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汽車電子產業發展深度分析

來源:沈陽市政府采購中心 發布時間:2020-02-09 11:16
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????汽車電子產業發展深度分析

汽車電子是安裝在汽車上所有電子設備的總稱,由半導體器件組成,用于感知、計算、執行汽車的各個狀態和功能。汽車電子按照應用分類劃分,種類較多,一般可以分為發動機電子系統、底盤電子系統、自動駕駛系統、車身電子電器、安全舒適系統、信息娛樂與網絡系統。

1、發展階段

從西方發達國家的經驗上來看,汽車電子產業的發展主要經歷了四個階段。而這四個發展階段,也與電子技術的換代升級,密切相關。自1990年起,汽車電子產業步入第四個發展階段,數字技術得到應用,汽車整體的智能化水平得到不斷提高。

汽車電子產業發展深度分析

 

2、汽車電子產業鏈

汽車電子產業鏈由三大部分組成:上游為汽車電子元器件廠,主要負責提供汽車電子的相關核心芯片及其他分立器件,而代工與封裝廠商(Tier3 后段廠)為其提供代工及封裝服務。中游為汽車電子的系統集成商(Tier1), 主要進行汽車電子模塊化功能的設計、生產及銷售,例如博世、大陸、德爾福、日本電裝等公司。下游則為整車廠。

汽車電子產業鏈:

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汽車電子產業具備較高的技術門檻,進入下游整車廠的認證周期長,使得行業壁壘較高。目前汽車電子行業中,Tier1 系統集成商行業集中度高,呈現出寡頭壟斷格局。其中,前十大汽車電子供應商占據 70%市場占有率,博世與電裝兩家企業的收入規模之和占據了市場總量的一半以上。而國內汽車電子產商相對落后,國內轎車主要汽車電控單元產品,包括動力控制系統,基本被外資零部件巨頭所壟斷。

3、技術創新層出不窮,整車占比不斷提升

汽車電子至今已有數十年的發展歷程,技術創新層出不窮,產品更新周期不斷縮短。最早將電子技術應用于汽車工業的時間,是上世紀七十年代。當時在發動機燃油噴射控制系統中率先采用電子技術,極大地提高了燃油效率。從此以后半導體開關、微處理器、傳感器等新興電子技術,不斷應用在汽車工業中,驅動產業的創新發展。上世紀九十年代后,數字技術也得到應用,汽車整體的智能化水平不斷提高。汽車電子逐漸替代機械發揮作用,汽車電子系統愈發精密復雜,現代汽車已成為高度機電一體化的產物。2010 年后,汽車電子行業加速推陳布新,胎壓監測系統、48V 系統、碰撞避免系 統、線控技術、LED 大燈、無線連接技術等新興產品不斷涌現。

汽車電子創新歷程:

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得益于行業的快速發展,汽車電子在整車中的占比不斷提高。

汽車競爭日趨白熱化,汽車電子智能化已然成為全球汽車產業技術領域的發展重點和 產業戰略新興增長點。隨著汽車行業的不斷開放,汽車電子技術發展的進程,參與的主體也變得更加多元化,技術內涵也在不斷豐富。電子電器在汽車產業應用逐漸擴大,市場整體呈現穩步上升趨勢。根據中投顧問產業研究中心預測,汽車電子在整車中的成本占比,已經由1970年的3%提升至 2015 年的 40%,2020年有望進一步達到50%。

汽車電子在整車中的成本占比(%):

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4、多重趨勢推動汽車電子產業加快前進

4.1汽車電動化趨勢大勢所趨

新能源汽車的發展,有望解決傳統燃油車帶來的環境污染問題。2015年聯合國氣候變化大會上,德國、英國、荷蘭、挪威,以及美國 18 個州等在內的國家和地區組成了“零排放車輛同盟”,承諾到 2050 年,不再銷售燃油車。隨后,荷蘭、挪威、印度、德國、英國、法國等先后公布了更為具體的禁售燃油車時間表。在政策及技術的驅動下,新能源汽車已成為未來汽車工業發展的方向,汽車電動化已是大勢所趨。

