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新能源汽车的主要细分赛道

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导语

到2025年全球新能源汽车的销量将达到1100万辆,渗透率达到11%,到2030年达到28%,到2040年提升至55%。

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来源:东滩智库(ID:dongtanimc)

作者:尹福臣

随着“碳中和”上升为全球战略,新能源汽车作为碳减排潜力较大的行业,走在了“碳中和”战略的前列。同时,新能源汽车作为智能网联汽车的主要载体,正在成为想象空间巨大的下一代智能终端。

近两年,新能源汽车的续航里程和智能化发展迅速,市场增长态势超过各方预期,加之我国在新能源汽车领域的先发优势,由此带动的新能源汽车相关产业蓬勃发展。

新能源汽车整车

全球新能源汽车市场呈现持续攀升态势,中国在新能源乘用车市场跃居全球第一。根据BNEF预测,到2025年全球新能源汽车的销量将达到1100万辆,渗透率达到11%,到2030年达到28%,到2040年提升至55%。

2020年10月,中国发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》提出,到2025年新能源汽车达到汽车销售总量的20%左右,到2035年纯电动汽车成为新销售车辆的主流,高度自动驾驶汽车实现规模化应用。

近两年中国新能源汽车市场表现亮眼,产业发展已超过了规划预期,本土造车势力更是强势崛起。2020年,我国本土汽车制造企业比亚迪、奇瑞、理想、吉利和小鹏都出现在新能源汽车销量TOP10榜单上,这与燃油车时代合资品牌主导市场形成了鲜明对比。

2021年全球新能源乘用车市场规模接近650万辆,销量同比增长108%。2021年全球新能源品牌销量榜单TOP20中,中国品牌占了8家,分别为比亚迪、上汽集团、上汽乘用车、长城欧拉、广汽埃安、奇瑞集团、小鹏汽车以及长安汽车,比亚迪以59.39万辆的销量排名第2。

目前新能源汽车已进入自我循环的快速发展阶段,自主品牌的崛起将为中国汽车产业带来新的产业链投资机遇,涉及汽车研发设计、整车制造、“三电”系统、汽车电子、增量零部件和传统部件升级等,其中最主要的还是新能源汽车“四化”技术及相关产品。

新能源汽车“四化”技术

“电动化、智能化、网联化、轻量化”成为汽车产业的发展共识,汽车的“四化”技术改变了传统汽车产业链格局。除了整车、零部件等传统环节,“四化”技术所带动的各交叉产业获得重点关注。无论是传统车企、零部件厂商,还是新兴的造车势力等,都可能在绿色智能汽车市场上获得新的发展机遇。

电动化:新能源动力系统领域。 汽车驱动从燃油转变为电动,电池、电机和电控成为汽车最核心的部件。电动化涉及BEV(电池动力)、HEV(油电混动)、MHEV(轻混)、PHEV(插电混)和REEV(增程式)等多种路线。

智能化:无人驾驶及驾驶辅助系统。 汽车智能化涉及智能座舱、智能电动(线控技术)、智能驾驶等多个方面,智能驾驶的终极目标是实现完全自动化,当前主要是实现自动驾驶L3以下的辅助驾驶(ADAS)。

网联化:车联网系统。 网联化是实现辅助驾驶甚至核心驾驶的核心技术,主要利用物联网和传感器技术,打造包含V2I(车与路)、V2P(车与人)、V2N(车联网)及V2V(车与车)四大部分的V2X系统。

轻量化:汽车整体减重。 利用轻量化材料、轻量化结构设计和轻量化技术,降低汽车自身重量,以达到节能减排和提高燃油效率的功效。汽车新材料和一体化压铸成为汽车轻量化的主要产业机会。

电动化——三电、热管理为核心价值板块

对传统燃油汽车而言,发动机、变速箱组成的动力总成直接决定汽车性能和品质,是汽车的核心命脉。对于电动汽车来说,核心动力总成已经变成了电池、电机、电控“三电系统”,“三电系统”占汽车总成本的40%左右。新能源汽车的热管理系统更为复杂,涉及电池、电机电控、空调等热管理系统。

