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运输设备及零部件制造行业汽车智能化专题报告之一:智能汽车时代拉开序幕加速-211203(53页).pdf

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运输设备及零部件制造行业汽车智能化专题报告之一:智能汽车时代拉开序幕加速-211203(53页).pdf

1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2021.12.03 智能汽车时代拉开序幕智能汽车时代拉开序幕加速加速 汽车智能化专题报告之一汽车智能化专题报告之一 证书编号 本报告导读:本报告导读: 消费群体变迁和新盈利模式塑造的双重推动下, 汽车智能化在加速发展, 智能化边界消费群体变迁和新盈利模式塑造的双重推动下, 汽车智能化在加速发展, 智能化边界 也在不断扩容也在不断扩容,智能座舱、智能驾驶产业链、底盘电子等领域将迎来加速增长。,智能座舱、智能驾驶产业链、底盘电子等领域将迎来加速增长。 摘要:摘要: 消费群体变迁和新盈利模式塑造的双重推动下, 汽车智能化在加速消费群

2、体变迁和新盈利模式塑造的双重推动下, 汽车智能化在加速 发展, 智能化边界也在不断扩容。发展, 智能化边界也在不断扩容。 作为伴随智能手机崛起而长大的一 代,90 后/00 后对汽车的智能网联化需求更加突出尤其是在某些体 验感很深的座舱 610*960 1.2 长安 UNIT 12.4 万+ 2020.6 不可开启全景天窗 960*850 0.8 吉利 icon 11.6 万+ 2020.2 不可开启全景天窗 1200*800 1.0 吉利星瑞 15 万+ 2021.3 可开启全景天窗 680*700 0.5 广汽 AION S 14 万+ 2021.6 不可开启全景天窗 1260*880 1

3、.1 AION S PLUS 13 万+ 2021.6 不可开启全景天窗 1.9 1.9 数据来源:太平洋汽车网,国泰君安证券研究 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 36 of 54 图图 55:特斯拉、新势力、自主等,天幕搭载较多特斯拉、新势力、自主等,天幕搭载较多 数据来源:汽车之家,国泰君安证券研究 新能源车在天幕的配备率较高,多款新上市车型的卖点就包含全玻璃车 顶,且集成了多种功能。在新势力等带动下,传统车型也有望跟上行业 趋势,未来的配备率也有进一步提升的可能。 预计到 2025 年, 天幕玻璃 市场空间有望达到 400 亿。

4、假设配备天幕的车型原先均配备天窗,仅考 虑面积上,天幕至少是天窗面积两倍,未来的增量市场也至少有 200 亿 元。 表表 20:2025 年天幕玻璃市场规模有望到年天幕玻璃市场规模有望到 400 亿元亿元 2020A 2025E 全球汽车销量(万辆) 7803 9500 新能源车渗透率 4.2% 15% 新能源车销量(万辆) 324 1425 新能源天幕渗透率 70% 85% 传统车销量 7479 8075 传统天幕渗透率 1% 18% 单价(1500-2000 元) 1800 1500 全球市场规模(亿元) 54 400 数据来源:OICA、Marklines,国泰君安证券研究。 4.2.

5、从从 L LEDED 到到 A ADPDP 大灯,智能车灯的不断升级大灯,智能车灯的不断升级 车灯单品价值高,升级空间大,是汽车零部件领域里的黄金赛道,受乘 用车销量增长、单车装灯数提高、灯源升级以及车灯智能化的驱动,行 业景气度趋势向上,增长好于大部分零部件行业。 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 37 of 54 图图 56:灯源升级是影响车灯行业规模的核心因素灯源升级是影响车灯行业规模的核心因素 数据来源:国泰君安证券研究 车灯集照明、信息交流、外观美化等功能于一体,对汽车的实用、安全 和外观有重要影响。 功能细化功能细化、 消费

6、升级,、 消费升级, 单车装灯数单车装灯数不断增加不断增加。 随着车灯技术的不断发展, 车灯功能不断细化,日间行车灯、转向辅助灯、转向头灯、远光灯逐渐 取代原本单一功能的普通前大灯。在消费升级的驱动下,为给消费者带 来更好的驾乘体验,氛围灯、车前 LOGO 等也进一步带来单车车灯数的 增加。 图图 57:车灯种类众多车灯种类众多 数据来源:Valeo2015 年技术手册。注:Third stop lamp,目前常称高位制动灯(Central High Mounted Stop Lamp) 灯源升级大幅提升车灯价格。灯源升级大幅提升车灯价格。 从车灯光源来看, 经历了油灯到LED六代 演进,还有

