臵,减少线束长度和重量,提高可靠性,并可能减少部分 ECU 的重复应用。

    为实现大量数据的快速交换,高可靠性和性价比,通常车内总线也会分为多种形态:LIN、CAN、MOST等。

    从整体控制模式来看,总线有两种类型:

    一是车体控制,非安全性的,数据传输速度比较低,如车身控制的LIN和多媒体控制的MOST;

    二是整体控制,涉及到车辆的驾驶数据需要高速传输,基于安全性的考虑,多采用 CAN,也有基于时间触发的通信协议,强调信息的确定性与可靠性。
值得一提的是,Tesla 采用了计算机局域网广泛应用的 LAN总线架构,加上操作系统(在仪表盘、中控台和BMS中),以及应用层/传输层的协议,是一台完整智能终端的架构,可以方便的和外部网络对接,与封闭的传统汽车总线差异巨大。从主机厂的布局看,目前用于娱乐信息系统的 MOST 总线最可能被 LAN 替代,与高清摄像头相连的区域也可采用 LAN 总线,因该场景的数据流量大,对带宽要求高,同时信息需要与互联网对接。

全球汽车电子供应体系:相对稳固、地域特色鲜明

    汽车电子的核心在于,它是汽车子系统中的一部分,与其他子系统形成强耦合关系;因此更换供应商,及国产化进程比轮胎、玻璃等会慢很多。 

    汽车电子的供应体系可以分为四个层级,分别是系统供应商、一级供应商(Tier 1)、二级供应商(Tier 2)、器件供应商:

    系统供应商:如 Bosch、Denso这些,目前国内还没有这个级别的供应商;典型产品是发动机、变速器中的工程件、算法控制部件,由于对发动机、变速器的理解要求非常高,而中国目前发动机、变速器国产化率较低,所以这块也起不来;国外公司不仅仅是卖产品,而是卖服务,与产品一起打包销售;形成了非常高的壁垒。

    一级供应商:与系统供应商会有少量重合,目前国内很少,合资企业占大多数;但国内企业直接把产品调教好,打包销售这种基本没有,以产品整合的销售模式为主。

    二级供应商:国内公司能在这里已经不错,也是内资企业主要的生存空间;大量电子元器件公司在这块市场经营;国内企业长期趋势是从后装走向前装,从底层走向顶层。

    器件供应商:主要是指汽车电子系统的主芯片供应商,如Freescale、ST、TI等,该领域为海外传统半导体公司为主导,大多数为半导体IDM 厂商,分布在欧洲、美国和日本。

    (根据Gartner数据,全球模拟器件应用中,汽车使用占比已经从 2006年的14.3%提升至2013年的 23.5%,成为最重要的市场之一;对应的单车半导体用量从2007 年的295美元提升到2012年的 380美元。 )

    在汽车产业发达、汽车电子公司集中的欧美日地区,汽车电子供应体系也呈现显著的差异:北美整车品牌少,汽车电子大厂多从整车厂独立出来,因此供需结构较为稳定,并且车型变化少,单一部件供应量大,成本较低;欧洲供应商竞争较为激烈,整车厂面向全市场采购;日本供应链企业之间的交叉持股较多,每家公司通常存在稳定的 2-3 家供应商或客户,整个国家形成一个大的汽车联盟。

    随着汽车设计平台化的趋势加剧,汽车模块化趋势也日益明显,传统的供应体系可能发生变化,从差异化设计逐渐转向均一化模块,使得单一供应商的全市场份额可能大幅提升,提升替代壁垒。

机会在车载和车身电子,内资从后装走向前装

胎压监测等智能技术可能率先推广

    我们统计了市场上所见的汽车类智能技术/产品,选择其中近五年内最具应用前景的20 项,按照安全、舒适、节能、互联四个功能方向分类,并根据其价格和需求、标准化与安装难易四个维度进行划分。

    需求量大、价格较低的产品可能率先取得规模性应用;如车载诊断系统和车载信息系统,已经取得较高的安装比例,行车相关的手机APP也日渐增多,以众包模式提供实时路况的车托邦App已实现千万级用户量。我们预计如胎压监测、车道偏离预警系统、倒车影像、夜视系统等技术将在近年实现较快速度的成长。