1、动力电池

动力电池是电动汽车价值量占比最大的零部件,是新能源汽车发展的关键因素。2021年新能源汽车的超预期发展,带来了动力电池装机量的倍速增长,更是促进了动力电池厂商加速扩建产能项目。

目前动力电池已经过了最早期、最有挑战的阶段,无论是电池总成还是正极、负极、隔膜和电解液等核心材料,动力电池的龙头垄断市场格局基本定型。“整车配套”布局成大势所趋,车企与电池企业合资建厂成为发展潮流。受研发实力和技术创新影响,现有动力电池企业将面临优胜劣汰和行业整合。

动力电池行业的竞争主要体现在产能竞争和技术竞争,龙头企业在扩张产能的同时,加大新技术研发投入力度,不断推出电池技术升级和创新。

当前的技术趋势包括磷酸铁锂、高镍电池、4680圆柱电池、无钴电池、高锰电池、固态/半固态电池等等。

2、电机电控

从电机电控技术发展看,专利研发主要集中整车厂商,如比亚迪、上汽集团等。

整车企业仍为电机电控市场主体,但整车企业垄断格局呈现弱化,第三方电机电控企业涌入市场,如精进电动、上海电驱动,未来将迎来爆发式发展。国外汽车零部件供应商通过合作抢占市场,例如采埃孚与卧龙电机合作、电产与广汽零部件合作进入电机市场。

当前量产的纯电动汽车领域中,电机、电控系统和减速器集成的三合一电驱,在电机转速、电能转化效率、机械空间紧凑化、线束精简化等方面表现较好,已经成为主流。

随着技术的不断发展,电驱系统的深度集成化已成为重要发展方向,华为电驱动系统DriveONE集成了MCU、电机、减速器、DCDC、OBC、PDU和BCU七大部件,比亚迪更是推出了八合一电驱系统。

3、热管理

热管理是新能源汽车的重要系统,覆盖“三电”动力系统,关乎到快充、续航等整车核心性能问题,涉及零部件包括控制部件(电子膨胀阀、水阀等)、换热部件(冷却板、冷却器、油冷器等)与驱动部件(电子水泵与油泵等)。对于新能源汽车来说,整车热管理是未来发展必然趋势,预计2025年我国新能源汽车热管理市场规模达到485亿元。

由于新能源汽车产销量规模相对较小,市场格局与传统汽车热管理略有不同,主要有三类企业:国际热管理巨头、国内热管理龙头以及一些新兴企业。

以传统汽车热管理业务为主的零部件公司,如三花智控、银轮股份、奥特佳、中鼎股份、松芝股份等,都在加大布局新能源汽车领域,目前大多还在部件配套的阶段,仅少数企业已开始配套系统产品。

4、充电桩和换电站

新能源汽车的特性催生出与传统汽车不同的汽车后服务市场,业务范围从传统的售后服务(维修、保养、换电)扩展到充电服务、衍生服务(出行服务、车联网服务等)、二手车交易、电池回收等业务。充电桩和换电站成为汽车后服务最重要的组成部分。

随着新能源车的进一步增长,加上中央及地方政府的规划与扶持,充电桩和换电站的市场前景看好。充电设备上中下游企业重合度高,上游制造商负责充电设备和配电设备制造,中游运营商负责充电桩、充电站的搭建和运营,下游解决方案商提供位置服务、付费和运营管理解决方案。

智能网联——硬件+软件+应用服务

智能网联汽车产业链包含上游关键系统、中游系统集成以及下游的应用服务。其中上游涵盖了感知系统、控制系统、执行系统等关键系统;中游涵盖了智能驾驶舱、自动驾驶解决方案以及智能网联汽车等集成系统;下游涵盖了出行服务、物流服务等应用服务。

