汽车零部件产业发展报告

2019-12-15 15:15:19 caoyu 30


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汽车零部件产业发展报告(2018)

总报告

第一章 全球汽车零部件产业发展动态

2018年,面对欧洲、中国以及美国汽车市场增长停滞,全球整体轻型车销量下降0.5%至9480万辆。受整车市场影响,全球汽车零部件供应商营收虽继续增长,但增幅收窄。制造工艺创新、新能源汽车市场的持续繁荣、技术变革等促使越来越多的零部件供应商做出改变,影响了全球整体市场的原有格局。本报告详细阐述了2018年全球汽车零部件产业在营收及利润、技术创新、投资并购、全球化布局等方面的发展动态。

一、百强企业营收增长,中国企业力量凸显

2018年,全球汽车零部件行业营收稳步增长,但增幅下降。罗兰贝格在《全球汽车零部件供应商研究2018》中指出,2018年的整体环境利好,全球汽车零部件供应商营收有望增长3%并继续保持盈利水平,平均息税前利润率约为7.3%,与2017年持平。根据美国汽车新闻(Automotive News)发布的“2019年全球汽车零部件供应商百强榜”,2018年全球汽车零部件百强企业的总配套营业收入为8548.23亿美元,同比增长3.80%。

从配套营收金额来看,共有三家企业2018年配套营收超过400亿美元,依次为博世、电装和麦格纳。排名前十强的企业被传统零部件企业占据,销售额均较上一年实现了增长。前十强排名次序中,前八名企业排名与2017年一致,佛吉亚和法雷奥的名次互换。在上榜的100家企业中,共有75家企业2018年配套营收实现增长,25家出现不同程度下跌,而2018年榜单仅有16家出现下滑。其中,辉门的销售额跌幅最大,为33%,该公司已于2018年10月被天纳克正式收购。

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1.1 2018年全球前10强汽车零部件供应商营收及增长率

从区域分布来看,2019年全球百强汽车零部件企业共来自17个国家和地区。从入围企业数量看,美国企业上榜数超越日本,共有25家;日本有23家企业进入2019年榜单;德国与2018年持平,有20家企业入围。此外,中国、韩国、加拿大、法国、西班牙依次有7家、6家、4家、3家、3家上榜,卢森堡、瑞典、墨西哥、瑞士、新加坡、意大利、印度、英国、荷兰均有1家企业入围。

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1.2 2018年全球百强汽车零部件企业分布情况

入围2019年全球百强的中国汽车零部件企业数量较2018年有所增加,共有7家,分别为2018年上榜的延锋、北京海纳川、中信戴卡、德昌电机、敏实集团、五菱工业和新晋企业中鼎股份。从企业名次看,延锋以绝对优势继续领跑中国企业,排名上涨至第15名(上年为第16名);另有两家企业排名上涨,分别为,北京海纳川为第61名(上年为第65名)、敏实集团为第86名(上年为第92名);三家名次下降,分别是中信戴卡为第65名(上年为第61名),德昌电机为第80名(上年为第79名),五菱工业为第89名(上年为第80名);新上榜的安徽中鼎密封件股份有限公司总部位于安徽省宁国市经济技术开发区,2018年的配套销售额为17.14亿美元,排名第92。除去本土企业外,榜单中还有两家中资投资企业:第89名的SEG Automotive已被郑煤机收购,第98名的Preh GmbH公司为均胜投资集团有限公司在2017年收购的子公司。

二、新能源企业利润率高,巨头盈利能力强

汽车零部件行业利润的变动趋势主要受到下游整车市场价格变化和上游原材料价格波动的影响。同时,原材料价格的波动对汽车零部件生产企业的成本消化和经营风险控制能力也提出了一定程度的挑战。近年来,随着全球整车市场产销量增速趋于平稳,汽车零部件行业收入、利润水平呈现较为稳定的态势。从业务领域看,以电机、电池、电控等新能源汽车核心零部件为主营业务的汽车零部件企业,由于2018年新能源车销量上涨较快,进而营业利润上涨。从全球汽车零部件商巨头表现看,由于巨头企业技术水平高,成本控制能力强,生产规模大等因素,盈利能力相对较强。博世在2018年的息税前利润达59.45亿美元,息税前利润率为6.9%;大陆集团2018年调整后息税前利润率为9.3%,净利润实现32.5亿美元;电装2018年利润达到28.93亿美元;采埃夫在2018年调整后的息税前利润为23.56亿美元,麦格纳在2018年税前营业利润达29.51亿美元,净利润达22.96亿美元;舍弗勒2018年不计特殊项目的息税前利润(EBIT)为15.49亿美元;佛吉亚2018年营业利润实现10%的增长,达到14.29亿美元,营业利润率达7.3%,净利润达到7.86亿美元。

三、多技术融合与渗透,各板块研发加快

随着汽车与绿色低碳、互联网、人工智能、大数据等技术不断融合和相互渗透,世界各大汽车零部件企业纷纷在新能源、智能网联等领域进行技术研发和战略布局。

全球新能源汽车(PEV)继续保持快速增长态势,2018年销量突破200万辆,同比增长约70%,超过2017年增长幅度。新能源汽车市场的快速发展,加速了新能源汽车零部件核心技术的突破。零部件企业、研究机构等纷纷投入“三电系统”的研究,为新能源汽车性能提升提供技术解决方案:博世与英国锡里斯合作研发下一代固体氧化物燃料电池技术,使其能在分布式电源供应中大量普及;大陆集团展出更高效电动移动出行的创新技术,如智能温控管理解决方案可延长EV的续航里程,缩短电池的充电时间;美国研发增强型SEI,可提高锂金属电池能量密度和安全性;电池初创企业派立昂技术公司(Pellion Technologies)已经研发出锂金属电池(lithium metal battery),功率是传统锂离子电池的两倍,但重量只有传统锂离子电池的一半;ElectReon Wireless公司采用其电动道路设施,成功地在全长25米的测试路段上为雷诺Zoe测试车辆进行了无线充电测试。

随着汽车走向智能网联时代,典型零部件企业以整合全产业链的发展战略布局智能网联汽车产业。在2019年的CES中,国际零部件巨头再一次展示了黑科技,主要体现在智能座舱、共享出行和自动驾驶等方面:博世推出无人驾驶电动巴士loT Shuttle,该概念车展现了博世自动化、互联化和电气化的解决方案,计划于2020年投入生产;大陆的自动驾驶车Cube和Cascading robots概念,其中,Cascading robots概念展示了新的自主送货概念;现代摩比斯照明系统可以在不同场景下显现不同的灯光;法雷奥用于车速控制的端对端学习系统,采用了神经元网络及长短时记忆功能,可接受训练,模仿驾驶员的行为。

面对全球能源、资源危机,环境污染日益严重等一系列难题,全球各国都在积极寻找应对措施,努力开发新能源。对于汽车行业来说,因传统的燃油汽车耗能大、污染多,且受到石油储量的限制,全球各大零部件企业在节能汽车领域中实现技术突破是重中之重。在节能汽车领域,舍弗勒推出全球首个P2混合动力模块,当配备于插电式混合动力汽车(大于50km纯电续航里程)时,该模块可提高至少70%的燃油经济性;麦格纳发布了新型48V分动箱和其他48V产品,与2轮驱动系统相比CO2排放量最多削减了10%,提高了燃效;博世在IAA国际商用车车展上展出可整合至半挂车的电动车桥,每年可最多节省9000升的柴油燃料,电动启动和加速功能有助于削减额外的燃料消耗和减少CO2排放量;博格华纳自主开发的iCTA技术融合凸轮扭矩驱动式相位器(CTA)和扭转辅助相位器(TA)的技术优势,提高燃效,减少尾气排放;佛吉亚供应的“Resonance Free Pipe(RFP)”,适用于皮卡和轻型商用车,有助于提高燃效和削减CO2排放量。

1.1 2018年典型零部件企业技术突破案例

机构

动态

技术突破

电装

和日立携手开发高效二极管

大幅降低交流转直流过程中的电力损失,使交流发电机的发电功率提升6%

大陆

系统级别的热管理系统

不论温度如何,保证电动汽车的续航里程

48V大功率驱动系统

功率达到30kW,削减尾气排放和油耗

无线充电技术

大陆与WiTricity的最大传输电流为11kW,常规公共交流电充电设备则只能达到6~7kW

AFC Energy

CH2ARGE系统电动车充电器

全球首款基于氢燃料电池技术的电动车充电器

AEye公司

推出了AE200系列传感器

该固态传感器适用于3级高级驾驶员辅助系统(ADAS)应用

法雷奥

用于车速控制的端对端学习系统

该系统采用了神经元网络及长短时记忆功能,可接受训练,模仿驾驶员的行为

日立

车载立体摄像头新技术

在汽车驾驶时,该技术可让摄像头高度准确地检测到路面的孔洞和小碎片等路面不平整状况

四、传统领域并购为主,新兴领域并购活跃

汽车产业正在经历电动化、自动化、智能化、轻量化技术变革浪潮。整车技术结构的变化无疑将传动至汽车零部件产业,引导全球汽车零部件产业格局的相应变化。在此背景下,各大零部件企业积极通过商业并购模式进入新业务领域。

