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新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)幾大鏈條剖析

hl5C_deeptechch ? 來源:CB Insights ? 作者:CB Insights ? 2021-06-06 15:51 ? 次閱讀

新能源智能汽車創(chuàng)新峰會在湖州長興成功召開,會上正式發(fā)布了“新能源智能汽車行業(yè)專題報告”,剖析了新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)幾大鏈條,分析行業(yè)機(jī)遇。

汽車行業(yè)正在經(jīng)歷由傳統(tǒng)燃油車時代向智能電動型時代的轉(zhuǎn)型,未來,新能源智能汽車將成為主流的產(chǎn)品形態(tài)。

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源,綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù),形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車,包括混合動力電動汽車 HEV、純電動汽車 BEV、燃料電池電動汽車 FCEV 等。

新能源汽車要實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效地行駛,也離不開智能化。智能汽車作為一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng),集中運用計算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù),是最終可替代人來操作的新一代汽車。

在全球的新能源和智能發(fā)展大趨勢下,電動化、智能化兩者已經(jīng)成為了必然。無論從國家政策支持力度還是市場化發(fā)展程度來看,中國都正全力支持新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

中國成為全球新能源智能汽車投資主要市場

2020 年,全球新能源智能汽車行業(yè)融資規(guī)模略有下降,但融資金額仍然實現(xiàn)了增長,達(dá)到 127.52 億美元。新能源汽車行業(yè)一定程度上受疫情影響,2020 年初表現(xiàn)較弱,但下半年的交易活動逐漸回升,汽車的電動化吸引了投資者的極大興趣。

亞洲在汽車和出行交易中所占的份額仍居第一。隨著美國以外的國家對電動化的監(jiān)管更加寬松有利,亞洲和歐洲正發(fā)生著越來越多的交易。其中亞洲的交易份額雖從上年的 41% 略降至 39%,但仍居全球第一大市場,歐洲的交易份額從 2019 年的 22% 上升至 25%。

在全球總?cè)谫Y交易數(shù)量方面,中國的融資額貢獻(xiàn)仍是亮眼,其中中國的蔚來汽車、哪吒汽車、北汽藍(lán)谷等十億級別的融資更是大大推高了全球的融資額度。中國正成為全球新能源智能汽車投資的主要市場。

反觀中國新能源智能汽車市場情況,從銷量上來看,新能源乘用車市場也在朝多元化發(fā)力。2020 年突破萬輛銷量的企業(yè)有上汽通用五菱、比亞迪、特斯拉中國等。蔚來、理想、威馬、小鵬、合眾、零跑等新勢力車企銷量同比表現(xiàn)也很優(yōu)秀。大集團(tuán)新能源表現(xiàn)分化加劇,上汽、廣汽、長安表現(xiàn)相對較強(qiáng)。

在政策支持方面,中國出臺了全方位的激勵政策推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如降低車企準(zhǔn)入門檻、延長補(bǔ)貼政策期限、加快充/換電站建設(shè)、充電優(yōu)惠等系列舉措,基本覆蓋了新能源智能汽車整個產(chǎn)業(yè)鏈條。不僅如此,在疫情沖擊下,各地方也針對各省情況出臺鼓勵政策以支持新能源智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中國市場正呈現(xiàn)區(qū)域性的新能源汽車產(chǎn)業(yè)集成區(qū)。得益于中國傳統(tǒng)車企在新能源領(lǐng)域的布局和新勢力企業(yè)的不斷崛起,在地域分布上,多個不同特色的產(chǎn)業(yè)集成區(qū)的格局逐漸形成。從中國各地區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局來看,中國的新能源產(chǎn)業(yè)布局主要集中在長三角、泛珠三角、京津、中三角與西部地區(qū),初步呈現(xiàn)出行業(yè)化、特色化的地區(qū)屬性。

市正加速培育新能源汽車及配套零部件產(chǎn)業(yè),以動力電池產(chǎn)業(yè)作為湖州市新能源產(chǎn)業(yè)的支撐點,同時引進(jìn)重大項目及新能源汽車的關(guān)鍵性技術(shù)。在資金層面設(shè)立了新能源汽車產(chǎn)業(yè)基金,加大對產(chǎn)業(yè)投資引導(dǎo),目前湖州地區(qū)已有吉利集團(tuán)、天能集團(tuán)、超威集團(tuán)等多家代表企業(yè)。

再如安徽省合肥市,政府在對蔚來汽車注資超 70 億元后,今年 1 月份又向天際汽車輸血 20 億元,加快對新能源領(lǐng)域的布局。

未來預(yù)計有更多地區(qū)不斷加碼支持新能源產(chǎn)業(yè),隨著政策的不斷扶持與產(chǎn)業(yè)鏈布局的不斷完善,中國汽車市場將呈現(xiàn)更明顯的區(qū)域產(chǎn)能分布屬性。

