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金准产业研究 汽车电子行业深度研究报告(下)

发布人:行业研究

3.2.2通信产业链:云、管、端三层架构,运营商、设备商、整车厂多方参与

从通信网络架构的角度看,车联网主要包括云---管---端三个层次。云端有中心系统,管侧是通信网络,端侧为车载单元OBU和路侧单元RSU。《中国车联网产业发展研究》白皮书预测,到2020年,全球车联网V2X的市场规模将突破6140亿元,其中中国市场将达到2000亿元。

端:整车厂主导前装市场,运营商和TSP引领后装需求

要实现汽车的网联化,就必须在车内装配内嵌通信模组的终端(OBU,On Board Unit),按照在汽车出厂前还是出厂后配臵,可划分为前装和后装两种类型,而满足移动通信(C-V2X)和卫星通信(GPS和北斗等)标准的通信模组是汽车终端产业链上游的关键组成。此外,实现信号发射和接收的路侧单元(RSU,Road Side Unit)、以及进行信息采集的路侧服务单元(RSS,Road Side Server)必不可少。

汽车终端的前装设备俗称T-Box(Telematics BOX),即车载微软系统,它依托无线通信、卫星通信(GPS/北斗)和CAN总线集成等技术,向车主提供道路交通信息、导航信息、远距离车辆诊断、车联网远程控制以及互联网服务等,可以和后台系统/手机APP通信,实现手机APP的车辆信息显示与控制。由于在汽车出厂前安装,整车厂是T-BOX行业渗透率的主要力量。

目前国内T-BOX供应商主要有华为、高新兴(中兴物联)、东软、路畅科技和德赛西威等,国外主要有Bosch、Harman以及Denso等。随着国内T-BOX的技术的不断成熟,国产车载T-BOX产品的质量、性能也将逐渐提升,目前已经占据国内大部分市场份额,未来有望在国产替代的趋势下打入国际市场。

汽车终端的后端设备以OBD(On-Board Diagnosis车载自诊断系统)为代表,用来监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态。面向保险行业的UBI(Usage Based Insurance,基于使用的保险)也开始广泛运用。运营商和TSP(Telematics Service Provider)服务商是后装市场的主要需求方。运营商通过“终端+流量”打包销售的方式收取服务费,未来OBD等产品有望在运营商转型盈利模式的驱动下迎来更大发展。

国外OBD市场在商业模式、技术成熟度和产业竞争环境方面都要优于国内。由于技术和客户门槛相对较低,我国OBD市场参与者众多。金准产业研究团队认为,一方面,布局海外市场的OBD服务商有望获得更高的产品毛利,另一方面,随着国内市场以运营商和汽车保险服务商为主导的盈利模式的不断升级,行业成熟度有望对标海外,实现集中度的提升。

总体来看,前装市场空间略高于后装市场,但是相差不大。根据IHS的统计,2018年国内前装终端销售量约为500万台,后装销售量也在450万台以上。从产业链成熟度和竞争格局的角度看,我们看好前装市场在政策和需求双重驱动下的发展空间。根据工信部《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》,自2017年1月1日起对新生产的全部新能源汽车安装车载控制单元,对于已销售的新能源汽车产品,整车企业要按照国家标准要求免费提供车载终端、通讯协议等相关监测系统的升级改造服务。随着车联网的逐步渗透,以及新能源汽车企业对车辆电池和整车状态信息的实时需求,佐思产研数据指出,预计全球T-box市场在2020年将达到15亿美元的市场规模,年复合增长率约50%,产业前景十分良好。

通信模组是车载终端上游的关键组成,成本占比20~30%左右。金准产业研究团队认为,车规级通信模组虽然在价值量上远低于终端,但是掌握一体化制造能力的公司在产品稳定性和量产能力上具有相对优势。在下游汽车销量承压,车载终端市场集中度提升的背景下,具备模组、终端全产业链生产能力的公司有望在国内红海市场占据较高的份额。