1、 智能传感器

汽车传感器主要应用于动力系统、底盘、车身、安全舒适等领域,普通轿车一般安装有40-50个传感器,高级轿车上可以达到上百个传感器。

这里探讨的智能传感器负责探测和感知周围环境,是实现自动驾驶所必需的传感器,主要包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达和摄像头等四类。

目前智能传感器细分中,超声波雷达的技术和应用已相对成熟,摄像头、毫米波雷达和激光雷达正蓬勃发展,迎来活跃的技术创新。

预计2016-2025年,超声波雷达市场规模年复合增速仅为10%,摄像头、毫米波雷达和激光雷达市场规模年复合增速分别为26%、22%、48%。

激光雷达处于初步发展阶段,目前国内主要生产及研发激光雷达的企业仅20多家,包括5家上市公司和一些科研院所的初创团队。

毫米波雷达方面,大陆、博世、法雷奥和德尔福等跨国公司占据主导市场,国内上市公司以自主研发及并购进入市场,多家创业公司积极布局,有的已实现小规模量产。

车载摄像头方面,核心技术由国外厂商垄断,国内企业如同致电子、深圳豪恩、苏州智华、联合光学等从事封装业务,但总体上规模较小。

还有一些发力车载摄像头整体解决方案的初创企业,包括地平线、中科慧眼、天瞳威视、苏州智华、纵目科技、前向启创、创来科技等。

2、智能座舱系统

智能座舱发展趋势呈现功能多样化与配置高端化。狭义上看,智能座舱主要包括车载信息娱乐系统(IVI)、抬头显示系统(HUD)、驾驶员监测系统(DMS)、流媒体后视镜、全液晶仪表等,从近年来主流车企推出的新车型来看,大尺寸屏幕、语音人机交互等功能逐渐升级,HUD、DMS、氛围灯等渗透率加速提升。

一芯多屏取代多芯多屏,成为智能座舱的发展趋势,华为鸿蒙、特斯拉Model3、大众ID3等均采用了一芯多屏的解决方案。国产智能座舱芯片技术尚在持续提高阶段,代表企业有华为、紫光展锐、地平线、杰发科技、芯驰科技、芯擎科技、寒武纪等。

座舱域控制器发展迅速,预计2025年全球座舱域控制器出货量将超过600万套。伟世通、大陆、博世在座舱域控制器市场占据主导地位,国内企业华为、德赛西威、华阳集团、航盛电子、东软等也纷纷推出座舱域控制器解决方案。

智能座舱屏幕扩展到中控屏、副驾、后座、电子后视镜、倒车镜、HUD等多个屏幕,预计2025年全球市场将达到1914亿元。目前IVI行业呈现三大梯队,安波福、大陆等第一梯队占据大部分市场份额,德赛西威等第二梯队与汽车主机厂实现配套,大量中小企业构成的第三梯队,主要集中在汽车售后维修市场。

3、线控技术系统

线控底盘技术利用传感器获取驾驶员意图及外部环境信息,以电信号传输信息、并控制执行机构工作,实现汽车转向、制动、驱动等功能。由于线控底盘技术的发展,原先由传统国际汽车电子提供打包解决方案的格局逐步弱化,车企更倾向于分散化采购+OEM集成的模式,由此带来自主供应商国产替代机会。

从产品生命周期角度来看,线控底盘五大细分模块中,线控驱动和换挡基本进入成熟期,线控制动和悬架正处成长期,线控转向迈进导入期。预计2030年全球线控电子液压制动系统突破290亿元。

制动控制是自动驾驶执行系统的重要部分,相关功能模块包括ESP(车身稳定系统)/AP(自动泊车)/ACC(自适应巡航)/AEB(自动紧急制动)等。目前主流线控制动技术为电子液压制动(EHB)系统,博世、大陆、采埃孚等海外巨头占据市场主导地位,伯特利、亚太股份等国内企业在此领域也有所突破。

目前电动助力转向系统(EPS)技术成熟、价格低廉,为目前转向系统主流。线控转向行业主要由博世、捷太格特、NSK等海外头部厂商主导,国内初创参与者主要有耐世特、联创电子、拿森电子、湖北恒隆、浙江世宝等,但整体规模较小、技术相对落后。