7、更先进的激光大灯,未来单车车灯价值将不断提高。车灯作 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 38 of 54 为是汽车销售的卖点之一, 消费者愿意为之买单, 随着光源技术的提升, 车企能通过车灯造型的变化,以及更智能化的功能,提升车型的差异化 竞争力。 图图 58:灯源已经从卤素升级到灯源已经从卤素升级到 LED 数据来源:小糸财报 和传统光源相比, LED 车灯体积小, 亮度高, 能耗低车灯体积小, 亮度高, 能耗低, 在一个车灯中可 以排列多个光源,且每一个光源都可以独立开启或关闭,形成不同的光 束样式,有助于实现智能化, 是市场的主流

8、是市场的主流方向方向。 激光照明是汽车照明 领域最前沿的技术, 宝马、 奥迪等已经率先推出了搭载激光大灯的车型。 由于一套激光大灯系统的总成本在一万美元以上,是 LED 车灯的数倍, 目前车型配备率不高。 表表 21:LED 车灯性价比高车灯性价比高 项目项目 卤素(卤素(H7LL) 氙气氙气 LED(单颗)(单颗) 激光(单颗)激光(单颗) 光线强度光线强度 1,350 流明 2,000-3,500 流明 300-2,240 流明 300-450 流明 色温色温 3,200K 4,300K 2,700-8,300K 6,000K 寿命寿命 300 小时 3,000 小时以上 5,000 小时

9、以上 1,000 小时 发光面积发光面积 20mm2 12.5mm2 1-5mm2 3mm2 能耗能耗 55W 25-35W 3-18W 5W 优点优点 结构简单,可靠性高,不需要驱 动,雨雾天照明效果良好,维护 成本低 结构比较简单,可靠性 高,光源几乎不用更换 结构复杂,灵活性高,可 以任意组合 结构复杂,集束角 较小 缺点缺点 亮度低,需要定期更换灯泡 启动较慢,维护成本较高 需要驱动,成本高 需要驱动,成本 高,需要安全防护 用途用途 适用远光、近光、前雾灯 适用透镜式远光、近光 适用远光、近光、前雾灯 适用辅助远光 数据来源:公司可转换公司债券募集说明书,国泰君安证券研究 价格价格上

10、,上, LED 车灯是卤素灯的车灯是卤素灯的 3 倍以上。倍以上。 结构上看, 传统卤素灯中光源、 塑料件等占比约 50%,LED 车灯中,增加了电子结构,整个电子模块占 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 39 of 54 比 30%以上, 塑料占比降至 20%以下, LED 车灯模组线路驱动和控制模 块更加复杂,以后随着 ADAS、智能驾驶等车身智能化的升级,车灯在 智能化方面也会持续升级,电子结构的占比有望持续提升。考虑到目前 市场尚未完全实现 100%的 LED 化,且未来车灯功能仍有持续升级的空 间,我们预计未来 3-5 年内

11、LED 车灯价格仍会高于卤素车灯。 表表 22:LED 车灯单价提升显著车灯单价提升显著 车灯分类车灯分类 每套包含只每套包含只 数数 产品单价(元产品单价(元/ /套)套) 技术路线偏好技术路线偏好 卤素 氙气 LED 前照灯前照灯 2 400-500 800-1000 1600-2000 基于安全环保造型诸多因素考虑,目前大多 信号灯都使用 LED 光源;不单中高端车型, 越来越多的经济型车也采用 LED 为前照灯光 源 后组合灯后组合灯 1-4只, 3&4只 居多 400-500 - 800-1000 后组合灯大部分都已经升级为 LED 灯,后组 合灯使用的是小功率 LED,技术难度低,

12、成 本低,渗透率比价高 单车配套价值量单车配套价值量 1200-1800 1600-2300 2800-3800 数据来源:公司可转债说明书,国泰君安证券研究 2017 年以前,LED 主要运用于内饰灯、日行灯及尾灯,然后逐渐在前照 灯普及,渗透率相对低,车灯市场主流产品是卤素灯和氙气灯。卤素灯 主要装配于中低端车型,氙气灯则装配中高端车型,LED 由于成本较高 主要应用于高端车型。2016 年,卤素灯装配率最高,约占 60%,LED 车 灯渗透率仅 16%。随着汽车照明技术朝着节能化、轻量化、电子化方向 发展,LED 装配率逐渐提升,卤素灯相对下降。 图图 59:2017 年以前,年以前,L