管:LTE-V频谱落地,5GNR-V静待花开

管即适用于汽车通信的通信网络。由于频段资源稀缺,在我国,由工信部无委会统一划分频段。2018年10月18~21日,“世界智能网联汽车大会”在北京举办。在10月21日的大会闭幕式上,工业和信息化部发布了《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段的管理规定》。规划了5905-5925MHz频段共20MHz的专用频率,用于LTE-V2X车联网直连通信技术。

目前,欧美日韩均已在5900MHz附近为V2X划分频谱资源,我国工信部确定在5905-5925MHz频段发展车联网,有利于V2X全球产业链的合作协同。同时规划的频段达到20MHz,远高于欧美日韩,体现了我国大力发展车联网产业的决心。

云:车联网的中心系统,掌握核心价值

云即云端中心系统。目前,全球互联网厂商和设备商巨头均广泛参与该领域。国内方面,早在2014年,百度、阿里、腾讯就开始布局车联网产业,目前都已有了自己的产品。百度有DuerOS系统和Apollo计划,阿里有AliOS系统和斑马智行,腾讯有AIincar。

车联网软件服务产品类型大致分为四类:车机手机互联解决方案、基于Linux的操作系统、车联网平台基础设施和车载操作系统。

车机手机互联解决方案:腾讯的车机手机互联APP、百度Carlife,四维图新Wlink、博世mySpin等,以及相应的国外厂商有苹果Carplay、谷歌Android Auto、微软Window sin the Car等;

基于Linux的操作系统:包括腾讯车机ROM、小度OS和阿里旗下的斑马系统。

车联网平台基础设施:各大设备商推出的车载服务平台,例如华为发布的Ocean Connect车联网平台;

车载操作系统:前车载操作系统主要以黑莓QNX为主,Linux、Windows次之。

3.2.3 5G与车联网:MEC边缘计算实现低延时,自动驾驶指日可待

5G具有三大应用场景eMBB(增强型移动宽带)、mMTC(海量物联网连接)和URLLC(低延时高可靠通信)。其中,低延时高可靠应用场景的典型业务模式就是车联网。由于5G很好地解决了4G延迟高的问题,将响应时间从50毫秒减少到1-3毫秒,使反应速度提高了整整50倍,5G网络成熟商用后,车联网等实现跨越式发展。

为实现低延时的功能,5G在无线和传输层传输网架构和BBU基带处理单元两大方面,呈现显著的代际升级。(1)传输网架构扁平化。4G时代传输网架构为金字塔式,由于光传输设备和光纤光缆均会造成时延,5G时代核心网下沉,建立更多的传输节点和边缘数据中心,实现网络结构扁平化成为必然选择。(2)BBU拆分成CU/DU两级架构。其中CU负责处理非实时协议和服务,DU负责处理实时服务。

5G时代的MEC技术通过在网络边缘处部署平台化的网络节点,为用户提供低时延、高带宽的网络环境以及高算力、大存储、个性化的服务能力。面向车联网的应用场景,一方面,相比传统Uu模式通信连接中心云的服务模式,将V2X服务器部署在MEC上能够在降低网络及中心云端负载压力的同时,以更低的时延提供闯红灯预警、行人碰撞预警、基于信号灯的车速引导等场景功能;

另一方面,利用MEC可实现V2I2V通信,在提供更可靠的网络传输同时确保满足低延时要求,实现前向碰撞预警、交叉路口碰撞预警等场景功能。此外,基于MEC的网络环境具备强力的计算、存储、传输资源,配合路侧智能设备,具有对大量交通要素进行快速、准确的组织协调能力,可以进一步扩展可支持的应用场景,如车辆感知共享、十字路口的路况识别与综合分析、高精度地图的实时分发,大规模车辆协同调度。

在2019年3月初刚刚结束的MWC2019世界移动通信大会上,中国移动和中国联通均重磅发布边缘计算MEC行动方案、业务平台和相关白皮书。金准产业研究团队认为运营商具有极大的动力推进MEC。(1)5G时代会有大量数据产生,预计超过50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理和储存。(2)5G时代高带宽低时延的新业务处理需要发生在网络边缘。(3)运营商在5G时代推崇网络控制面和业务面分离的架构,从而改变在4G时代只做管道不做业务的经营模式。

