智能电动车,每一个“细胞”都跟燃油车不一样
2023-01-30 09:13:29
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随着人工智能、大数据、云计算等新一代技术的蓬勃发展,国家“十四五”规划政策的强有力支持,产业数字化转型已经成为了后疫情时代经济复苏的新引擎,各行业正在加速推进数字化。

作为国民经济支柱产业之一的汽车产业,理所当然成为了数字化创新的先行者。全球范围内,一场“汽车数智化”运动已然开始。

在这个充满挑战与机遇的时代,目前已经有多家汽车主机厂自主构建数字中心,不断进行产业升级。一方面,汽车行业正在从传统燃油车时代转向新能源汽车时代,汽车主机厂需要紧抓趋势,研发核心技术;另一方面,新的竞争对手与合作伙伴入局,迎接他们的是整个汽车产业链的变革。

汽车软硬件结构差距显著,智能化程度是决胜首要前提

智能电动车与燃油车相比,无论是核心零部件还是软件系统都发生了巨大的变化。

在新能源产业格局加速发展的趋势下,势必是一场激烈的竞争。那些具有较强技术优势、积极面对产业变革的企业将不断通过商业模式的探索,形成新的竞争力。而技术能力弱、转型缓慢的传统企业,也将会慢慢被时代淘汰。

从核心硬件角度来看,传统燃油车的核心零部件多而散,主要包括传动系统、发动机系统以及其他系统这三方面。其中,传动系统主要有离合器、变速箱、分动器、液力变矩器、驱动桥等,这部分零部件是为了将动力能够传递给车轮,保证燃油车可以稳定传动;发动机系统主要包含汽配机构、燃油供给全系统、发送机冷却系统、增压系统等,这部分零部件是燃油车的“心脏”,为其提供源源不断的动力;最后,传统燃油车涉及的其他系统有排气系统、油箱等。

总结来看,传统燃油车有必不可少的“三大件”——发动机、变速箱和底盘。

然而,到了智能电动车时代,汽车的核心零部件出现了巨大变化。智能电动车以驱动电机、动力电池、电控的“三大核心”取代了传统燃油车以发动机、变速箱和底盘为主的“三大件”。

所以,当我们想要了解智能电动车的核心零部件时,并不能从传统燃油车的思维方式出发,而是要从感知、决策以及执行三方面考虑。

智能电动车的感知层面主要是为了侦查车周环境,所以类似“眼睛和耳朵”的感官必不可少,具体包括汽车摄像头、雷达、红外探测器、定位导航、V1SX通信芯片等。智能电动车的决策层面相当于是一个“数据中心”,主要是承担储存数据、分析数据、利用数据的作用,其主要以各种芯片为主,如储存芯片、功能芯片、ADAS主动芯片等。和传统燃油车传动系统不同的是,如果说传统燃油车的决策更多是“郡县制”,各方系统管控各方执行决策,通过电路将决策内容传递给发动机。那么,智能电动车的执行层面则更多是“集权制”,中心系统统一控制汽车,由电子驱动、电子制动、电子转向以及其他零部件控制进行执行决策。

资料来源:中信证劵

传统燃油车和新能源汽车系统有很大的差异,它们带来的成本结构自然不同。

在零部件的组成结构上,由之前的以机械控制为主的硬件零部件,转为由变频器、电控器、电池管理系统为主的芯片硬件零部件。

详细来看,根据财富证劵的行业研究报告显示,新能源汽车成本中,42%来源于电池,电控、电机、驱动系统零部件分别占11%、10%、7%,整车其它部件占据30%左右;对比来看,在传统燃油汽车成本结构中,发动机占15%,车身、汽车电子系统、以及传动系统分别占据15%、15%、10%,底盘、内外饰及其他分别占据了10%、10%、25%。

资料来源:Ofweek,盖世汽车,财富证券

而根据Argonne 国家实验室统计数据,新能源汽车动力总成(电机、电控、变速器)的成本占轿车整车成本的20%,基本与燃油车发动机的成本抵消,所以,新能源汽车的额外成本只来源于电池包。

电池是新能源汽车成本结构中占比最大的组件,因此电动车成本下降很大程度上取决于电池成本的下降。从市场变现层面来看,则意味着,电动车的渗透率提升速度很大程度上取决于电池成本下降的速度。