此外,從中國汽車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局上看,汽車的電動化產(chǎn)業(yè)鏈正在與智能化產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步融合。從汽車電動化產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看,產(chǎn)業(yè)鏈上游為構(gòu)成動力電池組成部分的鈷礦、鎳礦等礦產(chǎn)資源、正負(fù)極材料及電解液企業(yè)等;動力電池、電機(jī)、電控等核心重要零部件則構(gòu)成了汽車產(chǎn)業(yè)鏈的中游;產(chǎn)業(yè)鏈的下游則是各大整車廠,包括傳統(tǒng)車企、新勢力車企等。其中“三電”技術(shù)是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵零部件,同時,充電樁、換電站等服務(wù)也在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)愈加重要的地位。

智能化程度的提升也成為中國汽車市場注的焦點。其中激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等感知元件,以及智能芯片等成為新能源智能汽車的“眼睛”、“耳朵”和“大腦”,發(fā)揮著從感知到?jīng)Q策的重要功能。同時,自動駕駛解決方案、智能座艙、車聯(lián)網(wǎng)等智能系統(tǒng)和方案能力,也成為新能源汽車的標(biāo)配。智能化能力正帶領(lǐng)汽車向更高級別的自動駕駛,以及人-車-路協(xié)同演進(jìn)。

基于對新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)的拆解,本報告將從整車、電池、電機(jī)電控、充電設(shè)施以及感知部分、自動駕駛解決方案這六大版塊進(jìn)行分析,來勾勒這一產(chǎn)業(yè)圖景。

整車市場風(fēng)口正盛,“新”“老”勢力不斷交鋒

受疫情影響,國家和各地區(qū)均以推動汽車消費作為經(jīng)濟(jì)恢復(fù)的主要著力點。在政策上給予補(bǔ)貼支持,市場上各企業(yè)在 2020 年推出更切合市場需求的新品。因此 2020 年新能源智能汽車市場呈現(xiàn)恢復(fù)性增長態(tài)勢。2020 年新能源汽車產(chǎn)銷分別完成 136.6 萬輛和 136.7 萬輛,同比分別增加 7.5% 和 10.9%。

從新能源智能汽車品牌來看,比亞迪成為最暢銷的新能源乘用車,累計銷量達(dá) 17.91 萬輛。此外上汽通用五菱、特斯拉累計銷量超十萬輛,廣汽、長城、蔚來等車企成功進(jìn)入銷量前十。

隨著新能源智能汽車藍(lán)海效應(yīng)的釋放,入場企業(yè)數(shù)量大幅增加。目前中國新能源智能汽車市場主要分為兩派勢力:以蔚來、小鵬、理想為代表的造車新勢力與以比亞迪、上汽等為代表的傳統(tǒng)車企。新勢力車企的另類崛起無疑加劇了行業(yè)競爭,市場進(jìn)一步多元化。

傳統(tǒng)車企在研發(fā)制造銷售上擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,有著豐富的產(chǎn)品體系。在進(jìn)軍新能源智能汽車領(lǐng)域時,憑借其原有的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢和規(guī)模制造優(yōu)勢成功占據(jù)市場份額。目前代表企業(yè)以比亞迪、上汽集團(tuán)、長安汽車等為代表的傳統(tǒng)車企正加速轉(zhuǎn)型,以在新能源汽車領(lǐng)域謀求一席之地。

另一方面,新勢力汽車企業(yè)順勢而起,表現(xiàn)不凡。2014 年以來中國新勢力抓住汽車電動化、智能化發(fā)展機(jī)遇,搭借著政策的快車和產(chǎn)業(yè)資本的推進(jìn)順勢而起。以科技+互聯(lián)網(wǎng)的打法,運用互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略思維打破傳統(tǒng)的造車思路,反向定義汽車產(chǎn)品,以用戶需求和體驗為核心,使汽車的功能從交通工具向智能出行空間轉(zhuǎn)變,給予用戶良好的用車體驗。

汽車新勢力,以其發(fā)展方式、營銷方式等的不同,按照自有的、新興的發(fā)展模式撬開新能源汽車行業(yè)的大門。在研發(fā)體系上,把控汽車全產(chǎn)業(yè)鏈,尤其是在三電系統(tǒng)(電機(jī)、電控、電池)和三智系統(tǒng)(智能網(wǎng)關(guān)、智能座艙、智能駕駛)以自研為主,重構(gòu)車企、零部件供應(yīng)商和科技公司之間的角色分工,將汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈向上下游大幅延伸,借以改變產(chǎn)業(yè)利潤結(jié)構(gòu),新勢力車企正逐漸依靠軟件開發(fā)和升級的權(quán)力掌握主控權(quán)。