产业链方面,除运营商外,通信设备商、服务器公司、芯片公司、软件服务公司以及内容提供商等都将参与到边缘数据中心的建设中来。在MWC2019上,浪潮信息和中兴通讯等均已发布成熟的边缘计算服务器产品。

3.3运算层——看自动驾驶时代车载计算平台之演进

3.3.1自动驾驶时代,车载计算平台成为刚需

自动驾驶就是“四个轮子上的数据中心”,车载计算平台成为刚需。随着汽车自动驾驶程度的提高,汽车自身所产生的数据将越来越庞大。根据英特尔CEO测算,假设一辆自动驾驶汽车配臵了GPS、摄像头、雷达和激光雷达等传感器,则上述一辆自动驾驶汽车每天将产生约4000GB待处理的传感器数据。不夸张的讲,自动驾驶就是“四个轮子上的数据中心”,而如何使自动驾驶汽车能够实时处理如此海量的数据,并在提炼出的信息的基础上,得出合乎逻辑且形成安全驾驶行为的决策,需要强大的计算能力做支持。考虑到自动驾驶对延迟要求很高,传统的云计算面临着延迟明显、连接不稳定等问题,这意味着一个强大的车载计算平台(芯片)成为了刚需。事实上,如果我们打开现阶段展示的自动驾驶测试汽车的后备箱,会明显发现其与传统汽车的不同之处,都会装载一个“计算平台”,用于处理传感器输入的信号数据并输出决策及控制信号。

高等级自动驾驶的本质是AI计算问题,车载计算平台的计算力需求至少在20T以上。从最终实现功能来看,计算平台在自动驾驶中主要负责解决两个主要的问题。1)处理输入的信号(雷达、激光雷达、摄像头等);2)做出决策判断、给出控制信号:该加速还是刹车?该左转还是右转?英伟达CEO黄仁勋的观点是“自动驾驶本质是AI计算问题,需求的计算力取决于希望实现的功能。”,其认为自动驾驶汽车需要对周边的环境进行判断之后还作出决策,到底要采取什么样的行动,其本质上是一个AI计算的问题,车端必须配备一台AI超级处理器,然后基于AI算法能够进行认知、推理以及驾驶。根据国内领先的自动驾驶芯片设计初创公司地平线的观点,要实现L3级的自动驾驶起码需要20个teraflops(每秒万亿次浮点运算)以上的的计算力级别,而在L4级、L5级,计算力的要求则将继续以数量级形式上升。

自动驾驶计算平台演进方向——芯片+算法协同设计。目前运用于自动驾驶的芯片架构主要有4种:CPU、GPU、FPGA(现场可编程门阵列)和ASIC(专用集成电路)。从单位功耗、应用性能、性价比、成本等多维度分析,我们相对更看好ASIC的发展情景。参考我们之前发布的行业报告《芯际争霸—人工智能芯片研发攻略》的观点,未来芯片有望迎来全新的设计模式——应用场景决定算法,算法定义芯片。如果说,过去是算法根据芯片进行优化设计的时代(通用CPU+算法),现在则是算法和芯片协同设计的时代(专用芯片ASIC+算法),这一定程度上称得上是“AI时代的新摩尔定律”。具体而言,自动驾驶核心计算平台的研发路径将是根据应用场景需求,设计算法模型,在大数据情况下做充分验证,待模型成熟以后,再开发一个芯片架构去实现,该芯片并不是通用的处理器,而是针对应用场景跟算法是结合在一起的人工智能算法芯片。根据业界预估,相比于通用的设计思路,算法定义的芯片将能至少有三个数量级的效率提升。

3.3.2自动驾驶显著拉动存储产品需求

自动驾驶将显著拉动存储产品的需求。作为不可缺少的大数据处理环节,存储产品同样受益于自动驾驶时代激增的数据量带来的相关需求。根据美光科技嵌入式产品事业部市场副总裁Kris Baxter的观点,自动驾驶对于存储需求主要体现在以下几大方面,一是传感器端对信息进行存储和传输,便于车辆最终做出决定控制,这个过程对于存储和内存产品需求都有大幅度上升;二是车内驾驶体验要求有更快的存储和写入速度,例如未来语音识别、手势识别、驾驶员监控等功能提升;三是车内数据仪表盘未来对于存储产生很高要求,分辨率可能会涨到4K。