近年来,汽车零部件市场的拆分及并购重组活动有了明显加剧,仅2019年上半年,主流汽车零部件企业重大并购案便有10余次。汽车零部件行业大型并购案例涉及动力系统、电气电子系统、底盘系统、内饰系统等多个领域。从细分市场交易量来看,电气电子系统与内饰系统占比较多,底盘系统与动力系统占比较少,底盘系统领域占比有所减少;从并购交易的价值来看,电气电子系统交易额巨大,占比达93%,与2017年(占比95%)相比略有下降;从并购国别来看,德国与日本的并购活动最为活跃。

1.2 全球汽车零部件企业并购重组动态

时间

案例

收购资金/股份

相关产业

2018.1

康明斯收购庄信万丰的汽车电池业务子公司

100%股份

车用电池系统

2018.3

华域汽车收购上海小糸

50%股权

车灯

电装收购瑞萨电子

8亿美元

自动驾驶软件

2018.4

双星与锦湖轮胎并购

38亿元

汽车轮胎

2018.5

大陆收购DigiLens

18%股份

显示器

2018.6

麦格纳收购OLSA

230百万欧元

前照灯和尾灯

2018.7

康明斯收购美国企业EDI

未公布

混动及纯电动总成

大陆收购制造商VUK

100%股份

轮胎

佛吉亚收购Parrot Automotive

1亿欧元

车联网系统

2018.8

瑞萨电子株式会社收购IDT

67亿美元

半导体

博世收购Ceres Power

4%股份

燃料电池

2018.9

天纳克收购辉门

54亿美元

动力驱动

2018.1

采埃孚收购ASAP Holding

35%股份

自动驾驶

康奈可宣布收购马涅利马瑞利

62亿欧元

汽车电子、动力总成等

佛吉亚从日立手中收购歌乐

1410亿日元

汽车导航系统

2018.11

大陆收购库博标准的防振业务

未公布

防振和隔音

电装收购英飞凌

200万股股票

车载半导体

2018.12

日立宣布出售HV锂离子电池业务

117亿日元

车载电池

麦格纳收购西班牙VIZA Geca

未公布

折叠座椅

2019.1

博世买断戴姆勒所持电机公司EM-Motive GMBH的股权

未公布

电机

普利司通收购TomTom远程车载信息处理业务

9.1亿欧元

车联网

2019.3

德赛西威收购德国天线公司ATBB

未公布

天线系统

2019.4

博格华纳收购莱因哈特驱动系统公司和AM Racing公司

未公布

新能源驱动系统

李尔收购汽车软件生产商Xevo

3.2亿美元

智能网联

继峰股份收购格拉默公司

39.56亿元

座椅

2019.5

舍弗勒收购软件和电子解决方案公司XTRONIC

未公布

电子软件

2019.6

英飞凌收购赛普拉斯半导体

90亿欧元

芯片

采埃孚收购威伯科

超70亿美元

商用车变速制动

五、加快中国业务布局,跨领域积极合作

随着经济与全球市场一体化进程的推进,国际零部件供应商在加强直属工厂和研发体系布局的同时,积极与中国汽车整车厂、零部件企业及百度和高德等互联网企业共同推进自动驾驶、智能网联汽车、智能出行等领域开发。

中国市场新能源、智能网联、自动驾驶领域的活跃,促使国际汽车零部件供应商加强对新领域的开发布局,与新领域的合作。从投资项目也可以看出国际零部件供应商对新技术的关注度,而中国市场依然是企业的发展重点。博世2016年在华投资总额达49亿元人民币,而到了2018年已经攀升到78亿元。采埃孚在过去的几年里,在中国的投资总额也超过十几亿欧元(近百亿元人民币)。


1.3 国际主流零部件企业在华投资

企业

投资额

项目简介

业务内容

博世

2.75亿元

安徽芜湖多媒体事业部生产基地于2019年4月投产

车载信息系统、数字化仪表盘及互联控制单元

7.7亿元

江苏南京智能助力器生产基地于2019年上半年投产

生产智能助力器iBooster

2018年3月江苏无锡电池产业化项目开工建设

48V混合动力电池系统

大陆

2800万欧元

安徽芜湖动力总成项目计划于2019年第三季度建成投产

传动系统产品,包括传感器、执行器及燃料和尾气处理部件

与四川成飞组建合资公司,并于2018年中投产

48V电池系统

2.8亿元

重庆研发中心于2019年投入运营

汽车电子产品开发,包括车身级动力总成

法雷奥

2.1亿元

重庆生产基地于2019年投产

汽车车灯

1亿元

江苏常熟新能源汽车公司于2018年10月正式运营

汽车驱动电机和逆变器

10亿元

2018年10月签约江苏常熟新能源汽车公司动力总成二期

“三合一”电动汽车驱动总成

采埃孚

9000万美元

江苏张家港转向工厂于2019年4月投产

电动汽车助力转向系统

1.5亿美元

2018年8月投资浙江杭州电驱动基地

电驱动产品

麦格纳

2亿元

华域麦格纳电动驱动合资公司

电动汽车电驱动系统总成

安波福

2019年建立上海研发中心

全自动驾驶技术和应用研发

国际零部件供应商在与中国传统车企合作的同时,也非常重视与中国造车新势力、新兴EV车企在新能源领域、辅助驾驶领域的业务合作。博世与爱驰亿维、大陆与蔚来汽车在智能汽车、EV系统技术等领域展开战略合作;麦格纳、大陆与蔚来汽车在电气电子等核心零部件领域展开合作,并加大投资力度,设立生产基地及研发中心。

1.4 欧美典型零部件企业与中国车企的合作

零部件企业

合作方式

业务内容

博世

向北汽集团供应零部件

供应自动驾驶、安全辅助驾驶的基础硬件

与一汽解放合作

开发自动驾驶卡车

与爱驰亿维合作

EV系统技术、自动驾驶技术等

与贵州长江汽车合作

在智能汽车、EV零部件领域开展全面合作

与小鹏汽车开展战略合作

在自动驾驶领域开展合作

大陆

与上汽集团的荣威合作

开发7英寸彩屏仪表

与上汽通用五菱汽车合作

在安全系统与底盘领域共同研发

与蔚来汽车合作

EV、智能交通系统、自动驾驶等

采埃孚

与奇瑞汽车等开展合作

将为3级自动驾驶量产车配套“ProAI”

麦格纳

与北汽集团开展合作

协同开发下一代智能EV架构

与蔚来汽车合作

供应电驱动系统零部件等

佛吉亚

与比亚迪成立合资公司

通过生产高级座椅,计划渗入新能源车市场

国际汽车零部件商与中国传统汽车零部件商的合作范围加大,也将加速我国汽车新兴技术领域的发展。在新能源领域,博世与潍柴动力、麦格纳与华域汽车系统、法雷奥与富奥汽车零部件共同开发EV零部件,助力新能源汽车技术的发展。在智能网联领域,佛吉亚与东风汽车零部件成立合资公司,共同开发执行系统解决方案。此外,互联网技术的发展,促使国际汽车零部件与国内IT行业等跨界融合,有助于汽车行业智能化发展。如博世与百度、高德、四维图新就自动驾驶开展合作;大陆与联通智网科技成立ITS解决方案的合资公司。

1.5 欧美典型零部件企业与IT企业的合作


供应商

业务形态

业务内容

博世

与百度、高德、四维图新合作

制作自动驾驶必要的高精度地图,开发更新解决方案

与百度合作

参与百度的阿波罗计划,智能出行领域的技术提供

大陆

与百度合作

自动驾驶、网联汽车、智能出行等

与联通智网科技成立合资公司

ITS解决方案

与华为开展路试

在上海的自动驾驶车及网联汽车国家试验区开展路试

采埃孚

与百度合作

自动驾驶、网联汽车、出行服务等

安波福

与高德软件合作

应用开发信息娱乐系统与自动驾驶技术

第二章 中国汽车零部件产业发展动态

受政策因素和宏观经济的影响,2018年汽车产销量低于年初预期,分别完成2780.9万辆和2808.1万辆。随着新能源与智能网联等新兴领域发展向好,国家相关政策法规进一步完善,新兴板块投资并购表现活跃,部分核心技术获得突破性进展。本报告将详细介绍2018年中国汽车零部件产业政策法规、市场规模、投资与并购、核心技术研发等方面的发展特点。

一、 产业政策针对性加强,行业标准进一步完善

2018年,国家相继推出了针对汽车零部件新兴领域的政策法规,推动了新能源汽车与智能网联汽车行业标准的进一步完善,其中新能源领域依旧占据主导地位。

在新能源汽车领域,主要推出针对购置税减免、财政补贴、锂电池管理等方面的政策,旨在提升新能源汽车技术含量,完善新能源汽车补贴政策,规范锂电池回收标准,有助于指导零部件企业技术研发与创新,促进新能源汽车行业健康有序发展。其中《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》探索技术经济性强、资源环境友好的多元化废旧动力蓄电池回收利用模式,推动回收利用体系建设;《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》提出,将建立“新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台”,对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集,对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。