在營銷方式上,打破傳統(tǒng)經(jīng)銷商模式,通常采用直營模式,傾向于新零售+數(shù)字化銷售模式,注重品牌理念;在客戶服務(wù)上,重視客戶體驗,汽車交付僅是與用戶關(guān)系的開始,后續(xù)的服務(wù)、權(quán)益、車主活動等將給予用戶更務(wù)實的關(guān)懷。

目前中國新勢力車企采用差異化競爭方式切入市場,根據(jù)企業(yè)造車優(yōu)勢主攻不同類別的客戶群體。其中蔚來、理想主要在價位較高的大中型車市場競爭,產(chǎn)品主要是 30 萬元以上的 B/C 級 SUV;小鵬、威馬主要集中于中小型車市場,主打 20 萬元左右的 SUV 及轎車,兩者差異明顯。

電池能量密度提升,三大動力技術(shù)路線并進(jìn)

里程焦慮是新能源智能汽車最大的痛點之一。作為決定續(xù)航里程的最關(guān)鍵因素,企業(yè)在研發(fā)電池產(chǎn)品時,會對駕駛體驗、續(xù)駛里程、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行權(quán)衡并綜合考量。 從技術(shù)路線上來看,目前新能源智能汽車電池主流的路線包括鋰電池、氫燃料電池及固態(tài)電池等。鋰離子動力電池因具有更高的能量密度和性能,是目前新能源智能汽車上應(yīng)用的主流電池。氫能源電池及固態(tài)電池也是目前在研的未來新能源電池的可能形態(tài),但兩者還在研究及小規(guī)模量產(chǎn)階段。 按照正極材料分類,鋰電池主要包括三元鋰和磷酸鐵鋰電池。由于在能量密度上占據(jù)優(yōu)勢,近幾年三元鋰電池在乘用車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

隨著新能源智能汽車銷量加速爆發(fā),動力電池的裝車量也在不斷增長。2020 年,中國動力電池裝車量累計 63.6GWh,同比累計上升 2.3%。其中三元電池裝車量累計 38.9GWh,占總裝車量 61.1%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計 24.4GWh,占總裝車量 38.3%,同比累計增長 20.6%,是驅(qū)動裝車量整體同比上升的主要產(chǎn)品。 磷酸鐵鋰電池成為 2020 年裝機(jī)量增速最快的電池。鐵鋰電池技術(shù)提高、配套鐵鋰電池車型續(xù)航里程增加、安全性高、性價比高等原因,都使動力市場對鐵鋰需求量增加。預(yù)計越來越多的車企開始配套鐵鋰電池,磷酸鐵鋰份額或?qū)⑦M(jìn)一步上漲。

從 2020 年初,眾多電池企業(yè)和整車廠也在發(fā)布改良技術(shù)路線。如比亞迪發(fā)布鐵鋰路線的刀片電池、廣汽的石墨烯路線、長城宣布研發(fā)無鈷長續(xù)航三元鋰電池等。車廠們的動作與政策補(bǔ)貼退坡后的成本增加不無關(guān)系。2019 年開始,新能源智能汽車補(bǔ)貼大幅退坡,使追加的成本重新回到整車廠身上。整車廠商們必須在技術(shù)上尋求突破,才能在保證性能的前提下降低單度電耗的成本支出。

不過改良方案還存在不少問題,如無鈷電池的穩(wěn)定性如何保障、刀片電池的續(xù)航能力、石墨烯產(chǎn)業(yè)化能否成功等。整車廠商們想要達(dá)到預(yù)想效果,勢必要與電池主流供應(yīng)商通力合作,經(jīng)過不斷試錯后達(dá)到性能、體驗和經(jīng)濟(jì)性的平衡。 氫燃料電池等新型技術(shù)路線的推廣進(jìn)程也在逐漸加快,成為傳統(tǒng)鋰離子電池的挑戰(zhàn)者。豐田為首的日本電池產(chǎn)業(yè)體系,一直是氫燃料電池的擁躉。

從特性和現(xiàn)狀來看,氫燃料電池在現(xiàn)階段只適合有固定路線、固定場景的商用車。不過,預(yù)計未來當(dāng)氫氣的制備、儲運環(huán)節(jié)成本下降,同時加氫站大規(guī)模鋪開后,氫燃料電池路線對于乘用車領(lǐng)域的鋰電池是極具威脅的挑戰(zhàn)者,將成為動力電池領(lǐng)域的新秀。

氫燃料電池的技術(shù)核心在于質(zhì)子交換膜和催化劑的制備,目前中國的技術(shù)水平停留在小規(guī)模制備,且氫燃料電池不菲的單價也無法滿足經(jīng)濟(jì)性的平衡。但由于氫燃料電池從原料到排放均為無毒無害物質(zhì)、環(huán)保性能極佳,長期來看符合全球推行清潔能源的大勢。 固態(tài)電池也是目前業(yè)界普遍認(rèn)可的發(fā)展方向。根據(jù)電解質(zhì)固體占比的多少又分為半固態(tài)、類固態(tài)和全固態(tài)電池。相比傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì),固態(tài)方案擁有更高的安全性和能量密度,效率轉(zhuǎn)化是傳統(tǒng)鋰電池的兩倍以上。