自动驾驶对已有的存储解决方案提出全新的技术要求。根据美光预测,随着自动驾驶从L1升级到L5,其对已有的存储解决方案提出全新的技术要求。包括存储带库、写入速率、容量和性能等维度都会提出越来越高的要求。

自动驾驶L1-L5不同阶段对于内存和存储产品需求量不同。随着自动驾驶从L1升级到L5,其对存储器的需求也在增加,自动驾驶L5级别实现传感器融合和车辆控制两大功能,需要不少于10个摄像头、10个雷达、4个激光雷达以及12个超声传感器共同作用,因此每一辆智能汽车不论是对DRAM还是NANDFlash、NORFlash的需求都大幅上升。根据美光预测,1)DRAM方面:2017年,针对L1/2智能汽车,平均每一辆需要8GB的DRAM,到了2021年,L3需要16GB,是2017年2倍;2025年,L5则直接上升至74GB。2)NAND Flash方面:2017年,L1/2需要8GBNAND,到了2021年,L3对NAND Flash的需求飞升至256GB,2025年,L5更是达到1TB。

3.4传感层——自动驾驶升级之路,也是传感层硬件量价齐升之路

汽车自动驾驶离不开多种传感器。ADAS,即高级驾驶辅助系统,是利用安装在汽车上的各种传感器,在汽车行驶过程中随时感应周围的环境,收集数据,进行静动态物体辨识、侦测与追踪,并进行系统的运算和分析,从而与先让驾驶者察觉到可能发生的危险,有效增加汽车驾驶的安全性。

ADAS由多项配臵协调系统构成,通常包括自适应巡航系统ACC,车道偏移报警系统LDW,车道保持系统LKA,前撞预警系统FCW,自动紧急制动AEB,夜视系统NVS,盲点探测系统BSD,全景泊车系统SVC等。在汽车自动驾驶的技术演进过程中,ADAS扮演了未来汽车实现自动驾驶的先导性技术,起到承上启下的重要作用。

自动驾驶技术发展循序渐进,完全自动驾驶形态不需要方向盘。汽车工程师协会(SAE)的J3016国际标准针对汽车制造商、供应商、政策制造机构划分了六个自动驾驶级别,用以区分系统的先进程度。第3级和第4级之间出现了关键转变,驾驶员将监控驾驶环境的责任移交给系统。

3.4.1摄像头产业链成熟,车均配臵数量增加带动市场需求增长

摄像头能够在有光情况下采集周围环境信息,通过图像识别技术,使得汽车能够自主判断人、车、物等关键信息。Yole预计,到2024年平均每台汽车拥有3颗摄像头。汽车摄像头结构智能手机类似,均包含CMOS图像传感器、镜头、马达、柔性电路板等主要器件,产业链相对趋同。Yole预计全球摄像头模组产业链市场空间有望在2024年达到450亿美金,其中汽车摄像头市场超过50亿美金。

重点关注国内光学厂商舜宇光学科技,2018年已经实现车载镜头出货4000万件。重点关注已经布局汽车电子业务的欧菲科技,2018年收购富士天津车载镜头工厂,以及富士集团手机及汽车镜头相关专利1040项,丰富了公司在手机镜头方面的专利布局,也为智能汽车的发展铺路。重点关注韦尔股份,拟收购全球第三大CMOS图像传感器厂商豪威科技。

3.4.2毫米波雷达市场复合增速25%,逐步向77GHz统一

汽车雷达系统可分为三个子类别:短程(SRR),中程(MRR)和远程(LRR)。每种都有不同的应用,远程(超过100米)通常用于前向碰撞避免,而短程和中程(100米以内)用于盲点检测、停车辅助系统、预碰撞警报、车道偏离警告或停停走走应急系统。