2.1 新能源领域相关政策


政策法规名称

颁布或实施日期

颁布单位

《关于加强新能源汽车免征车辆购置税目录管理的公告(征求意见稿)》

2018.2.8

工信部

《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》

2018.2.13

财政部、工信部、科技部、国家发改委

《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》

2018.3.2

工信部、科技部、环保部等七部委

《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录实施动态管理》

2018.4.2

工信部、财政部、国税总局

《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》

2018.5.17

工信部

《关于公布城市绿色货运配送示范工程创建城市的通知》

2018.6.15

交通运输部办公厅、公安部办公厅、商务部办公厅

《关于做好平行进口汽车燃料消耗量与新能源汽车积分数据报送工作的通知》

2018.6.19

工信部

《打赢蓝天保卫战三年行动计划》

2018.6.27

国务院

《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》

2018.7.25

工信部、科技部等七部委

《外商投资准入特别管理措施(负面清单)(2018年版)》

2018.7.28

国家发改委、商务部

《关于开展新能源客车安全隐患专项排查工作的通知》

2018.9.4

工信部

《享受车船税减免优惠的节约能源 使用新能源汽车车型目录》

2018.9.6

工信部

《关于开展新能源乘用车、载货汽车安全隐患专项排查工作的通知》

2018.9.25

工信部

《关于进一步规范和优化城市配送车辆通行管理的通知》

2018.10.19

公安部

《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》

2018.10.25

工信部

《关于加强低速电动车管理的通知》

2018.11.2

工信部、国家发改委、科技部、公安部等

《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》

2018.11.30

国家发改委、能源局、工信部和财政部

《汽车产业投资管理规定》

2018.12.18

国家发改委

《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》

2019.3.26

财政部、工信部、科技部及国家发改委

《关于支持新能源公交车推广应用的通知》

2019.5.8

财政部、工信部、交通运输部、国家发改委

在智能网联汽车领域,主要推出针对道路测试管理规范、行业发展计划等方面的政策法规。其中《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》适用于在中国境内公共道路上进行的智能网联汽车自动驾驶测试,对测试主体、测试车辆、测试路段等明确一系列要求,此项管理规范的出台是行业发展的关键一步,将推动“无人”驾驶加速“驶向”现实生活。《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》的提出,将充分发挥政策引领作用,分阶段实现车联网(智能网联汽车)产业高质量发展的目标,切实推动车联网产业持续健康发展。

2.2 智能网联汽车领域相关政策


政策法规名称

颁布日期

颁布单位

《2018年智能网联汽车标准化工作要点》

2018.3

工信部

《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》

2018.4

工信部、公安部、交通部

《国家车联网产业标准体系建设指南(总体要求)》

2018.6

工信部与国标委

《国家车联网产业标准体系建设指南(信息通信)》

《国家车联网产业标准体系建设指南(电子产品和服务)》

《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905~5925MHz频段管理规定(暂行)》

2018.12

工信部

《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》

2018.12

工信部

二、市场规模继续增长,企业业绩分化明显

2018年,我国汽车产量为2780.9万辆,销售为2808.1万辆,产销量分别下滑4.16%和2.76%,但汽车保有量保持稳步增长,截至2018年底,全国汽车保有量达到2.4亿辆,比2017年增加2285万辆,增长10.51%。在此基础上,汽车后市场对零部件需求不断提升,促使零部件行业市场总体规模呈现稳定增长态势。截至2018年底,根据对13019家规模以上汽车零部件企业的统计,全年累计主营业务收入为3.37万亿元,同比增长4.2%;利润总额2506亿元,同比下降2.27%;亏损额增长明显,比上年同期增长48.2%。在汽车行业下行压力持续加大的情况下,汽车零部件企业面临的压力进一步加大,加之受到上游原材料价格上涨,以及物流、汇率等多方因素的影响。未来我国汽车零部件市场的盈利水平不容乐观。

2018年,136家公司整体营收规模同比增速降至11.41%,低于过去数年的年均增长率20%,且整体盈利水平下降。零部件上市公司中,营业收入同比下滑企业37家,占比接近30%。从营业收入排名来看,在上市汽车零部件企业前十强中,潍柴动力和华域汽车仍处于领先位置,2018年主营业务收入超过1500亿元;均胜电子在收购高田公司后,稳步推进各个区域的整合,运营成本和效率得到优化,主营业务大幅度提高,2018年增长111%;京威股份受到北京基地搬迁及财务成本提高的影响主营业务收入略有下降,其他企业基本保持小幅度增长。从130余家上市公司的净利润来看,同比下滑的企业达80家,占比超60%。从净利润排名来看,2018年,潍柴动力净利润85.58亿元,同比增长27.2%,名列净利润排行榜第一;紧随其后的华域汽车净利润达80.27亿元,同比增长22.5%;福耀玻璃维持盈利态势,并以41.2亿元的净利润额位列第三。在2018年度业绩榜单中,均胜电子、金固股份和跃岭股份增长明显,净利润同比增长约200%,也有富临精工、东方精工此类预亏超20亿元的企业。

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2.1 前十位汽车零部件上市公司2018年主营业务收入


三、外贸维持良好态势,部分企业获国际认可

2018年,在保护主义抬头、经贸摩擦持续等阴云笼罩下,我国汽车及零部件进出口贸易依旧态势良好。从进出口贸易总金额来看,根据海关统计,2018年1~9月,我国汽车行业整体实现进出口总额1229亿美元,同比增长12.3%,其中出口525亿美元,同比增长14.8%;进口704亿美元,同比增长10.5%;进出口逆差179亿美元。具体到零部件领域,2018年1~9月,零部件出口形势平稳,汽车关键件及零部件出口404.7亿美元,占汽车行业出口总额的77%,同比增长12.8%。

英国品牌评估机构Brand Finance发布“2018全球最有价值的10大汽车零部件品牌”排行榜(Top10 Most Valuable Auto Components Brands 2018);法雷奥名列第一,品牌价值34.32亿美元;麦格纳名列第二,品牌价值24.55亿美元;由德尔福分拆出来的安波福名列第三,品牌价值19.29亿美元;中国的均胜电子名列第七。另外,潍柴集团、华域汽车等七家中国品牌零部件企业进入2019年全球汽车零部件百强名单,但与博世、大陆、电装等领先企业相比,中国汽车市场还没有真正催生出以技术著称的国际零部件企业,中国汽车零部件企业还有很长的路要走。

四、新能源领域表现活跃,跨界并购项目增多

2018年,中资汽车及零部件企业共发生21宗跨境投资和并购交易,并购方向开始转向新能源、智能网联等新兴领域。随着传统燃油车销量的下滑,国内汽车零部件企业对海外传统汽车部件的并购热情开始降低,对新能源及智能汽车相关业务的并购逐渐升温。未来汽车(电动化、智能化、轻量化)相关的产品和技术的并购正在逐渐成为国内汽车零部件企业海外并购的主方向。

传统汽车零部件投资并购业务趋向于大型并购、龙头企业并购。从兼并购规模看,小型海外并购相对减少,兼并购业务主要并购决策方为资金实力雄厚的零部件企业,因提升自身市场地位和竞争力而发起。如对KSS和高田的成功收购,使均胜电子跃升为汽车主动、被动安全领域市场占有率全球排名第二的全球零部件巨头;青岛双星通过收购锦湖轮胎株式会社(Kumho Tire),获得了品牌、产能以及技术的提升;铁流股份收购德国高精密金属零部件制造厂商(Geiger),新增公司的高精密金属零部件业务,形成双主业驱动格局。从兼并购业务交易内容看,传统零部件企业倾向于选择互联网领域。在2018年所有与汽车零部件相关并购交易中,有4宗交易与智能网联、高精地图等代表未来汽车趋势的部件产品相关,例如,均胜电子完成德国Quin Gmbh公司股权交割,启迪国际收购英国泰丽特(Telit)车载通讯业务等。

2.3 2018年传统零部件主要并购交易

投资主体

并购标的

标的业务

交易金额

渤海汽车

收购TRIMET Automotive Holding GmbH(TAH)75%股份

轻量化

6150万欧元

均胜电子

日本高田公司(Takata Corporation)