在學(xué)術(shù)界,針對固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)程成果頗豐,諾貝爾獎獲得者 John Goodenough 和斯坦福大學(xué)崔屹教授的團(tuán)隊都發(fā)表了研究成果,圍繞傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)充電慢、安全隱患大或是固態(tài)電池成本高等解決問題。 在產(chǎn)業(yè)界,輝能科技、清陶新能源、贛鋒鋰業(yè)等廠商開始在這一細(xì)分領(lǐng)域嶄露頭角。但從實際應(yīng)用角度來說,目前現(xiàn)有廠商生產(chǎn)的固態(tài)電池性能還沒有達(dá)到車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)這一目標(biāo)還需要研究機(jī)構(gòu)、電池企業(yè)、整車廠、供應(yīng)商多方共同合作。

總結(jié)來看,動力電池的技術(shù)路線仍然在發(fā)展初階,尚未有一個完備的解決方案足以適應(yīng)所有場景。鋰電池搭配乘用車場景是目前較為合理的趨勢,但還需要關(guān)注新技術(shù)的成本下探,以及關(guān)鍵部件的生產(chǎn)工藝提升等問題;固態(tài)電池尚未達(dá)到車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn);而氫燃料電池目前主要搭配物流、貨運、園區(qū)巴士等商用車場景。

電機(jī)電控——整車性能的關(guān)鍵

電機(jī)電控是車輛行駛中的主要執(zhí)行單元。新能源智能汽車電機(jī)成本約占汽車成本的 10%,電控成本約占汽車成本的 11%,電機(jī)電控成本合計占新能源汽車成本的約 20%,這一部件決定了整車的關(guān)鍵性能。

新能源智能汽車電機(jī)電控市場正在不斷擴(kuò)大。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,按照電機(jī)電控成本占新能源汽車成本占比測算,2019 年單套電機(jī)電控價格在 4.63 萬元左右,驅(qū)動電機(jī)安裝量為 124 萬臺,測算出中國新能源汽車電機(jī)電控市場規(guī)模為 431 億元,2020 年規(guī)模將突破 450 億元。

不同于傳統(tǒng)燃油汽車,新能源智能汽車動力總成實現(xiàn)大變革。傳統(tǒng)汽車以化石能源(汽油、柴油、天然氣等)作為動力來源,并以發(fā)動機(jī)和變速箱等帶動整車的運轉(zhuǎn),新能源汽車的動力核心主要來自動力電池、電機(jī)和電控。其中動力電池為整車提供動力來源,電機(jī)電控則作為整車的驅(qū)動控制系統(tǒng),既是動力中樞又是本中心,是重要組成部分。

目前新能源智能汽車應(yīng)用較多的電機(jī)包括永磁同步電機(jī)、交流異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī),永磁同步電機(jī)是市場主流。永磁同步電機(jī)效率高、轉(zhuǎn)矩和功率密度大,尺寸小、重量輕,主要用于豐田和本田等日系品牌,特斯拉 Model 3 也搭載了永磁同步電機(jī)產(chǎn)品。但由于永磁同步電機(jī)需要稀土材料制成的永磁體為原料,成本相對較高,結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜。交流異步電機(jī)則成本較低、結(jié)構(gòu)簡單,但功率密度較低,應(yīng)用于以特斯拉為代表的歐美系品牌。

就目前來看,基于中國在稀土資源方面的優(yōu)勢,永磁同步電機(jī)更勝一籌。2016 年中國新能源汽車驅(qū)動電機(jī)裝機(jī)量 56.2 萬臺,其中永磁同步電機(jī)占比達(dá) 76%,出貨量超過 42 萬臺。交流異步電機(jī)占比23%。

電控系統(tǒng)是汽車的大腦,也是新能源智能汽車的核心技術(shù)之一。電控系統(tǒng)主要涵蓋電機(jī)控制電池管理系統(tǒng),技術(shù)難點在于 IGBT(功率半導(dǎo)體)及控制算法等。電機(jī)控制器負(fù)責(zé)控制電機(jī)的電流及電壓,使其按照所需方向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)時間工作。

IGBT 作為電機(jī)控制器的核心部件,未來國產(chǎn)化替代有望進(jìn)一步降低成本。IGBT 起到功率變換的作用,目前中國市場基本被國外企業(yè)占據(jù)。隨著新能源智能汽車產(chǎn)量的持續(xù)增長和電網(wǎng)、軌交等行業(yè)需求的穩(wěn)步增長,國產(chǎn)車用 IGBT 企業(yè)憑借產(chǎn)品價格、供貨周期優(yōu)勢,將迎來更大契機(jī)。部分國內(nèi)龍頭企業(yè)車用 IGBT 產(chǎn)品已進(jìn)入整車企業(yè)供應(yīng)鏈,甚至走向國際。