目前,24-29GHz频段用于大多数短距离雷达,然而,由于此频率范围的功率输出存在许多规定限制,将来可能被完全淘汰。而77GHz雷达具有更广的距离覆盖范围(得益于其“全功率”模式)和更大的可用带宽,从而将距离分辨率和精度提高了20倍,同时由于频率更高,因此具备相比于24GHz更小的外形尺寸和更高的速度分辨率。市场空间看,在自动驾驶技术的推动下,Yole预计到2022年汽车毫米波雷达模块的市场空间将达到75亿美元,6年CAGR将达到25%。

汽车雷达本质上是一套毫米波收发系统,硬件结构拆开来看,主要包括毫米波射频收发芯片、高频PCB、毫米波天线阵列、MCU等核心部件。与此同时,多波束扫描、短中长多范围覆盖、3D检测等能力要求给汽车雷达的架构设计带来了新的挑战,芯片制造商通过不断增加通道数量以满足多种现实需求。

基于成熟的130nmSiGe平台的汽车77GHz雷达芯片,恩智浦和英飞凌是全球最大的供应商。由于德州仪器公司(TI)在过去十年中开发了RFCMOS技术,该平台正在迅速成为现实,德州仪器和ADI也在提供基于先进CMOS平台(低至28nm)的芯片产品。从产业链受益程度上看,毫米波射频芯片需求将迎来量价齐升,重点关注国内有机会参与毫米波芯片生产制造的潜在受益标的三安光电,重点关注具备高频PCB加工制造能力的深南电路、景旺电子、沪电股份。

3.4.3激光雷达:技术升级与成本下降并行,市场空间尤为广阔

2016年之前,光达(LiDAR,激光雷达)主要用于高分辨率3D地图和测绘,自从谷歌的自动驾驶汽车项目出现以后,光达成为人们关注的焦点,逐步被视为自动驾驶领域的“圣杯”。LiDAR的工作原理是TOF飞行时间法,通过计算发射光脉冲和接收光脉冲的时差计算外部环境和物体距离。LiDAR在自动驾驶方面具有天然优势,适用于多种环境条件,探测范围从10厘米到100米不等,记录速度比普通摄像机视频快30倍,还能提供非常精细的测绘图像,其主要缺点是目前的成本偏高。

在过去两年中,已有超过8亿美元投资于LiDAR初创公司。例如,Black more成立于2016年,从宝马和丰田获得了1800万美元的投资。成立于2012年的Quanergy在2017年获得1.8亿美元投资。虽然LiDAR目前技术的不够完善和成熟,但是初创企业、工业企业、Tier1厂商和汽车厂商都纷纷投资于不同的LiDAR公司,谁也不想错过下一个百亿美金市场。Yole测算2017年光达单价为5000美元,预计到2022年光达单价下降到3500美元,到2027年下降到500美元,拉动市场广泛应用,市场空间将突破110亿美元。

在技术方面,大多数现有产品使用波长在830-940nm之间的激光束进行机械扫描。MEMS扫描仪有望成为汽车LiDAR的下一代发展方向,体积更小,更便宜。Quanergy公司提出了一种源于光纤通信技术的光学相控阵方案,成本低、体积小、安全性高。除此之外,Continental和Xenomatix提出了闪光光达(Flash LiDAR),整个场景同时被照亮而没有移动部件。

光达处于起步期,虽然技术路线繁杂,但最终目标在于降成本。谷歌旗下公司Waymo在2019年3月宣布向其他公司出售其用在自动驾驶汽车上的定制激光雷达传感器Honeycomb产品,Honeycomb包括短程、中程、远程三个激光雷达传感器,垂直视野达90度,水平视野达360度。Waymo开放销售激光雷达,有助于实现产业规模效应,预期将加快降低光达的平均价格。从产业链受益公司角度,重点关注具备激光光源能力的大族激光、锐科激光;光学滤光片水晶光电;通过外延并购预计可以切入整车组件供应的欧菲科技、立讯精密等。