安全系统

15.88亿美元

德国公司Quin GmbH剩余25%股权交割

内饰功能件

3180.83万欧元

五菱汽车

与美国车桥合资成立柳州美桥汽车传动系统有限公司

汽车传动系统

6900万元

今飞凯达

收购沃森制造(泰国)有限公司 100%股权

汽车轮毂

8858.42万泰铢

青岛双星

认购锦湖轮胎株式会社(Kumho Tire)45%股权

轮胎

6.05亿美元

岱美汽车

收购法国Motus公司旗下汽车遮阳板相关资产和业务

内饰功能件

1.47亿美元

铁流股份

收购德国Geiger 100%股权

零部件制造

3800万欧元

继峰股份

间接持有德国Grammer 84.23%股份

座椅、中控系统

31.25亿元

启迪国际

泰利特(Telit)车载通讯业务

车载通讯

1.05亿美元

从新能源汽车领域项目来看,电池业务占主导,跨界并购占比超过50%。2018年,44个并购事件中,公布交易金额的有37个,总金额约875.36亿元,平均交易金额23.65亿元。从标的业务来看,有15家为电池及电池系统,12家为正极材料及上游矿产资源,7家为新能源车及零部件产销,3家为设备制造,2家为电池隔膜,还有负极材料、导电剂、电解液、六氟磷酸锂各1家。从兼并购的类型来看,跨界并购超半数(达到24个),17个为同一主业间的横向并购,3个为上下游产业链纵向并购。此外,2018年共有14笔电池并购案例失败,如中葡股份终止收购盐湖提锂资产,科陆电子终止收购腾远钴业控股权,中环投资终止要约收购京威股份等,但2019年新能源电池行业并购重组热潮有望持续。

2.4 新能源汽车领域主要并购交易


投资主体

并购标的

标的业务

交易金额

华达科技

江苏恒义51%股权

底盘零部件

2.47亿元

中利集团

比克动力

动力电池

100亿元

长虹能源

江苏三杰增资后51%股权

三元锂电池

2.7亿元

荣盛控股

收购并增资后盟固利动力51.16%股权

动力电池

46亿元

欣旺达

东莞锂威49%股权

锂离子电池电芯

7.25亿元

远景能源

控股日产汽车旗下电池业务和生产基地

电池

北京易科汇

珠海光宇42.17%股权

锂电池

5.29亿元

科大国创

贵博新能100%股权

电池管理系统

6,19亿元

潍柴动力

巴拉德19.9%股权

燃料电池模块、膜电极

1.63亿美元

潍柴动力

英国锡里斯20%股权

燃料电池

4800万英镑

长城控股

上燃动力51%股权

燃料电池汽车动力

6000万元

科力远

CHS公司36.97%股份

混合动力总成系统

8.19亿元

中矿资源

东鹏新材100%股权

电池级氟化锂

18亿元

美都能源

瑞福锂业98.51%股权

电刺激碳酸锂

29亿元

璞泰来

潥阳月泉66.67%股份

锂电池隔膜

2.62亿元

恩捷股份

江西通瑞100%股权

锂电池隔膜

2亿元


五、技术研发力度加大,部分技术实现突破

近年来,新兴技术企业发展势头强劲,传统零部件企业也在积极探索技术的研发与突破,寻求转型升级。

龙头企业研发投入增加。在研发经费投入十强企业中,排位第一的潍柴动力,以变速箱、发动机等核心零部件产品为主,是典型技术密集度高的企业,大量投入研发活动是其获取持续创新竞争力的源泉;排名第二的华谊集团,零部件产品主要是双钱轮胎,全钢胎具有规模优势,全钢载重胎位列行业前三。排名第三的华域汽车,产品面宽,覆盖汽车内外饰件、金属成型和模具、功能件、电子电器件、热加工件、新能源等主要产品,在国内处于汽车企业龙头地位;第四名是均胜电子,主要业务包括内外饰、汽车电子、新能源汽车的电池管理。

图片关键词

2.2 2018年研发投入前十企业


从发明专利数量上看,生产关键零部件的企业处于领先。龙生股份重组后挂牌“光启技术”,拟推进超材料在汽车零部件的应用,以874件专利拥有量排名第一;生产发动机、变速箱等核心零部件的潍柴动力居第二名,拥有507件发明专利。此外,处于新兴技术领域的零部件企业专利数有所提升,如电动化、智能化零部件企业大洋电机,以及向新能源业务转型的万向。

图片关键词

2.3 有效发明专利前十企业


2018年,在传统零部件领域,中国零部件企业取得不错的成果。万里扬CVT25在6月15日正式下线,打破了国外对高端变速箱的垄断。东安动力开发出节能减排的M16K发动机。我国“863计划”科学家万钢领衔通过线传电控技术控制车轮的转向和车速,提高了整车的主动安全性和操纵稳定性。东安动力M16KL发动机采用11.5高压缩比、宽域DVVT、Atkinson循环、外部EGR、六孔喷油器、强制机油冷却系统等先进技术。长城7速双离合变速箱最大扭矩可承受450牛·米,而传动比范围达到7.99,超大传动比超过大多数CVT变速箱,综合传动效率为94.41%(最高可达98.87%)。星宇股份辅助远光(蓝转白激光)前照灯及第二代OLED后组合灯研发成功。

我国新能源汽车产业快速发展,产品性能和技术得到进一步提升。相应的,新能源汽车零部件领域技术发展迅速,在动力电池、智能电驱系统、插电混动技术的研究取得突破性进展。宁德时代拥有动力和储能电池领域完整的研发、制造能力,核心技术有电芯安全部件、单体电芯导电片、铜铝复合极柱、极片辊压拉伸等。北汽新能源e-Motion Drive 2.0智能电驱系统有效降低故障率,保障车辆安全的同时,让车辆在动力输出、电池效能等方面也都得到提升。比亚迪第三代DM插电混动技术不仅在性能上再度提升,也提供了更加精细的动力输出。

智能汽车多功能的实现需要借助多种类多数量的芯片,2018年国内企业在芯片研发上取得突破。比亚迪此次推出的IGBT4.0,在诸多关键技术指标上都占优,如芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标。众多公司在毫米波雷达和激光雷达技术上取得成果,速腾聚创不仅拥有32线机械激光雷达产品RS-LiDAR-32的量产能力,并且在2018年推出了MEMS固态激光雷达产品RS-LiDAR-M1。禾赛科技的40线激光雷达Pandar40,已与百度、蔚来汽车、智行者、驭势科技、Roadster.ai等公司合作完成早期客户共同测试。

随着互联网、云端和5G技术的快速发展,车联网功能越来越丰富,很多汽车厂家和供应商完成了智能驾驶舱的研发。国际大型车企和汽车零部件厂商对智能座舱的运用和推广,让自主品牌中的传统车企和新造车企业对智能座舱产生了极大的关注。自主品牌车企为了凸显自身产品的差异性,提升产品的竞争力,纷纷配置智能座舱电子产品,使汽车座舱更加智能化。如2018年车展,红旗智能驾驶舱汇集智能驾驶、AI、语音交互、人脸识别、智能远程遥控体验等多样现代智能技术。



子行业篇

第三章 驱动电机子行业发展报告

车市寒冬中,新能源汽车市场是少有的亮点之一,短期内仍有望保持上涨态势。根据中国汽车工业协会预测,2019年中国新能源汽车销售160万~170万辆,同比增长30%左右。新能源汽车的快速发展给驱动电机带来了巨大的发展机遇,电机技术的发展已成为行业关注的热点。本文重点分析驱动电机及控制器的产品和技术趋势,详细阐述国内外新技术、新产品、核心零部件发展、市场发展等内容,并结合现阶段行业发展的问题提出建议。

一、行业发展概况

我国新能源汽车产业继续高速增长,促进了驱动电机产业的发展壮大。据中国汽车工业协会统计数据,2018年我国新能源汽车产销分别为127.05万辆和125.62万辆,同比增长59.92%和61.74%,增速分别提高6.1个和8.4个百分点。新能源汽车市场的发展极大地带动了上游“三电”产业的发展。就电机行业来讲,2018年中国新能源汽车电机出货量为141.78万台,同比增长达50.8%。其中乘用车电机占比83.09%,客车电机占比8.23%;专用车电机占比8.68%。从产品类型来看,永磁同步电机因体积小,质量轻,峰值效率更优越等优势占据电机市场的主流地位:2017年、2018年永磁同步电机占比均超过75%,异步电机占比约为20%。从驱动电机、电机控制器、变速器、电驱动总成到主要关键零部件和材料,我国驱动电机的完整产业链已经形成。

自主驱动电机始终占据国内市场的绝对主体地位,竞争格局尚未固定。2018年我国驱动电机、电机控制器和电驱动总成的自主配套比例超过95%,在新能源公交客车、纯电动卡车和纯电动物流车领域,自主配套比例达100%。2018年的前十位电机配套企业依次为比亚迪、大洋电机、巨一动力、精进电动、联合汽车电子、大地和、合普动力、华域电动、英博尔和方正电机,合计出货量达103.36万台,占电机出货总量的比例超七成。从企业的市场占有情况角度来看,当下国内新能源汽车电机行业由三大势力占据:布局上游产业链的整车厂、从事新能源汽车电机电控供应的专业企业,以及涉及其他领域电机生产的传统企业。主要呈现以下特点。

1.布局产业链上游的整车厂

大多具备丰富的整车或零部件研发制造经验,电机与整车的设计生产能够达成较好的同步性和匹配性。此类企业的电机产品大多用在自有品牌整车上,有利于对整体成本的控制。代表企业包括比亚迪、北汽新能源、江铃新能源等。