在电动车早期发展阶段,由于电池成本较高,往往需要政府补贴来推动电动车走向市场,随着电池技术不断进步,电池成本不断下降,驱动电动车总体成本也会下降,逐步摆脱了对补贴的依赖,从市场方面,促进了电动车渗透率逐步提升。

智能电动车不仅仅是动力系统由发动机变成电池,而是整个汽车理念的变革,业界有两种理解:一种是在“轮胎”上安台电脑,另一种是把电脑安上“轮胎”,这两种分别代表传统汽车厂转型和造车新势力。

其实,二者最大的不同不仅是零部件上的不同,从系统方面来看,传统燃油车和新能源汽车最大的不同点在于动力系统。传统燃油车的动力系统以发动机为中心,具体包括冷却系统、润滑系统、燃料系统、启动系统、点火系统等。然而新能源汽车由动力电池、电驱电机、电控系统为核心,代替了传统燃油车以发动机为主的动力系统。

资料来源:华泰研究,电子发烧友

但是,新能源汽车还有行驶系统、转向系统和制动系统组成的电子系统。前文我们提到,传统燃油车的决策更多是“郡县制”,各方系统单独管控各方电路与零部件,分别自行执行决策即可;而智能电动车的决策则更多是“集权制”,中心系统统一控制汽车,由电子驱动、电子制动、电子转向以及其他零部件控制进行执行决策,换句话说,无论是什么系统,都是通过“中央”进行控制的。

目前,传统燃油车企和互联网、造车新势力车企正在面临着不同的环境。传统燃油车企,比如大众、丰田、福特等自身有着盈利压力、产品模式单一、内部存在多种利益冲突等问题;然而,互联网新能源汽车则不需要“拆旧建新”,他们直奔主题,可以忍受较长时间的亏损,稳步建立汽车生态系统,

今后无论是传统燃油车还是新能源汽车,自动驾驶系统的重要程度一定无可非议,这也意味着,未来的汽车将会使用更多的芯片。比如:大众2025年推出50款纯电动汽车(包括12款奥迪电动汽车);丰田2025年推出所有车型的电动版本,宝马2025年将推出25款新能源,12款纯电动,覆盖旗下所有品牌及车系等等。

马太效应下,以互联网企业以及造车新势力为首的新能源汽车的优势不断扩大。但是,实际车况千变万化,智能汽车要实现自动驾驶,必须具备不同道路条件下的快速反应能力。这离不开大数据和道路测试的支持。

据悉,谷歌每天收集的自动驾驶测试数据为300万英里,特斯拉从第一代Autopilot收集数据高达13亿英里,加上本身具备的数据分析和计算能力,互联网企业在软件方面的优势已形成马太效应。随着国内造车新势力的崛起,理想、蔚来、小鹏、极氪等厂商对自动驾驶重视程度的加剧,未来自动驾驶技术的成熟以及纯电动车的普及,将会扩大传统燃油车企和新能源车企之间的差距,传统车企可能沦为硬件代工厂。

未来汽车供应链,“三电系统”是主力

汽车数智化时代的到来,整个汽车的上游供应链也会发生很大的改变。传统燃油车企为王的时代已经结束,原有的很多供应商也会被逐渐踢出赛局。在由动力电池、电驱电机、电控系统为动力核心的新能源车企的竞争环境下,作为传统燃油车发动机的主要供应商,正在逐步消失。

传统车企供应链主要以硬件为主,主要分为两大部分。第一部分,是生产新车的零部件供应链,主要通过原材料——三级供应商——二级供应商——一级供应商——整车厂进行加工、组装成整车,通过经销商网络进行销售;第二部分,是传统燃油汽车的售后维修,主要通过售后市场,生产商分别是进口商、代理供应链,然后将售后零部件集中到批发商手中,再经过经营零部件销售商、修理厂再到用户。

