汽车智能化发展分析报告
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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。
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。
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
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。
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%。
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。
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。
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。
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。
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பைடு நூலகம்广
(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
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。
汽车智能化发展分析报告
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。
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。
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。
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。
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。
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。