2.专业企业

从事新能源汽车电机电控供应的专业企业多由海外归国人才或科研机构学术带头人创建,具有较强的研发和创新实力。专业企业生产出的电机产品不仅为我国新能源汽车进行配套,而且部分产品开始出口。代表企业包括联合汽车电子、安徽巨一、精进电动、英搏尔、华域电动、上海电驱动等。

3.传统企业

拥有其他领域电机生产经验的传统企业,通常成立时间较长,在资金、技术等方面有深厚储备,擅长电机本体的批量化生产。近些年新能源汽车电机走俏,很多传统电机企业纷纷新增或着手强化相关产品布局,但2019年新能源汽车补贴大幅退坡,传导性风险应当引起足够重视。代表企业包括方正电机和江特电机。

随着新能源汽车市场的迅速发展,驱动电机发展潜力依旧巨大,势必吸引更多企业和资本的进入。近期的新车申报中,包括北京博格华纳、德国大陆汽车、采埃孚、法雷奥西门子、日本电产等国际品牌或其合资公司均出现在电机配套名单中。可以预见的是,未来,整车厂、第三方电机企业、新进入者、外国电机品牌等群雄逐鹿,新能源汽车电机市场格局或将重塑。

二、我国产品技术发展概况

(一)新能源汽车技术需求

与工业用驱动电机相比较,应用于新能源汽车的驱动电机及其控制系统具有以下特殊要求。

●高密度、小型化、轻量化:采用强制水冷结构、高电磁负荷、高性能磁钢、高转速等技术,实现电机小型轻量化和高密度化。

●高效率:采用稀土永磁和电磁设计优化,驱动电机的最高效率可达到97%,电机超过85%的高效率区达到85%以上。

●低速大扭矩、高速恒功率宽调速:在车辆起步和行车时要求高转矩、高速运行时能够进行恒功率输出,电机调速范围为1∶3到1∶4以上。

●可靠性、耐久性、适应性:车用电机在振动大、冲击大、灰尘多、温湿度变化大的环境下运行,要求电机系统具有耐冲击性和环境适应性。

●低噪声、电磁兼容与低成本:电机成本的高低是决定电动汽车是否能够产业化的重要因素;电动汽车NVH和EMC/EMI技术是整车研发的重要衡量指标。

新能源汽车驱动用电机主要有交流异步电机和永磁同步电机两大类。交流感应电机又称交流异步电机,具有效率高(94%以上),比功率较大(接近2.5~4.0kW/kg),运行可靠,调速范围宽,功率容量覆盖面广,产业化基础好,价格便宜等特点,被广泛应用于电动汽车,特别是客车领域。永磁电机具有高功率密度和高效率的特点(比功率超过3.0~4.5kW/kg,峰值效率达96%以上),成为纯电动乘用车市场的主要驱动电机,也是当前研究热点。对常见的几种电机进行比较分析如表3.1所示。

3.1 各类驱动电机性能对比

对比指标

交流异步电机

无刷直流电机

永磁同步电机

起动性能

O

O

额定运行点峰值效率

O

恒功率速度范围

典型

2~3

1~2

3~4

最优

4

>7.5

高效率运行区

O

O

重量功率密度(kW/kg)

O

转矩波动

低速

O

O

高速

O

电机可靠性

O

O

NVH(振动噪声舒适性)

O

注:性能从好到差的符号次序为◎、O、△。

(二)产品技术进展

1.驱动电机

经过多年持续发展,我国自主开发的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机已经实现了整车产业化配套,功率范围覆盖了250kW以下各类新能源汽车用电驱动系统动力需求。在关键技术指标方面,我国驱动电机的功率密度、效率等与国际水平基本相当。

在乘用车驱动电机领域,上海电驱动、上海大郡、精进电动、中车时代电动、安徽巨一自动化、华域电动等驱动电机企业推出了功率范围为30~150kW的系列化驱动电机产品,为多家整车企业的纯电动和插电式新能源汽车配套。上海电驱动通过产品规格化开发,推出了集成驱动电机、电机控制器和减速器一体化的电驱动总成产品,开发的95~145kW电驱动总成在国内多个乘用车企业的A级以上纯电动车型上获得应用;同时开发了33~55kW电驱动总成系列化产品,应用于A00、A0级纯电动汽车,并于2019年实现量产。上海大郡拥有全系列的驱动电机、电机控制器产品,用于匹配北汽、广汽等多款纯电动乘用车和插电式混合动力乘用车。精进电动推出了应用于新能源乘用车的驱动电机与高速减速器一体化总成样机,峰值功率达到160kW,最高转速达到16000rpm;同时开发了应用扁导线技术的高密度驱动电机,电机功率密度达到4kW/kg以上。华域汽车在驱动电机领域具有多年的研发和产业化经验,以扁导线定子技术为特色,建立了扁导线定子电机的生产线,为上汽多款新能源汽车匹配电机;同时通过与麦格纳合资,在驱动电机和高速减速器方面为德国大众MEB平台配套。中车时代电动借助于在高铁牵引系统领域的完整产业链优势,在IGBT芯片、模块、电机控制器、驱动电机、动力总成、整车集成应用等方面形成了完整的产业体系,并加大在乘用车领域的研发和制造投入,先后建立了多条乘用车电机、控制器的生产线,逐步扩大应用市场。安徽巨一自动化多年来为江淮汽车配套多个系列纯电动轿车驱动电机及控制器,借助在乘用车电机智能制造、三合一动力总成方面的优势,扩展在国内的市场份额。

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3.1 典型新能源乘用车驱动电机及控制器产品


在商用车驱动电机领域,我国推出了各类新能源商用车总成产品。上海电驱动推出了AMT同轴并联驱动电机、6~12m纯电动驱动电机以及双行星排动力总成电机,双行星排总成系统应用于10~12m新能源公交客车,实现60%以上的节油率;上海大郡推出适用于增程式、纯电动客车的直驱电机和双电机动力总成;精进电动推出的多种规格的驱动电机、电机控制器和多种机电耦合动力总成系统,在各类新能源城市客车领域获得了广泛应用;中车时代电动推出了适用于多种动力系统构型和车型的驱动电机系统,并实现了自主配套;汇川技术、蓝海华腾、吉泰科等推出的多合一控制器总成产品在新能源公交客车、纯电动物流车上获得了广泛的应用。另外,苏州绿控、南京越博等商用车动力总成集成商开始在驱动电机及控制器方面研发投入,推出了可应用于各类新能源公交客车和物流车等的系列化电驱动总成产品。

图片关键词

3.2 典型新能源商用车驱动电机及控制器总成


高速、高密度、低振动噪声、低成本是新能源驱动电机的重点发展方向,扁导线绕组成为提升转矩和功率密度以及效率的主要手段,是面向2020年量产电机的工艺路线重点方向之一。近年来,我国驱动电机在功率密度、系统集成度、电机最高效率和转速、绕组制造工艺、冷却散热技术等方面持续进步,与国外先进水平并驾齐驱。同时,我国驱动电机研究开始延伸至振动噪声和铁磁材料层面,以进一步提升驱动电机的设计精度、工艺制造水平以及产品质量。

在高密度驱动电机方面,我国主要电机研制企业如上海电驱动、精进电动、中车时代电动、苏州汇川、安徽巨一自动化、比亚迪、华域电动等纷纷开发出功率密度为3.8~4.6kW/kg的样机和产品,最高转速为13000~16000pm,并实现了电驱动一体化集成,电机冷却方式涵盖水冷和油冷多种类型,技术指标达到国际先进水平,如表3.2所示。

3.2 我国典型驱动电机与国外同类产品对比

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在驱动电机精确设计方面,上海大学提出了基于电磁材料多域服役特性的车用电机多域多层面正向设计方法,综合电磁、机、热、流体、声多域仿真与验证,解决电磁材料宽温变和应变等服役特性的非线性问题。上海大学联合国内硅钢企业系统性开展了铁芯应力-磁特性研究,挖掘出硅钢材料加工、装配与运行过程中的温度和应力导致材料本身性能改变的规律(见图3.3a)。中国科学院电工所应用非晶合金和硅钢片混合材料、分瓣式定子结构和黏接工艺,研制出非晶电机样机,样机最高效率达到96.2%,连续功率密度达1.2kW/kg(见图3.3b)。

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3.3 新材料特性及新材料电机技术


在电机扁导线绕组技术方面,华域汽车、精进电动、上海电驱动等在国内较早地开展了扁导线绕组工艺探索和实践,典型产品如图3.4所示。华域汽车为上汽EDU二代电驱动总成和纯电动汽车平台配套扁导线驱动电机,与麦格纳成立合资公司为大众MEB平台配套扁导线感应电机。精进电动依托国家重点研发计划专项开发了高速乘用车扁导线电机样机。上海电驱动将扁导线技术应用于48VBSG电机总成,为上汽通用混合动力汽车配套。另外,我国商用车电机,如精进电动开发的转矩密度达到20.3Nm/kg的商用车直驱电机,北京佩特来应用扁导线技术的3500Nm外转子直驱电机,如图3.5所示,天津松正、菲仕电机开发的商用车扁导线直驱电机等的技术指标总体达到国际先进水平。