传统汽车零部件供应商 资料来源:汽车之间论坛,国泰君安证劵研究

详细来看,传统汽车产业链为上下游链条模式,整体产业链长且各环节较为独立。经历Tier3供应商到Tier2供应商到Tier1供应商再到传统主机厂。

资料来源:安信证劵研究中心整理

我们从另外一个角度来看,从供应链的上、中、下游来看传统汽车供应链。传统燃油汽车上游供应链主要为原材料,具体包括有色金属、钢铁、玻璃、橡胶、塑料等零部件生产等。

此外,从系统层面来看,由于传统燃油汽车系统是“郡县制”,则每个单独的系统都可以由不同的零部件供应商进行生产供应。

传统燃油汽车中游包含零部件及相关厂商具体参与环节包括发动机、变速箱、排气系统、制动系统、转向系统、悬挂系统、行驶系统等。

其中,发动机系统中的发动机、涡轮增压、燃油喷射、节气门体,主要的代表公司有博世、威孚高科、中国动力、郑煤机、三菱重工等;传动系统中的变速器、减速器、离合器、同步器,代表公司有曼格纳国际、吉凯恩、爱思帝、采埃孚、恒力传动、上海纳铁福等;其他核心零部件具体包括为散热器、油箱、水箱等,代表公司有世特科、圣龙股份、亚普股份、银轮股份、龙蟠科技等。这部分,也是未来随着新能源汽车的发展,将会被慢慢淘汰的产业链。

传统汽车中游供应链除了重要的核心系统零部件之外,还包含了华域汽车、曙光股份、本勒特、福耀玻璃、米其林、固特异等公司提供的车身、仪器仪表、内饰、外饰、配件、轮胎等。

传统汽车零部件供应商 资料来源:数据源根据公开资料整理

传统燃油汽车下游则是整车厂进行整车制造,也就是我们常说的传统燃油车企。此外再向后延伸还包括汽车经销商、汽车4S店、汽车金融公司以及提供销售及汽车售后服务的各种企业公司。

总之,传统产业链参与厂商盈利模式单一,整车厂作为产业链的核心,对上下游厂商影响较大。除此之外,整车厂主要依靠向经销商销售取得收入与生产成本的价差作为盈利,盈利周期较长且单一,相应业绩波动较大。

新能源汽车产业链可以分为上游矿产资源、中上游基础材料、中游核心部件、中下游新能源汽车以及下游充电设施。

资料来源:招股说明书,国泰君安证券研究

其中,新能源汽车上游产业链增加了半导体,具体包括控制芯片、功率芯片、传感器,电源控制集成电路、自动驾驶芯片、功能芯片等。代表的主要公司有:英飞凌、恩智浦、英伟达、英特尔、爱信、德国大陆、日立、台积电、三星、华为、地平线、特斯拉等。

对比传统汽车核心三大系统涉及的中游零部件,新能源汽车中游产业链,新增加了以电控、电池、电机为核心的零部件供应商。

具体来看,电控零部件包括驱动电路、整车控制、电源管理系、电机控制,主要代表厂商有西门子、日立、博世等;电池零部件包括以宁德时代、比亚迪、东芝为代表生产的铅酸电池、镍铬电池、锂离子电池、燃料电池、三元锂电池、钛酸锂电池等;电机零部件包括永磁同步电机、交流异步电、直流电机、开关磁阻电、轮毂电机等。

新能源汽车下游产业链,首先包括以宁德时代、比亚迪、三星为代表的充电设备,具体包括充电站、充电桩、能源供应、诊断设备、电池回收等;其次,包括了大众、丰田、宝马、蔚来、小鹏、理想、比亚迪、特斯拉、长城、吉利在内的各种传统燃油车企以及造车新势力车企;最后,就是关于新能源汽车的后市场以及相关服务。

值得注意的是,新能源汽车一定是智能化为主,那么,自动驾驶厂商,百度、华为、小马智行,商汤以及国外的自动驾驶厂商,也成为了整个产业链中必不可少的一环,对产业发展起到必不可少的作用。

新能源汽车零部件供应商 资料来源:数据源根据公开资料整理

汽车数字化,实现用户全生命周期服务

对于智能电动车而言,无论是汽车的研发、生产,还是营销、售后环节,其对数智化能力的要求更高,每项后面都需要相应的数智化系统支撑。汽车行业的数智化主要集中在四个维度,即数字化研发、数字化生产、数字化管理与数字化营销。基于用户体验,实现用户全生命周期数字化服务。

首先,就研发数智化而言,传统燃油汽车整体向电动化以及自动化转变并逐步走向无人驾驶已成为确定的趋势。带有自动驾驶功能的电动车与传统的燃油车相比,在相同的车内安装空间内增加了40%的硬件(传感器、电子、配电系统等),需要千兆级别的数据量传输,新的电子电气架构,超过 1 亿行的软件代码,以及更高的电力需求。