3.5芯片层——汽车半导体,下一个蓝海市场

随着汽车电子进一步向电子化、智能化发展,汽车电子技术要求越来越高。未来处理器、计算能力将成为评价汽车性能的重要指标。尤其是自动驾驶、车联网的发展将使车用芯片成为未来汽车电子产业的核心。未来汽车半导体市场将为各大厂商提供一个高速成长的蓝海市场,根据IC Insights数据指出,汽车是复合增速最快的应用领域。

目前,汽车半导体市场呈现国外巨头垄断的行业格局,车用半导体大致可分为传感器、MCU、ASIC、模拟芯片与功率器件等。根据IHS以及SA统计数据,2017年汽车半导体行业CR10达66.7%,相比于2014年集中度进一步提升,属于低集中寡占性市场。随着汽车半导体市场未来前景逐渐明确,未来IC市场驱动核心地位逐步确定,各大半导体厂商纷纷投入巨资加码汽车半导体市场,产业并购呈现加速态势。传统汽车半导体厂商持续发力,希望能够扩大原有竞争优势。2015年3月2日,恩智浦(NXP Semi conductors)宣布收购竞争对手飞思卡尔(Free scale),合并后的公司将成为汽车半导体解决方案和通用微控制器(MCU)市场的绝对领导者。随着智能汽车对于计算和数据处理能力需求快速增加,传统消费产品半导体厂商开始加速汽车半导体布局,英特尔、三星芯片巨头纷纷通过产业并购快速切入相关市场,抢占市场入口。

3.5.1制造/封测看国内产业链机遇

汽车半导体Fab代工趋势加速,国内代工厂迎发展机遇:半导体行业的发展模式不断调整,最初以IDM为主,上个世纪90年代开始兴起fabless、设计业,紧接着foundry代工业跟随而行。进入新世纪后开始Fab-Lite(轻晶圆厂)模式。全球最大的Foundry公司台积电利润率水平赶超多数Fabless公司,由此我们可以看出,未来代工厂不再是最初的附属者定位,尤其是进入14nm/7nm先进制程后,投资金额巨大,许多IDM公司进入“晶圆厂轻量化”或者无晶圆模式,创新驱动了汽车内的芯片数量不断增加,IDM模式快速迈向FAB模式。中芯国际在2016年收购意大利集成电路晶圆代工厂70%股份,凭借此项收购正式进驻全球汽车电子市场,2018年5月,华虹宏力正式通过IATF16949汽车质量管理体系认证,作为全球提供沟槽型场截止型(Trench FS,Field Stop)IGBT量产技术的8英寸代工厂,将积极开拓汽车电子市场。英飞凌最新公告指出,预计未来前道外包比例由22%提升至30%,后道外包比例由23%提升至32%(半导体制程包括前道、后道工序工艺)。

“新势力”切入,国内封装企业逐渐获份额:在FAB之外,还有封装。根据Yole最新报告,安靠和日月光目前占到80%的份额,但是也会有一些新势力会进入。长电科技收购星科金朋后,2017年在汽车封装领域占比大约为5%,太极实业苏州工厂主要以欧洲的客户为主,一直做车规级封装产品。根据我们产业链调研,通富微电在汽车电子业务的规模相对较大,率先切入新能源汽车行业领先客户,未来将依据公司的先发优势进一步拓展汽车电子产品。同时,华天科技也有规划上车规封装产线。预计随着FAB厂和封装厂的国产化支持,国内发展汽车半导体将有一定的产业基础。

3.5.2车载功率器件发展迅速,逐渐实现进口替代

汽车电子Tier2半导体供应商对于技术要求较高,行业壁垒较高,市场集中度较高。目前国内厂商在汽车半导体领域还处于落后地位,但是在车载功率半导体发展迅速,有望实现国产替代。

根据strategic analysis数据,随着汽车电动化程度的提升,汽车半导体ASP预计由475美金提升至750美金。轻混电动车半导体价值量为475美金,插电混合电动车半导体价值量为740美金,纯电动汽车半导体价值量为750美金(取消ICE,功率器件价值量有75美金提升至455美金)。单辆汽车的功率转换系统主要有:(1)车载充电机(charger on board),(2)DC/AC系统,给汽车空调系统、车灯系统供电,(3)DC/DC转换器(300v到14v的转换),给车载小功率电子设备供电,(4)DC/DC converter(300v转换为650v),(5)DC/AC逆变器,给汽车马达电机供电。(6)汽车发电机。