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3.4 乘用车扁导线技术及典型定子结构

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3.5 商用车高密度电机和扁导线电机


2.电机控制器技术进展

电力电子模块集成技术是将新能源汽车电机控制器中的功率器件、驱动电路、控制电路和保护电路封装到一个集成模块内部,成为一个功能相对完整的、通用性的部件。持续提供电力电子集成系统的功率密度是车用电机控制器的重要技术产业方向:通过将电机控制器的集成设计方法融入零部件研发过程,提升芯片器件功率密度;通过系统优化设计和控制技术实现总成的功率密度提升。

在电机控制器本体技术方面,我国持续进行集成化设计与多种控制器的功能集成,来提升电机控制器集成度和功率密度水平。电力电子集成优化设计技术的采用,如汽车级功率模块、超薄膜电容器与复合母排、高效散热器以及功率部件连接件的优化设计,进一步提升了电机控制器本体功率密度(从8kW/L提升至12~16kW/L)。上海电驱动、汇川技术、中车时代电动等推出了基于汽车级模块的电机控制器产品,典型产品如图3.6所示。多个电力电子控制器的功能集成,典型产品如汇川商用车五合一集成控制器(见图3.7a)和北汽新能源多合一集成控制器(见图3.7b),降低了集成控制器的体积和重量,已广泛应用于纯电动与插电式商用车、乘用车等领域。另外,电机控制器和快速充电机分时复用功能的集成,典型产品如比亚迪充电逆变器一体化总成(见图3.7c),有效地减少了电力电子功率模块的数量,提升了整机的集成度。

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3.6 高集成度电机控制器

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3.7 新能源汽车多合一集成控制器产品


在“十三五”科技部新能源汽车重大专项实施推动下,我国高密度电机控制器技术迅速发展,其中IGBT芯片双面焊接与模块双面冷却技术、电力电子集成技术是不断提升电机控制器集成度、功率密度和效率的主要发展方向。上海电驱动联合上海道之,采用芯片双面焊接工艺和电力电子功率组件直焊互连工艺(见图3.8a),研制出峰值功率125kW、30s功率密度17.5kW/L、10s峰值功率密度23.1kW/L的高密度电机控制器。中车时代电气采用双面焊接与双面冷却技术、自主驱动芯片和电力电子集成封装技术开发出600A/750V的双面散热模块及组件产品(见图3.8b),基于双核MCU(微处理器)芯片开发出功率密度≥20kW/L的电机控制器。上海大郡联合上海道之采用双面焊接模块与双面水冷结构,通过功率组件的模块化组合,开发出输入功率260kW、功率密度23.5kW/L的电机控制器(见图3.8c),与国外同类双控制器产品的功率密度指标相当。总体上,近年来我国车用电力电子控制器迅速发展,自主IGBT芯片、双面冷却IGBT模块封装、高功率密度电机控制器样机技术水平已接近国外同类产品。典型高密度电机控制器样机与国外先进水平对比如表3所示。

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3.8 国内典型高密度电机控制器封装与集成技术

3.3 国内典型电机控制器与国外对比

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我国碳化硅器件、高温封装与焊接、全碳化硅控制器的研发开始全面布局。中科院微电子所研制的1200V/100A SiC SBD(肖特基势垒二极管,见图3.9a)器件的正向电流密度为247A/cm2(VF=1.6V),与Cree第五代CPW5-1200-Z050B的208A/cm2相比更具优势;中车时代电气研制出了750V/150A、1200V/50A、1200V/200A SiC SBD芯片和1200V/30A平面栅SiC MOS芯片,并基于SiC SBD和Si IGBT自主芯片,开发了750V/600A、1200V/500A~800A SiC混合模块(见图3.9b);中科院电工所采用P3/HP1封装型式、复合功能膜电容器和高密度控制板,在600Vdc供电条件下,适配峰值功率85kW驱动电机,功率密度达37kW/L(见图3.9c),开关频率达到20kHz以上,国内首次完成样机开发,达到国际先进水平。

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3.9 我国典型SiC芯片、模块及控制器


国内外整车和零部件企业越来越注重电驱动系统的功能安全设计。2020年前后上市的整车和零部件产品需满足ISO26262功能安全标准,为此我国整车和零部件企业共同研发新一代32位汽车级双核微处理器芯片。基于英飞凌TC275芯片平台,汇川技术、北汽新能源首先通过了功能安全流程认证。上海电驱动基于飞思卡尔MPC5744、上海大郡/精进电动基于TC275已完成功能安全设计,并先后通过了功能安全ISO26262 ASIL D的流程认证。

3.电驱动总成技术进展

将驱动电机、电机控制器、减速器集成为一体化电驱动总成,是进一步提升新能源汽车电驱动总成集成度的重要方向之一。采用一体化电驱动总成既可省去三相交流电缆和接插件,又可大幅度提升系统可靠性。同时,驱动电机与减速器集成的通用模块化产品,可进一步降低电驱动总成的体积和重量,并通过集成化和精细化的匹配来提升总成的NVH水平。

应用于乘用车的电驱动一体化总成已自主研发成功,并在国内多个新能源乘用车上完成了试验验证。上海电驱动、精进电动、中车时代、汇川技术、上海大郡、巨一自动化等均开发了集成电机、控制器和减速器的一体化总成(见图3.10),总成峰值功率为95~150kW,总成输出转矩为3200~3900Nm,总成输出转速为1200~1500rpm。

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3.10 国内典型纯电驱动一体化总成

在高速减速器方面,我国大于12000rpm的技术和产品正在快速追赶国外先进水平。重庆青山、株洲欧格瑞、上海汽车变速器等已开发出最高转速12000rpm的高速减速器(见图3.11a),并实现了与国内驱动电机、电机控制器的一体化集成。上海汽车变速器开发最高转速16000rpm的减速器(见图3.11b),为博世进行配套。

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3.11 国内典型高速减速器

在插电式乘用车机电耦合总成方面,比亚迪汽车、上汽捷能、科力远CHS、精进电动等均推出了可应用于新能源乘用车和商用车的机电耦合动力总成产品(见图3.12),并在国内新能源汽车唐、宋、荣威等车型实现了量产。

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3.12 国内典型电驱动总成

4.轮毂电驱动总成

近年来,以轮毂电动轮总成和轮边电驱动总成为代表的分布式驱动产品发展热度迅速增加。与集中驱动方式相比较,分布式驱动直接为车轮提供动力,其集成度好,能源利用率高,更加符合发展新能源汽车的初衷。但电机散热、更高的可靠性要求、如何更好地与整车性能匹配等是制约其发展的难题。

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3.13 轮毂电动轮总成机构与集成技术

近年来,与轮毂电机和电动轮相关的产业并购增多,国内多家企业通过合资合作推动了分布式驱动产业发展。浙江亚太机电与斯洛文尼亚Elaphe Propulsion公司、浙江万安科技与Protean Electric公司成立合资公司生产轮毂电机和电动轮总成,分别如图3.14a、3.14b所示,期望通过轮毂电机与制动系统联合开发,为乘用车提供轮毂电动轮总成。湖北泰特机电全资收购荷兰e-Traction公司,并在天津投资制造基地,生产客车轮毂电机,电机输出转矩达到6000Nm,峰值功率为182kW,电机质量为500kg,转矩密度达到13.6Nm/kg(见图3.14c)。

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3.14 国外典型轮毂电机


我国部分高校、科研院所、车企加大了对轮毂电机和轮毂电机驱动电动车的研发投入。中国汽车工程研究院与上海电驱动合作,联合开发电动轮总成样机(见图3.15),相同功率和转矩指标的电机重量和尺寸均减轻30%以上。上海电驱动研制的第二代大功率高转矩轮毂电机采用拼快式定子铁心、超短端部绕线和双面水冷结构技术,转矩密度达到20.6Nm/kg,功率密度达到2.1kW/kg,样机应用于奇瑞、上汽纯电动汽车,并实现了良好的动力性能。在商用车领域,深圳比亚迪、宇通客车、安凯客车先后研发并产业化轮边和轮毂电机驱动,在新能源客车应用方面取得了良好的效果。

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3.15 上海电驱动拼块定子与两代高转矩轮毂电机

(三)核心零部件技术发展

2011年,我国成立了“电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟”,联盟以电动汽车电机及其控制系统产业链发展为重点,联合国内优势资源,在电驱动系统高性能硅钢、磁钢、IGBT器件、膜电容器、高速轴承、旋转变压器、接插件等关键材料和关键器件方面推出了一系列国产化产品,并成功实现了国产化替代。

1.汽车级功率模块开发

按照汽车应用工况对功率模块需求,从降低模块热阻方面着手来降低芯片结温,提出了采用直接冷却技术进行功率模块的散热结构设计的方法,即模块铜基板与散热鳍片一体成形,冷却液直接与IGBT模块铜基板的底面接触。采用国产化功率模块封装工艺技术,实现了Pin-fin结构封装工艺,研制出650V/400A Hybrid Pack 1和650V/800A Hybrid Pack 2封装的IGBT功率模块,如图3.16所示。该模块已成功搭载于插电式混合动力客车、纯电动轿车等,模块综合性能与国外产品相当,且价格具有明显的比较优势。