    产品标准化程度高意味着可能依靠规模生产迅速降低成本,若安装施工简单将加快该产品的普及速度,因此符合这两个条件的胎压监测、抬头显示HUD等产品也有望取得积极推进。

内资厂以后装为主,逐步走向前装

    截止 2013 年,根据中国汽车工业协会数据,中国汽车保有量达到 1.27亿辆,全球保有量达到 11.9 亿辆,汽车后市场越来越庞大;中国的汽车后市场占全部汽车市场的 49%,而全球则由于欧美日国家的汽车普及,后市场份额占 72%(配件+服务)。我们估测,中国汽车后市场的配件和服务总市场规模约 2500 亿元,主要包括基本养护、汽车轮胎、美容装饰(前三项合计约1300 亿)、饰品用品、汽车改装、汽车电子、汽车影音(后四项合计1200亿)等七项,其中后三项单价高、标准化程度低、安装要求高,是汽车后市场附加值最高的三部分。

    汽车电子产品的前装供应链比较稳定,其产品要求高、种类多、认证周期长、进入壁垒高,国内厂商的进入过程相对较长;主机厂(无论合资还是自主品牌)出于安全性和稳定性的考虑,对国内厂商的态度也是逐渐放开,从与安全无关的车载信息系统开始导入,逐渐 BCM(车身电子控制)也引入国内供应商,而整车(动力和底盘)上的汽车电子国内独资供应商则非常少。全球前四大汽车电子厂商分别有全球前四的主机厂支撑,而国内尚未形成这样的格局,一方面是供应商还没有形成规模,另一方面是部分主机厂并未采取长期合作的态度对待供应商。

    后装方面,以国内最常见的后装汽车电子产品——车载导航为例,除部分进口车、合资品牌高端车的前装导航外,后装市场基本被中国厂商占据,深圳航盛电子、广东好帮手电子、深圳路畅科技、惠州华阳通用、惠州德赛西威汽车电子、深圳索菱实业等公司是市场的主要参与者;我们估算这六家公司市占率不超过 30%,市场处于非常分散的状态。由于率先实现后装的产品以与安全相关性小的车载为主,因此门槛相对较低,市场进入者众多,这样的行业现状较难被打破;行业龙头会在后装市场积累一定资本和经验后,逐步进入前装市场,打开新的空间。

    总结内资汽车电子供应商可能的三条成长路径:

    1、 通过整车企业主导,或推动股权投资,实现零组件国产化,相对认证沟通顺畅;但客户单一,市场竞争力难以保障;

    2、 通过海外并购,快速学习,进入海外供应链;但整合难度大;

    3、 从后装市场做起,逐步向前装延伸,车载系统较为适用此路径。

智能汽车典型产品

主动安全:强需求的智能产品

    美国弗吉尼亚州技术局和 NHTSA 联合发布的研究表示,95%的交通事故由人为引起,其中 80%由于驾驶员在事故前 3 秒内的注意力不集中或判断失误造成的;大众汽车的调查结果显示,在严重的车祸中 85%的驾驶员完全没有采取制动或没有完全制动。美国高速公路安全保险机构认为, 通过碰撞前提示系统(FCW), 每年可以避免230万起撞车事故和7200起交通悲剧;通过车道偏离预警系统(LDW),每年可以减少 50万起撞车事故和 10000 起悲剧,超过 60%的交通事故可以通过为汽车配备包括盲点提示等基础的智能辅助系统加以避免。

    目前在售车中,通常越高端的车型所搭载的主动安全技术越多,而同一车型高低配臵差异也常在主动安全中体现;消费者需求强烈和产品价格高昂之间形成了巨大的鸿沟,以色列公司Mobileye就借此机遇崛起。