13、ED 渗透率较低渗透率较低 数据来源:中国产业信息网,国泰君安证券研究 小糸将世界首创的高功率, 高能效 LED 前照灯商业化, 并已安装在各种 车辆中。与卤素大灯相比,他们不断改善 LED 性能,减少 LED 数量, 成功地将功耗降低了 50,助力行业 LED 车灯,特别是在前照灯的加 速渗透。 0% 20% 40% 60% 80% 100% 2001420152016 卤素灯氙气灯LED灯激光灯 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 40 of 54 图图 60:小糸持续推出更节能的小糸持续推出更节能的 LED 前

14、照灯前照灯 数据来源:小糸财报 LED等新光源技术背景下, 车灯智能更易实现。等新光源技术背景下, 车灯智能更易实现。 智能化带动了车灯行业 的发展,使得车灯承载了传统照明以外更多的功能。车灯将作为照明系 统的一部分来实现新功能。 为了提高驾驶安全性, 汽车行业已开发出AFS、 ADB,以及更加智能化的信号灯、贯通式后组合灯、车内氛围灯等。 AFS(自适应前照灯系统) ,最初仅有纵向调整功能,通过感应前后轴的 制动及加速动作,相应地纵向调节车灯,保持车灯光线的稳定。AFS 包 括传感器、ECU、车灯控制系统和前照灯。工作时,包括角度传感器、 速度传感器在内的传感器将信号通过控制器局域网络传入

15、ECU 中处理 数据,然后向车灯控制系统输出前照灯转角指令,使前照灯转过相应的 角度。 配有 AFS 的乘用车现可实现七种模式的照明, 包括乡村道路模式、 高速公路模式、城市道路模式、恶劣天气模式、大灯随动转向、仪表盘 故障指示、旅行模式。 图图 61:搭载搭载 AFS 的车型可实现多种模式的照明的车型可实现多种模式的照明 数据来源:Valeo ADB的主要功能是提升夜间会车安全性以及保护行人。的主要功能是提升夜间会车安全性以及保护行人。 ADB技术通过 车载摄像头采集图像并将图像信号输入,系统判断前方来车的位置与距 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后

16、的免责条款部分 41 of 54 离后,将指令发送到前车灯系统,将其转换为在 LED 矩阵上开启和关 闭的动作,可在会车时自动调整灯光照射区域,避免对来车产生炫光。 当车辆的前方出现行人时,可以通过 LED 矩阵的变换,在地面投射出 虚拟的斑马线。ADB 有矩阵式和像素式,处于成本考虑,目前矩阵式 ADB更加普遍。主流 ADB(第三代)通常采用 LED 矩阵灯实现,由于 单个 LED 可以独立控制,因而可以形成各种形状的光束,LED 的普及 为 ADB的发展奠定了基础。 2019 年 8 月,小糸开发和批量生产了“BladeScan TM ADB” ,通过叶片 镜的旋转来开启/关闭 LED 灯

17、,保证了高分辨率的光分布,确保驾驶员 视野开阔,同时避免眩光迎面而来的车辆或前面的车辆,有助于发现交 叉行人早走,从而有助于夜间行车安全。此外,小糸正致力于开发下一 代 ADB 系统, “双视图机器视觉” ,支持司机通过传感器或摄像机实现 高分辨率照明分配和实时照明控制。 图图 62:ADB 拓宽夜间视野范围拓宽夜间视野范围 图图 63:镜面旋转进一步拓宽视野范围镜面旋转进一步拓宽视野范围 数据来源:小糸财报 数据来源:小糸财报 图图 64:ADB 助力夜间安全助力夜间安全 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 42 of 54 数据来源:

18、小糸财报 在智能汽车时代,车灯在 LED、OLED、激光等新光源技术的推动下, 矩阵式 LED、AFS、ADB、像素级成像等智能车灯技术层出不穷,推动 汽车车灯向电子化、智能化升级。 图图 65:AFLS 图谱图谱-未来,多种技术路径将并存未来,多种技术路径将并存 数据来源:Yole Development 随着成本的降低、效率的提高、亮度的提高和封装尺寸的提高,2018 年 以后,LED 开始加速普及。大部分的汽车制造商和一级零部件供应商都 开发了基于 LED 的大灯系统,车型配备率也不断提升。根据欧司朗 2018Q4 财报数据,2018 年前灯市场 LED 占比约 25%(产量角度) ,预

19、 计到 2023 年,前照灯 LED 化率有望超过 45%。 图图 66:2023 年,前灯年,前灯市场市场 LED 化率有望超过化率有望超过 45% 数据来源:欧司朗,国泰君安证券研究 根据 Yole Development 测算,2018 年,全球汽车照明市场总额为 290 亿 美元 (折算人民币超千亿元) , 受益于灯源升级, 预计 2024 年将达到 388 亿美元,2018-2024 年复合年增长率为 4.9%。我们预测,2020 年,国内 75% 55%55% 25% 35%35% 10%10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