新能源汽車用電池、電機、電控“三大電”系統,變革了傳統車的動力系統。“三電”系統的重要性不言而喻,在整車成本中的比重已達到50%。“三電”系統的產業鏈都比較長,電池主要有正極材料、負極材料、電解液、 隔膜等組成,電控方面主要有功率變換器、逆變器、散熱系統、IGBT 芯片等,電機方面主要有硅鋼片、永磁體等。新能源汽車電動化使得汽車上功率半導體器件、MCU 等電子元件的數量大大增加,進而推動汽車電子在整車 中的占比大幅提升。

4.2智能互聯化為未來汽車產業發展方向

當前,無論在政策層面還是企業參與層面,汽車智能互聯化已經成為了汽車產業未來的發展方向。2015 年國務院發布《中國制 造 2025》,將發展智能網聯汽車提升至國家戰略高度。在今年兩會的政府工作報告中,智能化及新能源汽車,均為建設制造強國的重要內容。

隨著車聯網技術和產業的發展,車聯網是以車內網、車際網和車聯網為基礎,按照約定的通信協議和數據交互標準,在車與X(X 為車、路、 行人及互聯網等)之間,進行無線通信和信心交換的系統網絡,是能夠實現智能化交通管理、智能動態信息服務和車輛智能化控制的一體化網絡。2017 年 9 月我國第一部 V2X 應用層團體標準發布,為國內各車企及后裝 V2X 產品提供了一個獨立于底層通信技術的、面向 V2X 應用的數據交換標準及接口,對于 V2X 大規模路試和產業化具有良好的推動效應。

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目前,在我國乘用車保有量中,車聯網配置的裝配率依然較低。但是,隨著新車型的不斷推出,車聯網的裝配比例也有所提升。根據蓋世汽車研究院的數據,2016 年上市的新車中車聯網配置占比為 16%,2017 年占比大幅 提升至 21%。車聯網儼然已成為整車企業、互聯網巨頭、通訊運營商等競相角逐之處。根據IHS 預測,2022 年全球范圍內,聯網車輛保有量有望達到3.5 億輛,市場占比可達到24%。2022 全年,聯網新車銷量有望達到9800 萬輛,市場占比為94%,其中嵌入式模塊接入數量為 4800萬輛,智能手機接入數量為 1800 萬輛,兩者混合模式為3200萬輛。

車聯網僅僅為智能汽車的基礎,未來在 ADAS、5G 通信、高精度地圖等技術的支持下,智能汽車有望獲得長足發展,加速滲透。未來五年,智能汽車市場規模有望保持平穩增長。根據蓋世汽車研究院預測,2020 年以 ADAS 為主流的智能汽車新車型滲透率將達到50%,2025 年 L4-L5 級別智能汽車實現產量,屆時市場規模將呈現大幅增長。

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4.3需求和政策共同驅動產業發展

消費升級促進汽車電子需求升級。一方面,隨著新能源汽車的發展和普及,未來汽車向著“智能化、電動化、共享化”發展。另一方面,人們使用車載導航的視頻、音頻播放、游戲等功能逐漸形成習慣,消費升級也使人們更注重汽車的使用感受,汽車廠商便需要大力發展車載信息娛樂系統。目前 我國汽車電子規模持續增長,2017年為 5400 億元,較 2016 年同比增長17.6%。根據產業信息網的預測,2017 年到2022年,中國汽車電子市場規 模復合增長率將達到 10.6%,超過全球水平。

中國、全球汽車電子行業市場規模:

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5、新興汽車電子產品

5.1、防滑維穩最高解決方案:車身電子穩定系統ESP

車身電子穩定系統,是在汽車防抱死制動系統和牽引力控制系統功能上擴展出來的,旨在提升車輛的操控表現的同時、有效地防止汽車達到其動態極限時失控的系統或程序。簡單來說就是糾正汽車行駛姿態,提高行駛安全 性,降低事故發生率。ESP屬于主動安全系統,其在提高汽車行駛穩定性方面效果顯著。

ESC 改善效果示意圖:

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多維因素助力未來 ESP 安裝率提升。ESP 被稱為是“汽車安全領域繼安全帶之后最具拯救生命潛力的科技”。由于技術先進,ESP 能有效降低事故發生率,逐漸受到政府各界的重視。早在 2011 年,美國和歐盟就立法強制安裝車身穩定系統;隨后,歐洲于 2014 年 11 月起一律強制性要求所有乘 用車和輕、中和重型車輛裝配車身穩定系統;日本和韓國的裝配率也高于世界平均水平。中國目前尚無強制裝配法規,普及率相對較低。隨著消費者收入水平和安全意識的提高,ESP 電子穩定系統已經引起越來越多消費者的重視。

5.2新能源汽車的“心臟”與“大腦”:電機控制系統

電機電控高集成、高功率密度是未來趨勢。電機驅動系統是新能源汽車車輛行使中的主要執行結構,也是電動汽車的重要核心部件。電機驅動系統 主要由驅動電機和電機控制器兩部分構成。電機控制器是電機驅動及控制系統的核心,主要用于電動汽車中連接電池與電機的電能轉換單元,簡單的來講,其工作原理就是控制器接收從加速踏板、剎車踏板和變速箱檔位的輸出 信號,控制牽引電機旋轉,通過減速器、傳動軸、差速器、半軸等機械傳動裝置,帶動車輪旋轉。其關鍵技術主要包含功率半導體模塊和電機控制算法 等。

高復合增速,650 億市場空間。以新能源客車電控單套平均售價 3.5 萬元,電機單套 1.5 萬元;新能源物流車、乘用車電控單套平均售價 2 萬元, 電機單套 1萬元計算,2020 年電機電控市場將達到約 650 億元,年均復合增速達到25%,市場呈快速增長態勢。

新能源汽車電機電控市場總容量(億元):

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5.3低成本節油技術方案:48V系統

48V 系統,是指幾家德國整車和零部件制造商共同倡導的一種低成本節油技術方案。48V系統包括2種形式:BSG(雙軸并聯低度混合)和 ISG(單軸并聯中度混合式),均可實現能量回收、發動機快速啟動/關閉和發動機輔助牽引動力功能,從而改善汽車油耗、降低尾氣排放。

48V系統應用前景可觀,支持現代環保型汽車。各國對車輛油耗和排放標準進一步提高, 歐盟已規定到 2020年其境內銷售的乘用車二氧化碳排量上限為 95g/km,這一目標將升級為強制性標準。我國工信部披露的《中國制造 2025》節能與新能源汽車產業發展戰略目標,其中明確提出,到 2020 年實現新車油耗 5L/100km 的目標。

48V 系統是可預見的中長期內整車的有效解決方案。48V 系統具有投入低、節能減排的特點,能夠提高車載電源功率。面臨著嚴苛的油耗和節能減排政策,汽車制造商尋找最具成本效益的解決方案來為企業帶來價值。國際 零部件巨頭如博世、大陸、舍弗勒、德爾福、江森自控等紛紛布局 48V 系統相關部件。國內的車廠及零部件商也將加大研發推廣的力度。中國一汽、吉利等多家企業都研制開發48V 微混系統。

據 Technavio 預測,全球 48V系統 2017-2021 年復合增長率將高達 89%。在大陸集團看來,全球一半以上的新車裝配48V系統僅需 5~7 年。 據德爾福保守估計,到 2025 年,全球將有約 10%的汽車(1200萬輛左右) 會安裝 48V 輕混系統;其中中國市場的應用規模預測在 800 萬輛左右。

5.4、行車安全護航使者:LED大燈

LED大燈指的是前大燈所有的光源均采用 LED。LED 具有亮度高、顏色種類豐富、低功耗、壽命長、體積小、啟動速度快等特點。隨著半導體材料及封裝工藝的進步,價格降低,LED 光色實現多元化,光通量不斷提高,很多汽車廠商已經開始用 LED 大燈來代替傳統的鹵素大燈或氙氣大燈。

LED車燈已成為汽車潮流新寵,未來前景大有可期。近年來,無論是合資還是自主品牌,低端還是豪華品牌,LED 車燈已成為很多車的標配。2016 年我國LED 車燈總成銷量為 573.6 萬套,市場規模為193.88億元。根據產業信息網預測,2016 年-2020 年國內車燈市場復合增速為13%, LED 車燈市場規模迅速擴張。全球車燈市場潛力巨大,未來幾年將逐步增長,而LED車燈市場增速較快,有望超越汽車行業整體增速。



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