由于電機(jī)電控系統(tǒng)集成化趨勢越來越明顯,未來電機(jī)與電控企業(yè)的業(yè)務(wù)交叉程度將逐步提高。若企業(yè)能夠為整車提供電機(jī)電控一體化動力總成產(chǎn)品,將有助于整車企業(yè)進(jìn)一步降低整車重量和采購成本,進(jìn)而具有更大的市場競爭力。

電驅(qū)系統(tǒng)的集成化和模塊化程度會越來越高,集成化、輕量化、小型化是發(fā)展方向。多合一電驅(qū)動、Hair-pin 繞組電機(jī)、輪轂電機(jī)、碳化硅功率模塊等技術(shù)將是未來的應(yīng)用方向。

基礎(chǔ)設(shè)施支撐,充電樁迎來高速增長

隨著新能源智能汽車保有量的不斷增加,作為汽車的補(bǔ)能設(shè)施——充電樁也將迎來高速增長期。加之 2020 年充電樁被納入“新基建”,更進(jìn)一步推進(jìn)市場規(guī)模擴(kuò)大。

在市場需求與政策助力的雙重因素驅(qū)動下,新能源智能汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)持續(xù)升溫,充電樁市場規(guī)??焖僭鲩L。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2025 年中國公共充電樁市場規(guī)模將達(dá) 165 億元。

目前市場主流充電樁企業(yè)主要劃分三方勢力。充電樁市場由于其建設(shè)周期長、投入規(guī)模大、盈利模式單一等因素導(dǎo)致中小企業(yè)很難快速在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟。

目前市場主流的三方勢力分別為:一是以特來電、星星充電為代表的專業(yè)運營商企業(yè);二是為了拓展充電樁行業(yè)以便新能源汽車發(fā)展的“國家隊企業(yè)”,如中國普天、國家電網(wǎng)等;第三類是為了推廣汽車銷售而自建充電樁的車企,如上汽、比亞迪、蔚來等。

市場資源逐漸向頭部企業(yè)聚集,馬太效應(yīng)初顯。截止到 2020 年 12 月,中國運營充電樁數(shù)量超過 1 萬臺的共有 9 家企業(yè),其中特來電、星星充電、國家電網(wǎng)以數(shù)量優(yōu)勢穩(wěn)居市場前三,前 9 家運營商占總量的 91.6%,頭部企業(yè)凸顯。

感知層——未來智能汽車的“眼睛”“耳朵”

隨著 ADAS 系統(tǒng)滲透率的不斷提高與自動駕駛等級的持續(xù)提升,汽車“智能化”將進(jìn)一步被普及,而感知系統(tǒng)作為新能源智能汽車的“眼睛”和“耳朵”——通過獲取外部行駛道路環(huán)境數(shù)據(jù)來實現(xiàn)定位,已經(jīng)成為自動駕駛的關(guān)鍵環(huán)節(jié),將在新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)鏈中優(yōu)先受益。

感知層是新能源汽車實現(xiàn)智能的基礎(chǔ)。汽車借助各類傳感器感知,收集行車周邊環(huán)境信息,以此進(jìn)行環(huán)境感知、規(guī)劃決策,最終實現(xiàn)安全抵達(dá)目的地。

目前應(yīng)用于環(huán)境感知的主流傳感器產(chǎn)品主要為攝像頭和車載雷達(dá)。其中攝像頭通過獲取車內(nèi)外圖像數(shù)據(jù),通過圖像識別技術(shù)實現(xiàn)距離測量、目標(biāo)識別等功能。而車載雷達(dá)具體分為激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá),其利用發(fā)射波和反射波之間的時間差、相位差等信息,獲得目標(biāo)物體的位置、移動速度等信息。具體情況如下:

但任何傳感器硬件都不能單獨作為汽車感知系統(tǒng)而出現(xiàn),需搭配著不同傳感器配合使用。從目前市場配置的技術(shù)解決方案來看,各家廠商使用的解決路線有所不同。

現(xiàn)階段主流的技術(shù)路線有兩種:一是視覺主導(dǎo)路線:以攝像頭+毫米波雷達(dá)等為主,使用先進(jìn)的計算機(jī)視覺算法實現(xiàn)全自動駕駛,在控制成本的情況下可以提供更豐富的環(huán)境信息,同時視頻數(shù)據(jù)是最接近人眼所感知的環(huán)境,典型代表如特斯拉。但該解決方案在 L4 級及以上的汽車上,在精度、視野與穩(wěn)定性等方面存在局限性,需要更強(qiáng)大的算法予以支持。