20、 20182023 传统灯源标准LED灯矩阵式LED灯 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 43 of 54 车灯市场 LED 化率约 30%,市场空间在 344 亿元-489 亿元区间,随着 LED 车灯的加速渗透,行业空间有望持续提升。 图图 67:2018-2024 年,车灯市场从年,车灯市场从 290 亿美元增长至亿美元增长至 388 亿美元亿美元 数据来源:Yole Development,国泰君安证券研究。 5. 底盘电子:自动驾驶的执行落地,关键在于解耦底盘电子:自动驾驶的执行落地,关键在于解耦 底盘电子是自动驾驶执行端的最

21、核心组成, 其技术升级的关键在于机械底盘电子是自动驾驶执行端的最核心组成, 其技术升级的关键在于机械 解耦。解耦。自动驾驶的执行端主要涉及到的就是车辆在横向和纵向移动上的 实现, 主要通过底盘电子中的制动、 转向和油门来实现。 在传统底盘中, 制动、转向和油门都是机械耦合的,即制动或者转向的动力来源是驾驶 员的机械力,通过液压等方式把力放大而实现终端的控制行为。在自动 驾驶的推进过程中,底盘电子的关键是实现机械力的解耦,用电机驱动 来代替,提升控制的精度的同时也能更好的实现人和系统的结合。 5.1. 从传统机械制动到线控制动从传统机械制动到线控制动, ,EHBEHB 逐渐成为主流逐渐成为主流

22、制动行业正在经历从传统制动向线控制动演变,解决精密控制、真空源 和能量回收等问题。在传统制动系统中,制动的起点是制动踏板,制动 踏板和制动系统之间是线性对应关系,制动过程的传导是机械力的传导 (踏板压力、 液压等) , 在控制的精确性和及时性以及与其它系统的协调 性上有待改进;此外,随着燃油效率的提升,发动机产生的真空源在减 弱, 同时纯电动车在制动过程中产生的能量在传动制动系统下较难回收, 在这种背景下就诞生了线控制动系统 BBW,目前有两种发展法向,电子 液压制动系统 EHB和电子机械制动系统 EMB。 190190 243243 0 100 200 300 400 500 2018202

23、4 车灯市场规模(亿元) 头灯尾灯内饰灯小灯中央高位刹车灯雾灯 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 44 of 54 图图 68:线控制动系统线控制动系统 BBW,目前有电子液压制动系统目前有电子液压制动系统 EHB 和电子机械制动系统和电子机械制动系统 EMB 两条发展路线两条发展路线 数据来源:搜狐汽车,汽车维修网,国泰君安证券研究 综合考虑成本、安全性等问题,中期维度看集成式的电子液压制动系统 (EHB)可行性更高。虽然电子机械制动系统 EMB 能更好的实现踏板 与刹车系统之间的解耦,但其成本高昂、短期内较难大规模应用,同时 其产生

24、的制动力有限、考虑到法规因素短期内很难独立应用;而电子液 压制动系统(EHB)较好的实现了踏板和液压制动系统之间的解耦,尤 其是集成式液压系统在解耦程度上做得更好,也更有利于能量回收,同 时产品性价比也较高,在中期维度看是线控制动的更好选择。 5.1.1. 电子液压制动系统(电子液压制动系统(EHB) : “电”控“液”形态) : “电”控“液”形态 电子液压制动系统(EHB) , “电”控“液”形态。电子液压系统用电子 踏板取代了传统液压踏板,用电机等电子元器件取代了传统制动系统中 的真空助力器等传统机械零部件,保留了成熟度高的液压制动部分。 图图 69:电子液压制动系统(电子液压制动系统(

25、EHB)系统结构系统结构 数据来源: 电子液压制动系统液压力控制发展现状综述 电子液压制动系统(EHB)由制动踏板单元、液压驱动单元、制动执行 单元和控制系统四部分组成。制动踏板单元作为制动信号的接收单元, 接受驾驶员的制动意图、生成并传递信息,给驾驶员制动反馈;液压驱 线控制动系统 BBW 电子液压制动 系统EHB 电子机械制动 系统EMB 机电伺服助力集成式液压 用电子元器件取代了部分机械零部 件(真空助力器等),保留了成熟 的液压部分,“电”控“液” 2box方案:用机电伺服助力器取代 真空助力器,但保留了完整的ESC 体系可以在前者时效时发挥作用 1box方案:用一个集成单元取代了 低