新能源汽车市场崛起,成IGBT行业较强催化剂。根据国家发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》,到2020年国内充换电站数量将达到1.2万个,分散式充电桩超过480万个,预计至2020年中国新能源汽车数量规模达500万辆。根据我们产业链调研,IGBT模块占到新能源汽车动力电控系统成本的30%,整流模块占到直流充电桩成本的20%,预计新能源车及充电桩市场崛起,可带动IGBT及整流模块的市场需求。

国内厂商国产替代机会逐步显现。在国内新能源产业发展的驱动下,相关功率半导体厂商纷纷投入研发。目前在车载功率二极管方面,云意电气具有相当竞争力;IGBT方面,华微电子、中车时代电气,比亚迪等厂商也具有一定的实力。

3.6能源层——动力电池组为核心部件

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装臵),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。现阶段关注的重点是锂电动力汽车。

优点:输出稳定扭矩、转速的范围远大于内燃机;结构简单,无需变速箱等复杂部件;可通过电控系统实现对汽车的精确控制。缺点:电池组的能量-重量比远低于汽油、柴油,满电行驶距离较短;充电速度慢、充电桩未完全普及。

动力电池组

动力电池组是新能源汽车成本最高的部件,占整车成本的40%。动力电池组主要由电池包(PACK)和电池管理系统(BMS)组成。电池包组有不同的封装方式,除了要满足续航和动力需求,还需要处理好载流量与发热量的关系、模块之间连接的稳定可靠性、模组间的温差、整包的抗震性、防水性等。

从2016年至今,动力电池市场愈发集中。2018宁德时代、比亚迪的电池装机量远高于排名第三的国轩高科,同时这两家企业的同比增幅也达到了100%左右,超过了其他供应商。技术层面,现有的锂电池容量已经遭遇瓶颈,能量密度难以突破300Wh/kg,无法满足市场对于高续航电动汽车的增量需求。业界预计锂电池技术的突破点在于高镍正极+准固态电解质+硅碳负极。

电动机

电动机是新能源汽车的心脏,采用比较多的是永磁同步电动机和交流异步电动机,整体而言永磁同步电机重量更轻、结构更简单,是未来的主要发展趋势。动力电池输出的直流电经过

逆变器转为交流电送至电动机。电动机方面有两项关键技术,一是薄电磁钢加工技术,二是绕线技术。薄钢层数的提升能够增加电机效率,也可以降低电机工作温度;定子中的绕线量可以决定电机功率大小,而决定绕线量的则是在有限空间内铜线可以绕机芯的圈数,安川电机已开始研发电子绕线技术。

电控系统

相比于传统动力汽车,新能源汽车有能力也有必要通过电控系统来对整车动力进行调控,以最大限度实现操纵上的精准性和续航上的持久性。

其中,电池管理系统主要通过检测电池组中各单体来确定整个电池系统的状态,并根据状态对动力电池系统进行相应的控制调整和策略实施,实现对动力电池系统及各单体的充放电管理,以保证动力电池系统安全稳定地运行。

新能源汽车电控系统在整车中处于核心地位,其中IGBT(绝缘栅双极型晶体管)又是最重要的部件,成本占比超过40%。IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装臵的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。现阶段大陆企业在IGBT领域和国外领先企业还有相当大的差距。IGBT应用广泛,未来几年新能源汽车销量的增加会给IGBT供应商带来较大利润空间。

热管理系统

热管理系统属于新生市场,各个厂商的设计方案迥异,国内外厂商基本没有技术差距,加之中国市场体量较大,国内热管理供应商会有较高利润空间。

3.7物理层——汽车智能化升级,柔性生产设备需求旺盛

3.7.1对标3C电子装备,汽车电子有望成为下一个装备大市场