第二種技術(shù)方案為多傳感融合路線:以激光雷達(dá)為主,同時搭載毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器和攝像頭,遠(yuǎn)距離全方位探測能力強(qiáng),受環(huán)境感知影響小,對感知數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)運算能力要求較低,典型代表為谷歌 Waymo。不過由于激光雷達(dá)成本過高等因素,該方案尚未規(guī)?;涞貞?yīng)用,目前市場應(yīng)用較少。

從市場規(guī)模的角度來看,在感知層的各類硬件中,車載攝像頭在 ADAS 市場的快速推動下,車載攝像頭需求量不斷增長。據(jù)統(tǒng)計,2020 年中國車載攝像頭出貨量約 4400 萬顆,市場規(guī)模達(dá)到 57 億元,隨著汽車智能化滲透率的進(jìn)一步提高,未來還將呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢,年復(fù)合增長率超過 20%。

而在各類車載雷達(dá)上,落地程度則不盡相同。如超聲波雷達(dá)的技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)相對成熟,其倒車領(lǐng)域的搭載率已經(jīng)達(dá)到 45.2%,且國內(nèi)部分頭部企業(yè)具備相應(yīng)的技術(shù)實力,競爭激烈。而毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)正隨著技術(shù)創(chuàng)新與智能化程度的發(fā)展,將迎來新一輪的落地高潮。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2020 年中國車載激光雷達(dá)的市場規(guī)模約 6 億元,隨著高等級智能汽車的發(fā)展,中國車載雷達(dá)市場在未來將實現(xiàn)大突破。

從感知層市場格局的角度來看,在市場發(fā)展初期,市場大多被國外企業(yè)占領(lǐng),國外頭部企業(yè)如博世、法雷奧等企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、市場份額等多方面領(lǐng)先于國內(nèi)企業(yè)。但經(jīng)過近十年的發(fā)展,政策的鼓勵與資本的助推帶來了汽車傳感器市場的蓬勃發(fā)展,國內(nèi)企業(yè)已在車載攝像頭、超聲波雷達(dá)等領(lǐng)域逐漸實現(xiàn)國產(chǎn)替代,在激光雷達(dá)領(lǐng)域上更是出現(xiàn)優(yōu)質(zhì)企業(yè)與國際玩家并行發(fā)展,成長為行業(yè)領(lǐng)頭羊。

如在超聲波雷達(dá)領(lǐng)域,因技術(shù)壁壘不高,國內(nèi)外廠商之間的差距不大,就滿足倒車輔助等功能而言,國內(nèi)廠商已基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代;在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域,目前市場格局仍是中外混戰(zhàn)的情況,中國廠商正在完善產(chǎn)品體系、實現(xiàn)高性價比量產(chǎn),以搶占領(lǐng)市場份額,代表企業(yè)如德賽西威、華域汽車等企業(yè),國產(chǎn)替代前景可期。

而在激光雷達(dá)領(lǐng)域,中外廠商起跑時間接近,部分中國廠商已經(jīng)成長為行業(yè)領(lǐng)頭羊,如禾賽科技、鐳神智能等企業(yè)。但由于行業(yè)本身仍未成熟,未來技術(shù)成熟度與行業(yè)發(fā)展空間都將進(jìn)一步提升;在車載攝像頭領(lǐng)域,中外企業(yè)相差不大,其中舜宇光學(xué)等企業(yè)更在全球市場中搶占競爭優(yōu)勢,2019 年其鏡頭出貨量居全球第一位,市場占有率超過 1/3。

5G 加持,場景化自動駕駛解決方案先行

自動駕駛解決方案提供商是指以自研算法為核心,融合上游傳感器(相機(jī)、雷達(dá)、定位系統(tǒng)等)、芯片和其他零部件,形成完整的自動駕駛解決方案,為整車生產(chǎn)商等服務(wù)的廠商。

自動駕駛解決方案使多種技術(shù)(AI 技術(shù)主導(dǎo),視覺計算,感知及定位等)得以融合,賦能汽車環(huán)境感知、精準(zhǔn)定位、路徑規(guī)劃等能力,通過計算機(jī)直接/間接操作車輛,幫助/代替駕駛員控制車輛的運行。

根據(jù)自動化程度的不同,美國高速公路安全管理局(NHTSA),美國汽車工程師協(xié)會(SAE)及中國工信部定義自動駕駛分級標(biāo)準(zhǔn),將其分為 L0-L5 六個等級。業(yè)內(nèi)普遍以 L3 為分水嶺,以下為輔助駕駛,以上是高級自動駕駛。