26、真空主力系统所需的大量独立部 件,包括ESC 用电子元器件取代了部分机械零部 件(真空助力器等),同时用四个 轮毂电机取代了液压部分,实现了 “电”控“电” 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 45 of 54 动单元取代传统制动系统中的真空助力部分来驱动液压,这里有“电动 机+减速机构”和“液压泵+高压蓄能器”两组装置;制动执行单元与传 动制动系统一样;控制单元包括电控单元、液压力控制单元以及各类传 感器等。 在电子液压制动系统的发展过程中产生了机电伺服助力系统和集成式 液压系统两个方向。机电伺服助力系统以博世的 iBooster 为代

27、表,采用 的是机电伺服助力器+液压制动+独立存在的 ESC 模式,而集成式液压 系统则是以天合集成化制动系统(IBC)为代表,集成单元(整合了 ESC 等功能)+液压制动,集成化程度更高。 表表 24:机电伺服助力系统和集成式液压系统机电伺服助力系统和集成式液压系统对比对比 项目 博世 大陆 天合 产品 iBooster MK CI IBC 技术类型 2 box 1 box 安全性 有冗余备份 无冗余备份 踏板感 踏板未完全解耦 踏板完全解耦 制动功耗 制动电流 Imax=56A 制动电流 Imax=85A 开发成本 相对较低 相对较高 使用效果 与 ESP hev 协调使用才 能实现制动能量

28、回收 可以实现制动能量回收 量产时间 2017 年 更晚 数据来源:汽车维修技术网,国泰君安证券研究 机电伺服助力系统以博世的 iBooster 为典型代表,2box+冗余备份+独立 ESC。工作原理:当驾驶员踩电子踏板时,踏板位移传感器检测生成信 号发给控制单元,控制单元借助电机将信息利用电机表达为制动主缸的 制动液压。该系统有两重安全防护,一是车载电源动力不足时 iBooster 则以节能模式工作,二是 iBooster 出现故障时,独立存在的 ESC 将接管 制动系统以纯液压模式制动。 表表 23: 电子液压制动系统 (电子液压制动系统 (EHB) 由制动踏板单元、 液压驱动单元、 制动

29、执行单元和控制单元四部分组由制动踏板单元、 液压驱动单元、 制动执行单元和控制单元四部分组 成成 主要单元主要单元 功能介绍功能介绍 制动踏板单元制动踏板单元 包括电子制动踏板和踏板模拟器等, 制动踏板单元的作用是接受驾驶员的制动意图, 结合踏 板上的传感器产生并传递信号给控制和执行单元,同时按照一定算法模拟出制动踏板感觉 反馈给驾驶员 液压驱动单元液压驱动单元 包括“电动机+减速机构”和“液压泵+高压蓄能器”等两个组合,部分取代的是传统制动系 统中的真空助力器部分。动机通过减速机构的增压后将电动机的力矩转换为直线推力从而 推动主缸产生液压; 高压蓄能器提供主缸液压力或轮缸制动力以实现主动调节

30、, 当压蓄能器 内压力不足时,液压泵将对高压蓄能器增压 制动执行单元制动执行单元 包括主缸,液压管路,轮缸以及制动盘等部分,这块与传动制动系统一样 控制控制单元单元 包括电控单元(ECU) 、液压力控制单元(HCU)、液压力传感器、踏板力传感器以及踏板位移 传感器等。HCU 用以精确调节轮缸液压力。液压力传感器作为反馈单元将液压力实时反馈到 整车控制器里, 用作控制算法的输入量。 踏板力传感器和踏板位移传感器用来检测驾驶员的 踏板信号,从而获得驾驶员意图。 数据来源: 电子液压制动系统液压力控制发展现状综述 ,国泰君安证券研究 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅

31、读正文之后的免责条款部分 46 of 54 图图 70:机电伺服助力系统以博世的机电伺服助力系统以博世的 iBooster 为典型代表,为典型代表,2box+冗余备份冗余备份+独立独立 ESC 数据来源:汽车维修技术网,国泰君安证券研究 集成式液压系统以天合集成化制动系统 (IBC)为代表,1box+无冗余备份。 与机电伺服助力系统相比,集成式液压系统集成程度更高,它有一个集 成单元取代了真空助力器体系以及 ESC 等独立零部件。 集成式液压系统 的核心组件为超高速无刷电机, 除了助力功能, 该电机还可以提供 esc、 abs 等辅助制动功能。 集成式液压系统失效时, 则有无助力的液压模式接