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3.16 功率模块Pin-fin IGBT模块

与电解电容器相比较,采用超薄金属化薄膜蒸镀和安全膜技术的聚丙烯薄膜电容器具有良好的温度特性、可承受反向电压、脉冲电压能力强、安全性高、耐纹波电流能力强、低ESR/ESL以及使用寿命长等特点。课题采用超薄金属化薄膜蒸镀(4μm)技术、安全膜技术以及波浪切边等专用技术,实现了薄膜介质的耐压水平达到350V/μm,使膜电容器具有自愈功能,防止短路失效或者爆炸;同时抗大电流冲击和温度冲击的能力大大加强,额定温度达到105℃。

联盟研制膜电容器及其特性如图3.17所示,膜电容器产品在国内外市场形成规模,占我国新能源汽车市场60%以上。

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3.17 车用膜电容器典型产品及其特性

2.车用电工钢开发

联盟通过试验室研究制定出合适的化学成分和热轧、退火涂层工艺,在宝钢二炼钢、三热轧、五冷轧的APL机组、RCM机组和4#SACL机组成功地试制B30AHV1500和B27AHV1500两个规格的车用电机系统用高性能导磁材料开发的无取向硅钢新产品(见图3.18),产品技术指标如表4所示。该电工钢产品在我国多个新能源汽车和通用、福特、本田、日产等品牌汽车上实现应用,成本与国外同类产品相比较具有明显优势。

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3.18 车用电工钢特性及其应用


3.4 车用无取向硅钢技术指标及达成指标

牌号

厚度(mm)

密度(kg/dm3

铁损P10/400(w/kg)

铁损P15/50(w/kg)

磁感B50(T)

屈服强度(MPa)

B30AHV1500

标准

0.3

7.65

≤15

≤2.30

≥1.65

≥370

实测

13.50

2.0

1.67

405

B27AHV1500

标准

0.27

7.65

≤15

≤2.30

≥1.65

≥370

实测

12.60

1.97

1.66

405

3.车用永磁磁钢

我国在新能源汽车驱动电机永磁磁钢方面重点是磁钢铸片和制粉等共性关键技术,如采用双合金工艺的高性能38UH车用磁钢。车用磁钢永磁合金包含轻稀土和重稀土元素、细化晶粒和抗腐蚀性元素等,这些元素的化学特性和熔点、沸点、饱和蒸汽压等参数差别较大。根据不同的成分配比,采用多种温控系统控制浇铸温度,监控浇铸各阶段的温度,保证速凝工艺的一致性和稳定性,获得了微观结构具有单织构特征的速凝带,如图3.19所示。

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3.19 不同浇铸温度下的铸片截面形貌


同时,车用磁钢要求温度系数低,关键在于在不增加稀贵元素如重稀土、金属钴的情况下,获得低温度系数。采用二级氢破和多级分选技术,优化磁粉粒度分布;采用多相合金工艺使镝进入晶界相,通过热处理扩散进入主相外延层,取代钕的晶位,增强硬磁性,抑制反磁化畴形核;通过低温烧结,制得细晶粒且分布均匀的磁体,实现了对磁体微观组织结构的控制,降低磁体的不可逆损失,改善退磁曲线的方形度。

4.车用旋转变压器

磁阻式旋转变压器具有精度高、线形度好、抗干扰特性好、环境适应性强等特点,非常适合于车辆运用工况,是车用电机位置传感器主流。课题采用多领域的仿真技术对旋变产品进行可靠性分析及性能优化设计;利用电磁原理,基于现有旋变结构,采用CAE仿真技术,分析旋变恒定分量产生缘由,解决旋变精度的分析计算问题;提出创新工艺,改进绕组参数,控制误差范围,提升产品一致性,同时降低产品成本,扩大适用范围;采用新型铁芯材料——自黏性低损耗硅钢片,提高了产品性能,简化了生产工序。

典型车用磁阻式旋转变压器产品如图3.20所示,形成了车用旋转变压器产品200余种,其产品性能完全替代国外产品。通过引进自动绕线设备进行旋变定子生产,采用端部塑封技术提高定子防护等级,采用扣片技术进行旋变转子生产,并具有年产30万套旋变的能力。

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3.20 车用磁阻式旋转变压器产品

5.车用接插件

车用接插件采用高可靠连接器锁紧结构,实现产品的二次防护性锁紧,满足车载环境下振动、冲击要求,具有很高的可靠性;采用高可靠结构接触件,满足高可靠连续载流及短时过载电流冲击等要求,可实现防触电、防误操作、阻燃、使用便利等效果,比较适合在较小空间进行操作的头、座连接,便于整车布线。典型电连接器产品如图3.21所示,与北汽、江淮、奇瑞、上汽、长安、广汽等开展了广泛合作及配套,产品性能与国外同类产品相当。

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3.21 典型车用电连接器产品

6.车用DCDC变换器

在DCDC变换器方面,采用同步整流与磁集成技术,使产品效率提升至最高效率点96%以上,并提升了DCDC变换器的功率密度。其中,深圳欣锐科技的第5代DCDC变换器新产品技术指标达到国际先进水平,并逐步形成规格化、系列化的车用DCDC变换器,如图3.22所示。

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3.22 车用DCDC变换器产品

开发出系列化、规格化、风冷和水冷多种冷却形式、适用于新能源乘用车14V输出产品和新能源商用车27V输出产品的DCDC变换器,产品为国内大多数乘用车和商用车进行配套。

三、国外产品技术发展概况

(一)驱动电机技术进展

近年来,新能源汽车驱动电机本体技术发展主要集中在电机本体技术和机电集成技术两方面。

在电机本体技术方面,进一步提高驱动电机功率密度的技术途径包括如下几个。绕组高密度化:采用高密度绕组或者Hairpin绕组结构来降低绕组发热,提高绕组材料的利用率。热设计与热管理多样化:采用高密度绕组端部冷却技术、油冷技术、油冷和水冷复合冷却技术,提升驱动电机的换热效率。电机高速化:在电驱动总成输出转矩和功率不变约束下,提高驱动电机和减速器最高转速可降低驱动电机转矩需求,从而降低电机体积和重量,提高功率密度水平。沃尔沃与克莱斯勒电机最高转速需求达到14000rpm,大众汽车推出的模块化电驱动平台(MEB平台)电机最高达到16000rpm(见图3.23a)。通用第四代Volt电机采用Hairpin绕组结构(见图3.23b),电装为丰田开发了扁导线电机用于动力总成系统(见图3.23c),采用Hairpin绕组的高速驱动电机,功率密度为3.8~4.5kW/L甚至以上。

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23 典型高速高密度电机及扁导线技术

在驱动电机铁磁材料方面,丰田、通用汽车等企业着力研究混合磁体(含铁氧体等)部分替代钕铁硼材料的可能性,并开展样机验证。低含量重稀土永磁材料已在本田雅阁等新能源汽车上实现批量应用。

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3.24 丰田混合磁体电机

(二)电机控制器技术发展

电力电子集成技术,可有效减小电机控制器系统的重量和体积。提高功率密度,降低制造成本,是电机控制器的重要技术研究方向。电力电子集成技术主要分为3个不同的层次和形式——单片集成、混合集成和系统集成,国外车用电机控制器如丰田Pruis、通用Volt、大陆等大都采用混合集成方案,模块封装与互连、高效散热是电力电子混合集成的核心。

IGBT芯片双面焊接和系统级封装是当前国外电机控制器主流封装形式,如电装、博世、大陆等公司的集成电机控制器功率密度已达到16~25kW/L。在高效散热方面,丰田第四代Pruis、电装根据模块的冷却形式采用双面冷却结构(见图3.25),大陆、博世则采用单面冷却结构。丰田采用了集成Boost电路与双DC/AC结构,通过升高直流电压提升DC/AC部分的输出功率与效率。电力电子封装技术打破了模块封装与控制器集成装配之间界限,采用IGBT定制封装模块有效地提升了电机驱动控制器集成度与功率密度水平。

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3.25 IGBT模块封装及冷却形式

近年来,日本、美国和欧洲的电驱动控制器一直处于领先地位,功率密度已达到17~25kW/L,如图3.26所示。丰田不断提升产品的集成度与功率,将集成控制器产品功率密度从2007年的11.7kW/L提升至2018年的25kW/L。通用、博世、大陆等也推出了集成DC/DC变换器的电力电子集成控制器产品,功率密度均达到15~23kW/L。其中,博世产品主要应用于大众途锐电动汽车;大陆产品应用于奥迪Q5电动汽车。

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3.26 国外典型封装式功率模块和高密度电机控制器

在双电机插电式混动和高功率乘用车应用领域,为持续提升车辆电能转化效率和缩短快充时间,动力电池直流电压从250~450V提升至500~700V。在新型电机控制器拓扑方面,美国橡树岭国家试验室基于双三相半桥拓扑,采用载波移相脉宽调制算法将电容器纹波电流有效值降低55%~70%,将进入电池的纹波电流分量降低70%~90%,将进入电机的纹波电流分量降低60%~80%,有效地改善了电容发热,抑制了电机纹波电流损耗。