根據(jù) IHS 預(yù)測,自動駕駛市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,并將在 2035 年達(dá)到 5600 億美元。這一巨大市場吸引了上游部件提供商、自動駕駛解決方案提供商、政府和投資機(jī)構(gòu)的深度參與共同推動自動駕駛發(fā)展。中國復(fù)雜的路況能為自動駕駛測試者提供更多行駛數(shù)據(jù),使本土公司測試具有一定優(yōu)勢,有望實現(xiàn)對國外企業(yè)的彎道超車。

乘用車的自動駕駛,目前正處于 L2 向 L3 過渡階段,商用車自動駕駛進(jìn)程比之更為快速。自動駕駛行業(yè)容錯率極低,在技術(shù)高度成熟之前貿(mào)然商用/上路將使企業(yè)面臨比較高昂的試錯成本。因而,前沿的自動駕駛解決方案會率先在特定場景中進(jìn)行測試,充分驗證之后投入商用。商用車領(lǐng)域落地的自動駕駛技術(shù)更為領(lǐng)先,目前大多已經(jīng)達(dá)到 L3+ 級別并開始商用。大部分車企已經(jīng)推出具備 L2 級別輔助駕駛系統(tǒng)的車型。

2021 年作為 L3 量產(chǎn)的元年,多家車廠推出或計劃推出配備 L3 級別自動駕駛解決方案的車型并投入生產(chǎn)。

乘用領(lǐng)域,出租車、公交車及部分開放公路是自動駕駛廣泛應(yīng)用的場景;商用領(lǐng)域,主要玩家將業(yè)務(wù)場景聚焦在碼頭、礦區(qū)、港口及機(jī)場等。出租車/公交車(Robo-Taxi/Bus)是乘用車領(lǐng)域除私家車外,自動駕駛解決方案提供商最重點布局的場景之一,馭勢科技、文遠(yuǎn)知行、深蘭科技、輕舟智航等多家自動駕駛解決方案提供商均與車廠合作,推出了自動駕駛出租車/公交車(Robo-Taxi/Bus),在北京、長沙、蘇州等城市開啟運營,助力打通城市微循環(huán)。

園區(qū)是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的自動駕駛場景,以馭勢科技等廠商的智能物流車、深蘭科技的智能掃路機(jī)、以及百度、美團(tuán)及京東等互聯(lián)網(wǎng)大廠的無人配送方案等為代表的園區(qū)自動駕駛在各個園區(qū)廣泛應(yīng)用。

礦區(qū)等危化場景也是自動駕駛解決方案重點落地的場景,西井科技、希迪智駕、慧拓智能等自動駕駛解決方案在無人礦車、智慧礦區(qū)等場景的應(yīng)用,助力企業(yè)實現(xiàn)真正意義上的危化場景無人智能化作業(yè),以及零工傷的采礦目標(biāo)。

港口和機(jī)場等物流樞紐也是自動駕駛應(yīng)用較多的場景,馭勢科技賦能中國香港國際機(jī)場,實現(xiàn)全球首例機(jī)場無人駕駛常態(tài)化運營,元戎啟行以自動駕駛技術(shù)模塊助力廈門遠(yuǎn)海碼頭 5G 智慧港口建設(shè),這些應(yīng)用還在不斷增多。

車輛通信技術(shù)的更迭使得車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles)技術(shù)不斷精進(jìn),5G-V2X 將成為主流。目前,基于移動數(shù)據(jù)的車聯(lián)網(wǎng)通信(C-V2X)逐漸取代基于 Wi-Fi 技術(shù)的專用短程通信成為主流,使得車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不再局限于單車智能,而在 V2N(車-互聯(lián)網(wǎng))、V2V(車-車)、V2I(車-基礎(chǔ)設(shè)施)、V2P(車-行人)等方面有更好的交互表現(xiàn),獲取更加多元的信息,使自動駕駛系統(tǒng)的判斷更加精準(zhǔn)。

C-V2X 技術(shù)中,基于 4G 的 LTE-V2X 技術(shù)僅能對自動駕駛部分支持,而 5G 作為通信基礎(chǔ)的革命性突破,憑借其低時延及高可靠性解決了數(shù)據(jù)的傳輸速度和容量問題。相比 4G 網(wǎng)絡(luò),5G 峰值速率提升了 20 倍以上,可以在保障高穩(wěn)定性與移動性下,實現(xiàn)下行吞吐率超過 25Gbps,用戶界面時延小于 0.5 毫秒。

車輛與周圍道路、車輛、行人和基礎(chǔ)設(shè)施的信息(如駕駛意圖)交換效率更高,使車輛對環(huán)境的感知能力更上一層樓。行駛中的車輛對突發(fā)情況可以進(jìn)行迅速判斷及安全響應(yīng)。同時,可靠通信的覆蓋范圍也更加廣闊,滿足更高級別自動駕駛要求。此外,搭載了 5G-V2X 的車輛將不再局限于出行工具,而是集工作、娛樂、社交等功能于一體的出行空間。