32、管。 图图 71:集成式液压系统以天合集成化制动系统(集成式液压系统以天合集成化制动系统(IBC)为代表,为代表,1box+无冗余备份无冗余备份 数据来源:汽车维修技术网,国泰君安证券研究 5.1.2. 电子机械制动系统电子机械制动系统 EMB: “电”控“电”形态: “电”控“电”形态 电子机械制动系统 EMB用轮毂电机取代液压系统,实现“电”控“电” 模式。电子机械制动系统是电控纯机械制动,电子机械系统取代了传统 制动系统中的液压系统(主缸、真空助力装置以及液压管路等),四轮的 制动执行机构均由独立电动机来驱动。 踏板 机电伺服 助力器 主缸 油壶 机械传动 制动力 机械传动放 大的制动力

33、 提供制动液 液压传递制动力 ABS/ESP泵 (压力调节器) 左前分泵右前分泵左后分泵右后分泵 制动力分配 踏板 机电伺服 助力器 主缸 油壶 机械传动 制动力 机械传动放 大的制动力 提供制动液 液压传递制动力 ABS/ESP泵 (压力调节器) 左前分泵右前分泵左后分泵右后分泵 制动力分配 ECU/HCU /ESC等 将ESC及其他部件 集成为一个单元 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 47 of 54 图图 72:电子机械制动系统电子机械制动系统主要结构主要结构 数据来源:电子机械制动控制系统的研究_王俊鼎 电子机械制动系统由车载

34、电源、电子制动踏板、制动力分配单元、车载 计算机网络和制动执行单元等部分组成, 其中制动执行单元由驱动电机、 加速增压装置、运动转换装置以及制动器等构成。电子制动踏板接收驾 驶员踩踏板信息,制动力分配单元制定制动方案以达到最短制动距离, 然后以电信号形式通过车载计算机通路传递到制动执行单元实现制动。 图图 73: 电子机械制动系统电子机械制动系统由由由车载电源、 电子制动踏板、 制动力分配单由车载电源、 电子制动踏板、 制动力分配单 元、车载计算机网络和制动执行单元等部分组成元、车载计算机网络和制动执行单元等部分组成 数据来源:电子机械制动控制系统的研究_王俊鼎 电子化械制动系统是以电信号为传

35、导介质,比传统制动系统的液压或者 气压介质在管路中的传导方式具有更快的响应速度,缩短了驾驶员踩下 制动踏板到制动执行器开始工作的时问间隔。 表表 25:电子化械制动系统电子化械制动系统优缺点优缺点 功能功能 主要介绍主要介绍 优点优点 1) 以电信号为传导介质,传输速度快、反应速度快、制动距离短 2) 减少了使用的零部件数量、减轻整车质量,降低油耗 3) 有利于系统的进一步集成,为智能驾驶甚至无人驾驶奠定制动领域的基础 缺点缺点 1) 制动力不足:EMB 系统采用的轮毂电机受制于空间体积功率并不大,在一些情况下容 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免

36、责条款部分 48 of 54 5.2. 转向和油门也在经历类似的线控升级转向和油门也在经历类似的线控升级 从 HPS 到 EHPS 再到 EPS,转向的线控化在不断推进。转向的作用是通 过调节方向盘来调整转向轮,从而控制车辆的横向移动。转向产品在不 断升级和电子化: 通过液压来放大转动方向盘的力产生了液压助力转向, HPS(液压力来自于发动机)和 HPS(液压力来自于电动泵) ;通过转向电 机取代液压系统带来了 EPS,使转向控制更加精确。 随着更高级别的自动驾驶的推进,线控转向系统(SBW)也有望逐步落 地。EPS 虽然用电机取代了液压系统,但它并非真正意义上的线控,因 为它还没有实现方向盘

37、和车轮之间的机械解耦。而随着更高级别的自动 驾驶(L4,L5 级别) ,真正的线控转向产品也会逐步落地。 表表 26:从从 HPS 到到 EHPS 再到再到 EPS,转向的线控化在不断推进,转向的线控化在不断推进 转向种类 主要组成 技术特点 液压助力转向系 统(HPS 采用液压伺服控制方式构成的液压控制系 统,主要由 V 型传动皮带、压力流量控制阀 体、油管、动力缸、转向助力泵、转向柱、 转向传动轴、储油罐等部件构成 采用机械部件连接,液压泵由发动机驱动 电控液压助力转 向系统(EHPS) 电控液压助力系统(EHPS)的主要由储油 罐、控制单元、电动泵、转向机构、助力转 向传感器等构成 采用