    Mobileye 建立于 1999 年,致力于汽车工业的计算机视觉算法和辅助驾驶系统的芯片和产品研发;与整车厂增加摄像头和雷达的路径不同,其独特之处是运用单摄像头附带传感器的硬件配臵,加上独特的算法系统,将物体探测任务归一在一个平台上,从而简化安装程序,大幅降低成本。通过一个三件套组合,包括摄像头、显示器、蜂鸣器在内,在后装市场实现车道偏离、行人碰撞预警的功能;另外在前装市场,结合汽车车体控制模块,可以实现 ADAS的大部分功能。

    Mobileye 崛起,依靠低成本的 ADAS 中监控系统的解决方案,用单摄像头+强算法芯片替代了原有的 5-6 颗摄像头的应用方案,可大幅降低成本;因此在重视主动安全的外资品牌中首先获得订单。公司已经与超过20 家车厂合作,通过 Tier 1 供应商进入这些全球巨头供应链中;公司销售收入和已安装车辆中都是前装市场贡献为主。 2011年收入0.2亿美元,研发支出 0.15 亿美元,此后销售额每年翻番,而研发支出相对平稳,销售额的快速增长使得公司有能力投入下一代产品研发;截止 1Q14,已有330万辆车安装了其产品,其中后装市场仅 12万辆。

    Mobileye的核心竞争力在于低成本的单芯片解决方案,因此也可将其视作 IC 设计公司;受益于自动驾驶的行业大趋势,提供核心半导体器件和软件的公司将获得更快的发展。

车载信息终端:信息汇集,想象无限

    汽车上的屏幕主要有两块:1)中控台上的车载信息中心,2)驾驶员面前的仪表盘;考虑到尺寸大小与受众范围,中控台上的区域是目前车载信息中心的主要表现场所,但从主机厂的布局来看,未来车载导航和仪表盘的信息将实现更多互联。易观国际数据,2013 年中国市场实际新增装配 900 万台(其中 200 万台前装+700 万台后装),当年增量前装渗透率为10%,存量总渗透率约 25%;仍具有广阔的成长空间。

    传统车载信息系统产业链比较简单,以零部件/模组供应商到Tier 1 供应商再到整车厂为链条,其中 Tier 1 和整车厂或独立第三方都可能扮演TSP(Telematics Service Provideer)的角色,为用户提供操作界面平台。Apple 推出的 CarPlay 和 Google 推出的 Android Auto 投射功能受到欢迎,依靠智能手机的信息处理能力,仅在汽车上设计接口,用以降低成本。车机是目前 IT/互联网厂商进入汽车市场的重要切入口,国内外 IT 巨头均布局已久。与新晋的 OBD 模式不同,车机单价高、人车互动直观,是兵家必争之地。

车载 OBD 装臵:小入口的大生意

    OBD全称 On-Board Diagnostic,中文译为“车载诊断系统”;最早为监控发动机运行状况与尾气后处理系统的工作状态而设立,若检测到排放超标或发动机异常,则会发出警报。美日欧已经进入 OBD-III阶段,该系统会进入发动机、变速箱、ABS等系统ECU中读取故障码和数据。OBD直接连接到CAN总线,通过行车电脑读取数据,是汽车行驶数据的一个汇集点和出口;已标准化的接口形态给产业链各方留下了突破的机会。

    OBD可读的汽车运行数据极有价值,如保险公司、二手车市场、整车厂、运营商都对其虎视眈眈,因为这些数据是分析汽车状况、驾驶习惯的基础,也是保险定价、二手车定价的基础;经营OBD装臵的厂商,如果能对数据拥有主动权(如果在拥有足够多的用户),将会非常强势,成为大数据分析的源头,并可延伸至数据服务端,直接给予客户(包括个人及公司)行车路线、习惯的建议。

    产业链调研发现,除此类专业诊断设备外,目前国内已出货车载OBD诊断设备总量约为 60万台(总市场规模约15亿元),包括商用车和乘用车市场;比较多应用在商用车,主要是专业车队等,但大多仅有 GPS功能,车况检测的应用较少。由于目前国内 OBD 检测器生产商达到 2000 个,平均每家历史产量仅约 300个。产业已经意识到依靠硬件收入发展将很快遇到天花板,未来将在数据和服务上产生更多的商业模式。

 

关键字:汽车  发展  报告

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2014/1016/article_9845.html
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