汽车高端化趋势对底盘智能化提出了更高的要求,线控悬架成为底盘智能化的热点产品,蔚来、小鹏等品牌以空气悬架等线控底盘技术作为亮点。线控悬架方面,德国威巴克、AMK和Continental位列全球前三,中鼎股份、保隆科技、天润工业、拓普集团等国内企业大多集中于线控悬架的零部件供应。

4、自动驾驶系统

2020世界智能网联汽车大会发布的《智能网联汽车技术路线图2.0》指出,到2025年,PA(部分自动驾驶)、CA(有条件自动驾驶)级智能网联汽车市场份额超过50%,HA(高度自动驾驶)级智能网联汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。

自动驾驶汽车关键技术主要包括环境感知、精准定位、决策与规划、控制与执行、高精地图与车联网V2X等。

汽车自动驾驶系统的核心是车载计算平台,主要实时处理传感器数据,然后进行感知、融合、预测、决策、规划、控制等操作实现自动驾驶。

全球车载计算平台的主要供应商,包括Mobileye、英伟达、瑞萨、高通、博世等国际巨头。

当前国内市场主要分为三大阵营:一是以华为、德赛西威为代表的本土Tier1厂商;二是以超星未来、国汽智控、地平线、黑芝麻智能为代表的基础软件厂商或芯片厂商;三是以蔚来、理想、上汽为代表的本土主机厂商。

轻量化——续航性提升的关键因素

汽车轻量化成为当前解决节能减排问题的核心抓手,也是解决新能源汽车续航里程问题的一个重要选项,轻量化设计已成为汽车行业未来发展的一大方向。汽车轻量化涉及汽车内外饰、发动机、底盘、仪表盘、车身、车架、座椅等部件。

目前汽车轻量化主要有三种途径,一是汽车材料的轻量化,二是结构的轻量化,三是制造工艺的轻量化,其中大多数车企在轻量化过程中以材料轻量化为主。

1、轻量化材料

全球与中国轻量化材料市场都将迎来爆发增长期,2021年全球汽车轻量化材料市场规模约为4899亿元。高强度钢、铝镁合金等六大新材料成为主流发展方向。

目前以高强度钢、铝、镁合金、改性塑料为主的第一阶段轻量化已经拉开序幕,以碳纤维、玻璃纤维为主的第二阶段轻量化正处于研发和导入阶段。

铝合金替代钢和铸铁可减重40%-60%,是汽车轻量化材料最大的产品细分,市场份额超过43%。在政府制定的节能减排目标的支持下,预计到2030年,中国新能源汽车行业使用铝的比例将从目前占铝消费总量的3.8%提升至29.4%。

2、一体化压铸

2020年9月,特斯拉宣布,Model Y将采用一体化压铸技术,一次压铸成型可以减少79个部件,重量降低30%,制造成本下降40%。特斯拉引领了一体化压铸技术变革,多家车企和零部件厂商都在研发与试验中。目前一体化压铸工艺应用属于起步阶段,在汽车中使用的普及度还比较低,未来的增长空间巨大。

一体化压铸产业链包含上游的材料、设备、模具厂商和中游的压铸件供应商,以及下游采用一体化压铸件的整车厂。除了长安、蔚来、小鹏汽车等整车企业外,国内汽车结构件厂商纷纷布局一体化压铸项目,包括文灿股份、广东鸿图、立中集团、爱柯迪、旭升股份、泉峰汽车、拓普集团、永茂泰、嵘泰股份等上市公司,目前已有多家公司成功开发出一体化压铸产品。

相对于传统压铸件,一体化压铸制造存在多个难点:一是压铸机等设备投资的价格普遍较高;二是针对不同车型进行定制的超大型压铸模具成本较高;三是超真空压铸环境对技术和经验均有较高要求。这对汽车结构件企业提出了更高的要求,具有资金实力和技术研发能力的企业才能脱颖而出。

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