38、电动液压泵, 电动助力转向系 统(EPS) EPS 主要由转矩传感器、转角传感器、车速 传感器、电动机、电磁离合器、减速机构、 电子控制单元(ECU)等组成 电动式 EPS 以直流电动机作为助力源,电子控制单元根 据车速和转向参数控制电动机通电电流强度,调节加力 电动机工作力矩,进而控制转向助力强度 线控转向系统 (SBW) 转向盘模块、前轮转向模块、主控制器、自 动防故障系统 线控转向取消了方向盘与车轮之间的机械连接,用传感 器获得方向盘的转角数据,然后 ECU 将其折算为具体的 驱动力数据,用电机推动转向机转动车轮 数据来源:电子发烧友,国泰君安证券研究 图图 74:HPS 和和 EHPS

39、 的转向助力均为液压系统的转向助力均为液压系统 图图 75:EPS 用电机取代液压系统来实现转向助力用电机取代液压系统来实现转向助力 易出现制动力不足 2) 材料端受限:刹车片附近的温度很高,而电机体积又决定只能使用永磁电机, 而永磁在 高温下会消磁。同时刹车片附近也有部分半导体元件,也很难耐高温 3) 对可靠性要求更高:没有备份系统,对可靠性要求极高。特别是电源系统,要绝对保证 稳定, 其次是总线通信系统的容错能力, 系统中每一个节点的串行通信都必须具备容错 能力。同时系统需要至少两个 CPU 来保证可靠性 4) 重新开发底盘系统,开发成本高 数据来源:电子机械制动控制系统的研究_王俊鼎,国

40、泰君安证券研究 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 49 of 54 数据来源:ofweek 数据来源:汽车测试网 从机械油门到电子油门,油门领域也在实现线控化。传统机械油门是当 踩油门踏板时通过杠杆或者油门拉线直接控制发动机的节气门开度来 调节供油量,它的结构还是典型的机械连接方式;而到了电子油门,油 门踏板集成了位置传感器,传感器将踏板位置信号发送给 ECU,ECU 经 过计算后通过电机来调节节气门开度。 图图 76:电子油门通过电机来驱动节气门电子油门通过电机来驱动节气门 图图 77:机械油门通过拉杆来调节节气门机械油门通过拉杆来调

41、节节气门 数据来源:IND4 汽车人 数据来源:IND4 汽车人 5.3. 高端电动车强调驾驶舒适性,空气悬架开始加速渗透高端电动车强调驾驶舒适性,空气悬架开始加速渗透 空气悬架系统包括空气压缩机、蓄压器、控制单元、前后桥车身高度传 感器、3 个不同方向的车身加速度传感器以及 4 个空气弹簧伸张加速度 传感器等等。 空气悬架系统的主要作用原理是用空气压缩机形成压缩空气,并将压缩 空气送到弹簧及减振器的空气室中,使得弹簧的弹性系数即弹簧的软硬 可调节。具体作用过程是传感器接受路况及距离信号,电脑判断车身高 度变化情况,再控制空气压缩机和排气阀门,使得弹簧长度得以改变从 而改变车辆底盘离地间隙。

42、行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 50 of 54 图图 78:空气悬架提升整车表现性空气悬架提升整车表现性 数据来源:中鼎股份公告 表表 27:近期上市新能源车型逐步将空悬标配化近期上市新能源车型逐步将空悬标配化 品牌品牌 价格区间(万元)价格区间(万元) 车型类型级别车型类型级别 空气悬架配置情况空气悬架配置情况 备注备注 蔚来蔚来 E ET7T7 44.8-52.6 纯电动中大型轿车 全系车型配备 新车 2022 年 1 季度交付 极氪极氪 0 00101 28.1-36 纯电动中大型轿车 仅超长续航双电机 YOU 版配备 吉利极

43、氪 001 于 2021 年 4 月 15 日上市,2021 年 6000-8000 辆产已售罄 理想理想 O ONENE 33.8-34.8 纯电动中大型 SUV 全系车型配备 2021 年上半年月均 4129 辆, 其中 6 月 7713 辆 特斯拉特斯拉 M Model Sodel S 82.999-105.999 纯电动中大型轿车 全系车型配备 2021 年上半年月均 10 辆 数据来源:太平洋汽车网、国泰君安证券研究 据 Research and Market 数据,2020 年全球空悬系统市场规模在 40 亿 美元左右, 未来有望进一步扩大。 另外,根据新思界产业研究中心发布的 2

44、021-2026 年中国空气悬架系统行业应用市场需求及开拓机会研究报 告 显示, 在 2019 年全球汽车空气悬架系统市场规模约为 200 亿元, 未 来随着亚太地区的中国、印度以及东南亚国家的快速发展,全球汽车空 气悬架系统市场规模将不断扩大, 预计到 2025 年将达到 300 亿元以上。 当前在全球市场中,欧美国家的空气悬架渗透率较高,据中国商用汽车 网,目前欧美重型载货车市场空气悬架渗透率可达到 80%,挂车市场空 气悬架渗透率可达到 40%。空悬市场份额高度集中,全球范围内仅有大 陆集团、特瑞堡威巴克以及被中鼎股份收购的 AMK 三家可以独立完成电 控空悬架的研发和生产。 目前国内对

