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汽车电气化和智能化发展分析

   日期:2014-10-16     浏览:500    评论:0    
核心提示:橡胶机械网 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。
中国橡胶机械网 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。

宝马集团认为,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。

我们认为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(Tier1)、二级供应商(Tier2)、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。


 
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