以理想、小鵬為代表的造車新勢力和以蘋果、華為、百度和滴滴為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司也是自動駕駛領(lǐng)域的重要玩家。這些企業(yè)不以短期盈利/交付量為目的,更多考慮生態(tài)和長遠(yuǎn)的目標(biāo),憑借技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)方面的人才儲備,有望率先完成 L4 級別乘用自動駕駛的研發(fā)。根據(jù)百度 Apollo 智能交通白皮書,2035 年,完全自動駕駛將有望實現(xiàn)。

新能源智能汽車趨勢展望

產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)頭部企業(yè)加速縱向布局。由于新能源汽車補(bǔ)貼政策退坡、行業(yè)玩家持續(xù)涌入等因素影響,未來市場格局勢必將進(jìn)一步改變,可以預(yù)見降本增效將是產(chǎn)業(yè)鏈中各企業(yè)追逐的焦點。

頭部電池制造商如寧德時代、LG 化學(xué)等企業(yè)正加速對上游原材料廠商的布局,或如上汽集團(tuán)、蔚來汽車等頭部車企也正布局電池賽道,進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈的縱向布局,提升自身成本優(yōu)勢,構(gòu)建競爭壁壘鞏固自己的市場地位。未來這一現(xiàn)象將加速凸顯,保證自身業(yè)務(wù)的同時完善產(chǎn)業(yè)鏈打造核心競爭力。

軟件智能化程度或成為車企未來核心競爭力。近年來,特斯拉加大研發(fā)投入,重點布局 FSD(Full Self-Driving,完全自動駕駛),在整車價格不斷走低的同時,F(xiàn)SD 軟件包功能日趨強(qiáng)大,價格不斷升高(2020 年 10 月 Beta 版本已達(dá) 1 萬美元)。與此相比,國內(nèi)車企軟件包價格仍有較大提升空間。

現(xiàn)階段各個車企推出的軟件包(自動駕駛,或輔助駕駛功能)或?qū)⒆鳛樵鲋捣?wù),不斷普及并成為新的增長點,在公司營收中占比越發(fā)提高。與整車的模式有別,軟件包或以 SaaS 模式提供多次收費的服務(wù)。

近年來,華為,百度等公司也紛紛入場,賦能車企進(jìn)行研究。隨著新能源汽車數(shù)量的進(jìn)一步增加及軟件包的普及,軟件或?qū)⒅饾u侵蝕硬件在新能源智能汽車行業(yè)的市場份額。

國內(nèi)動力電池領(lǐng)域馬太效應(yīng)凸顯,行業(yè)進(jìn)入新一輪投資擴(kuò)產(chǎn)小高峰。2019 年,工信部取消動力電池白名單,國際化市場競爭替代扶持發(fā)展,導(dǎo)動力電池企業(yè)數(shù)量銳減,電池產(chǎn)品開始分層,進(jìn)入數(shù)家頭部大廠間的動態(tài)博弈,動力電池企業(yè)馬太效應(yīng)逐漸形成,產(chǎn)業(yè)由分散走向成熟和規(guī)范。頭部企業(yè)將樹立起高競爭壁壘,強(qiáng)者恒強(qiáng)或成趨勢。

同時受益于新能源汽車的快速增長,動力電池需求 2021 年預(yù)計將達(dá)到 230GWh 左右,同比增長近五成,需求端的增長促使行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈掀起擴(kuò)產(chǎn)潮。但經(jīng)過上一輪的深度洗牌,投資擴(kuò)產(chǎn)主要集中在頭部企業(yè)中,如寧德時代在江蘇、四川、廣東、福建等多省份陸續(xù)開產(chǎn)擴(kuò)建以滿足未來擴(kuò)張的產(chǎn)能需求。

隨著未來市場規(guī)模的增加,主流廠商擴(kuò)產(chǎn)搶占市場的動作將持續(xù)出現(xiàn),以保證企業(yè)的市場份額。

在汽車傳感方面,多傳感器融合將成為趨勢。傳感器作為感知層的底層設(shè)備,幫助車輛實現(xiàn)環(huán)境狀況感知,對自動駕駛技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。目前主流傳感器有攝像頭、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)及毫米波雷達(dá)等,但它們在成本、穩(wěn)定性、集成度各有不同,在不同場景下適用性各有優(yōu)劣,難以互相替代。

因此,未來隨著自動駕駛技術(shù)對感知層的準(zhǔn)確性要求的提高,多種傳感器的融合、成本降低、多元感知等將成為趨勢,以滿足不同場景下感知功能的需要。這一趨勢也將給各類傳感器數(shù)據(jù)的有效融合帶來挑戰(zhàn)。

原文標(biāo)題:新能源智能汽車行業(yè)專題報告——脫鱗換甲,百舸爭流,CB Insights剖析未來汽車產(chǎn)業(yè)鏈條

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