45、于空悬系统的渗透率较低,且主要是危化品车和客车。主要 生产商除了中鼎股份外,还包括保隆科技(空气弹簧) 、天润工业(专注 商用车空悬系统) 、上海科曼(主要聚焦于客车空悬系统) 。国内空气悬 挂生产商近些年受益于新能源汽车蓬勃发展,在推行新能源汽车空悬标 配化的趋势下发展迅猛,前景广阔。 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 51 of 54 图图 79: 国内外空悬零部件供应商国内外空悬零部件供应商 数据来源:国泰君安证券研究 6. 其他配套产业其他配套产业 智能化带动告诉连接器需求,电动化带动高压连接器需求。汽车连接器 系电子是系统设备

46、之间电流或信号传输与交换的电子部件,主要用途为 传输信号或者分配电流。随着汽车电子的发展,各控制单元之间的联系 越来越紧密,用于信号传输的连接器的用量不断增长;新能源车以电为 主要能源,同时智能汽车的精密控制也推动电控技术发展,对分配电流 的连接器的需求也在快速增长。在传统燃油车上连接器的数量在 500 个 左右,而在新能源车上连接器数量在 800-1000 个。 表表 28:汽车新能源化和智能化对汽车连接器的需求不断增长汽车新能源化和智能化对汽车连接器的需求不断增长 特征 介绍 传统燃油车 主要用于发动机、变速箱管理系统、安全系统、车身接线等,主要以低压连接器为主 新能源车 主要用于电池管理

47、系统、电池均衡系统、电池充放电、逆变器、DC-DC 控制器、充电桩等,包 括高压连接器和低压连接器 智能汽车 主要用于车载娱乐系统、智能驾驶系统以及线控底盘等 数据来源:国泰君安证券研究 全球以及中国汽车连接器行业规模将加速增长。 2019 年, 全球汽车连接 器的市场规模增长为 152.1 亿美元, 2014-2019 年年复合增长率为 5.3%, 预计到 2025 年全球汽车连接器规模将达到 194.5 亿美元;2019 年中国 汽车连接器行业规模为 32.9 亿美元,到 2025 年将达到 44.7 亿美元。 图图 80: 预计预计 2025年全球汽车连接器规模将达到年全球汽车连接器规模

48、将达到194.5 亿美元亿美元 图图 81: 预计预计 2025年年中国中国汽车连接器规模将达到汽车连接器规模将达到44.7 亿美元亿美元 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 52 of 54 数据来源:瑞可达招股说明书,Bishop & associates, Inc. 数据来源:中国产业信息研究网、中商产业研究院 欧洲和日本公司占据了传统汽车连接器市场的主要份额,随着新能源车 需求以及智能化需求提升,中国企业有望逐步开启国产替代。传统汽车 连接器市场十分集中, top10 份额超过 85%, top3 份额超过 65%, 主要市 场被

49、欧洲以及日本企业占据。在智能化和电动化的新需求下国内企业有 望逐步切入汽车连接器市场,开启国产替代。 表表 29:全球汽车连接器行业集中度很高全球汽车连接器行业集中度很高 排名 公司名称 2019 年汽车连接器收入 (百万美元) 市场份额 1 泰科电子 5949.6 39.10% 2 矢崎 2322.7 15.30% 3 安波福 1889 12.40% 4 日本航空电子 602.4 4% 5 罗森博格 546 3.60% 6 日本压捉端子 540 3.60% 7 住友电气 387.7 2.50% 8 日本意力速 315.9 2.10% 9 日本京瓷 304.6 2.00% 10 安费诺 293

50、.6 1.90% 数据来源:Bishop & associates, Inc,国泰君安证券研究 7. 投资建议投资建议 座舱电子推荐标的上声电子、华阳集团、华域汽车、均胜电子等 自动驾驶及软硬件服务推荐标的科博达、德赛西威、吉利汽车、长 城汽车、联创电子(电子组覆盖) 、舜宇光学科技(电子组覆盖) 、 中科创达(计算机组覆盖)等 底盘电子推荐标的伯特利、中鼎股份、保隆科技、拓普集团等 车身电子推荐标的星宇股份、福耀玻璃等 其他领域推荐合兴股份,受益标的沪光股份等 表表 30:重点公司盈利与估值表:重点公司盈利与估值表 股票代码 股票名称 收盘价 (2021.12.2 PE EPS 评级 202

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