国信证劵研究认为,汽车 OEM 基于系统工程理念,从系统层面统筹规划, 实现机、电、软、控制等多领域跨学科集成和数据的统一管理和传输,利用雷达和摄像技术实现主动安全,通过对智能驾驶场景进行数字化虚拟验证,通过电子电气架构数字化模型进行整车架构平衡分析和优化,采用模型在前期对设计进行虚拟化仿真验证,最终实现基于需求、功能、逻辑以及物理的全过程数字孪生,全面提高设计质量并降低开发时间和成本。

其次,关于生产数智化,也就是汽车制造厂的智能化升级,数字孪生技术则可以解决数字化生产所要求的内容。所谓数字孪生是现有或将有的物理实体对象的数字模型,通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态,实现“需求定义-功能设计-逻辑设计 -系统仿真-物理设计-设计仿真-实物试验”全过程闭环管理。

汽车厂商可通过数字孪生驱动及闭环反馈,自上而下的数字化驱动的产品实现、制造实现等,以及闭环的反馈;例如数字化产品设计驱动的工艺开发、数字化工艺驱动的制造。

此外,数字化企业还需要协同平台的建设,破解过去 IT 系统碎片化供给的局限,建立 企业级数据管理和协同的平台,以及数据进一步聚合带来的额外价值和业务创新。

然后,营销数智化,传统汽车正在营销方式的变革。过去汽车经销商营销方式主要通过线下的经销商网络,而如今汽车经销商遭遇盈利瓶颈,传统4S店正面临着获客难、潜客转化率低、营销成本高以及营销手段创新不足等显著问题,线上渠道、体验店等新营销模式应运而生。

互联网电商平台的兴起及消费者购买行为的变化,将购车方式从单一4S店转向线上线下多元渠道的新局面。汽车营销进入品牌服务时代,卖的不仅是“产品”,更是“服务”。国信证劵研究表示:从原理上来看,汽车数字化营销的本质是更高效的营销,即通过有效管理渠道边界与客户触电,实现“人”与“车”的高效连接,满足用户的个性化购车体验。通过三个“全域”——全域触点、全域ID与全域智能,实现人、车、场中所有商业要素的重构。

因此,汽车经销商也应该开始着力打造售前、销售、售后的全渠道数字化营销,提升消费者全渠道全流程购车体验。

再次,关于汽车服务数智化。未来汽车服务,将会面临着数智化变革,比如汽车数字化售后、互联网服务、车联网服务等。根据之前《德勤全球汽车消费者调研报告》显示,75%的中国消费者赞同车联网的发展为驾乘带来更多便利,远高于德国、日本等国家,我国消费者在消费习惯上已经为车联网应用生态做好准备。相对于手机碎片化时间,用户在车内时间更完整,90%以上的中国消费者愿意为车联网支付相关费用,其中 25%-30% 消费者付费意愿超 5000 元,与人有关的车内数字化生活和汽车后市场服务商业价值挖掘潜力大。

此外,就车联网服务来说,互联网巨头在车联网纷纷布局, 如阿里基于 AliOS 斑马智行车载系统,背靠阿里在生活、娱乐、电商服务等多领域丰富的生态要素,斑马系统在高德地图和整个淘系生态可以帮助汽车厂商更顺畅接入汽车场景所需生活服务;华为智能汽车解决方案将基于IoT OceanConnect平台能力,华为车联网通过全球可达的公有云提供车辆设备管理;通过海量数据采集分析驾驶行为及出行场景,实现服务内容的智能分发与精准推荐;通过开发平台,汇聚第三方服务生态应用;通过 5G-V2X 通信能力,实现从单车智能到车路系统的智慧交通。

总结来看,新能源汽车的数智化未来将会有以下几点需要重点关注的地方:

第一,对于智能化的需求越来越强。新能源汽车的供应链环节对单车芯片价值量、AI算力、软件优化迭代速度都会有较高要求,芯片硬件与系统软件共同成为其产业供应链的主要关注点。

第二,对于电池、电控、电机三大系统组成的动力环节要求更高。整个新能源汽车供应链都在探索增加电力驱动系统的寿命、安全性等方面提出了更高要求。这表示,在汽车机械结构生命周期内,汽车产商不再是仅仅聚焦于维修保养,还需要提供可升级的灵活性。

第三,对于传统的常规部件,如车身、外饰、内饰等,电动车与燃油车的差别不大,供应环节与原来的变化不大,对于这部分供应商而言,精进品质才是王道。

第四,数字化是新能源汽车发展的重要基础,无论智能电动车如何发展,数字化都是生存前提的重要保障。

文:知语 / 数据猿

 
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