在碳化硅控制器开发方面,充分利用碳化硅器件高温、高效和高频特性是实现电机控制器功率密度和效率进一步提升的关键要素。2015年罗姆公司率先开发了采用沟槽栅SiC MOS(碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管),开关损耗较平面栅SiC MOS降低42%;2016年英飞凌推出了1200V/100A SiC MOS的导通电阻降至11mΩ;2017年Wolfspeed推出了900V/150A(10mΩ)SiC MOS芯片,面向电动汽车开始应用。在碳化硅模块封装和全碳化硅控制器方面,双面焊接平面封装结构和高温封装材料应用使模块热阻大幅度降低,600V/100A SiC MOS模块结温可达225℃;日本丰田、日立、电产推出全SiC PCU(碳化硅功率控制单元,见图3.27a),其中日本丰田带载SiC PCU的样车在工况下较带载IGBT PCU损耗降低30%,如图3.27b所示。2017年美国国家能源部投资2000万美元资助21个宽禁带半导体项目;法国Yole公司也预测,2018年后碳化硅器件将开始应用于电动汽车大功率电机驱动和大功率充电领域。

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3.27 国外全SiC电机控制器

特斯拉(Tesla)是全球第一家在产品车型中集成全SiC功率模块(如图3.28所示)的车企。全SiC逆变器由24个SiC功率模块组成,安装在针翅式散热器上,并利用激光焊接工艺将SiC MOSFET与铜母线相连,大大提升了连接的可靠性。

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(三)电驱动总成技术发展

国际电驱动系统集成商推出了一系列应用于乘用车和商用车的驱动总成系统。以大陆、麦格纳、吉凯恩、西门子等为代表的电驱动系统集成商,推出了电力电子与驱动电机及减速器总成。博格华纳、吉凯恩、欧瑞康、格特拉克等国外变速器企业推出了高速电驱动总成(见图3.29a),最高转速达到14000rpm以上。以博世、吉凯恩为代表的企业提出了应用于乘用车的电驱动桥产品(见图3.29b),输出转矩覆盖3000~6000Nm。在电驱动底盘平台方面,大众MEB平台具有较高的集成度(见图29c),输出功率为160~180kW,峰值转速达到16000rpm以上。采尔福推出了应用于商用车的电驱动桥,如图3.29d所示。

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3.29 国外典型电驱动总成及电驱动底盘

在轮毂电动轮总成方面,国外报告了Fraunhofer、Protean、Elpha、ENSTROL等的多种电动轮集成方式,均采用水冷结构,部分样机集成了电力电子控制器模块,具有高转矩密度和集成度,部分产品技术参数如表3.5所示。

3.5 国外典型轮毂电机总成技术参数

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48VBSG集成一体化总成因具有较高的性价比,受到国外多个动力总成集成商的关注,大陆、博世、法雷奥、马瑞利、韩国LG等已经推出了48VBSG样机,包括混合励磁爪极电机、永磁同步电机和交流异步电机等多种形式(见图3.30),冷却方式有水冷和风冷两大类。同时,大陆、博世、法雷奥均具有48V系统集成能力(BSG+电池+DCDC),已经实现了装车测试和小批量试制,据报道,燃油效率提升最高可达12%~15%。

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3.30 国外典型48VBSG电机一体化总成

四、问题和建议

(一)积极推动各种模式合资合作

2019年即将实施的双积分政策和2020年油耗法规限值政策促使我国本土整车企业和合资企业均加快了在新能源汽车产业的布局,驱动电机作为新能源汽车核心关键零部件,我国驱动电机企业将获得更多的发展契机。同时,整车企业将持续加大在新能源汽车驱动电机方面的投入,通过提升自主设计和制造能力或者采用合资合作方式来实现对驱动电机产品的掌控;随着国家放开对合资企业股比限制,更多的国外整车企业、动力总成或驱动电机企业将通过合资合作方式进入中国,我国新能源汽车市场多样化将更加明显,产业和资源的竞争会继续加剧。

建议重点做好补贴退坡策略及政策的延续性,一方面,注重补贴资金的延续和递减的合理性,并注重不同地区的特征和发展差异。同时制定有效的中长期保障措施,降低企业压力,减少市场冲击和波动。另一方面,国家补贴政策由整车向核心零部件转移,核心零部件产业更需要培育和扶持,以更好地保证整个产业链的协同发展。

(二)持续降成本依然是企业面临的主要挑战

国家补贴政策持续退坡,钢材、铜材、稀土等原材料价格出现了较大的波动,这些综合因素使我国主要驱动电机企业的利润均呈现了大幅度降低。如何持续降低产品成本依然是我国驱动电机企业需要解决的主要问题。影响驱动电机及其控制系统成本的因素主要有以下几个方面。

①原材料价格:电机及控制器的材料价格占电机系统总价格的70%以上,其中有以硅钢片、磁钢、IGBT、电容器等占据超过50%的成本比例,因此加快推进原材料和部件的国产化是降低产品价格的主要方式。

②生产成本:通过增加自动化生产设备的投入,提高产量,降低产品批量价格,成本降价空间可以达到8%~10%。

③提高产品质量和一致性,降低售后服务与维修费用,成本降低可以达到5%~7%。

对于电驱动研发与生产企业,提出三个方面的建议。一是通过持续技术攻关与工艺突破,提升原材料利用率和产品技术水平,降低电机及控制器材料成本。二是加快我国自主材料和器件应用验证,特别是在功率半导体领域,营造一个鼓励国产IGBT器件制造商自主开发汽车用产品的环境,呼吁我国整车企业给多内功率器件更多装车验证和示范应用机会,设立机制鼓励整车厂指导并为国产IGBT的应用创造条件。同时,通过加快验证和技术迭代,增强我国电驱动系统的抗风险和自主创新能力。三是通过产品的平台化和通用化,提升单个产品的产能,降低制造和管理成本。针对细分市场和产品,持续增加研发和制造投资,开发有竞争优势、高性价比产品。


第四章 智能座舱子行业发展


智能汽车兴起,“智能座舱”概念也随之成为汽车行业新宠。近期的车展和CES展会上,主机厂、零部件供应商、半导体厂家都纷纷推出了智能驾驶舱方案或新技术,获得众多消费者关注。本文重点分析智能座舱行业发展现状、产品和技术现状及趋势,详细阐述国内外核心技术差异等内容,并结合现阶段行业发展的问题提出建议。

一、行业发展概况

随着智能汽车的发展,除了车联网、自动驾驶外,智能座舱也逐渐成为关注热点。虽然业内对智能座舱尚无明确定义,但从广义上来说,智能座舱包括液晶仪表、车载信息娱乐系统IVI、车联网,以及人机交互系统等,座舱电子功能丰富,具备支持语音识别、手势识别、高清显示、主动安全报警、实时导航、在线信息娱乐、紧急救援等功能和服务,而随着更多新功能的加入,座舱电子设备成本及复杂性也在不断地增加。

目前全球车载信息娱乐系统市场竞争格局相对分散,哈曼、阿尔派、博世、三菱、电装等市占率排名相对靠前,具备一定的先发优势。近年来,国内企业逐步转型,走出一条后装向前装渗透的路径,具备技术创新能力更强、响应速度更快、生产成本更低等天然优势,如以德赛西威、华阳、航盛为代表的企业,国内厂商有望逐步实现进口替代。具体到智能座舱领域相关产品,首次在前装市场上出现的是德赛西威为海马S5车型搭载的安卓导航主机;之后上汽斑马为荣威RX5开发的“斑马系统”,脱离了安卓操作系统,重新构建的基于汽车使用场景的开放式系统和应用生态圈,包含导航、音乐、在线支付甚至是无人机控制等功能;传统整车厂及其一级供应商(Tire 1)注重“域控制器”(Domain Controller)的发展,2018年德国宝马公司率先将原来各自独立的空调控制器、车身控制单元、无钥匙进入/启动系统集成在一起,构成车身域控制器。

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4.1 2018年全球汽车电子娱乐多媒体供应商占比情况

座舱电子从高端车型向中低端车型的渗透正在加速,并逐渐进入大众化普及阶段。根据IHS Markit Automotive Display Market Tracker发布的2018年汽车用显示器面板出货情况:2018年汽车用显示器面板出货达161.5百万片,全年较2017年增长9.4%,其中中控显示面板仍为最大应用市场,出货量为78.3百万片,仪表板显示面板为60.8百万片,其他应用为22.4百万片。智能座舱中全液晶仪表盘、HUD等功能的渗透率较低,在豪华车和新能源汽车中的渗透率在5%左右,但处于加速发展态势,预计2020年渗透率能达到20%。新能源汽车的快速发展和ADAS的加速渗透为座舱电子发展提供了良好契机。德赛西威预测2021年有望出现匹配L3自动驾驶的智能驾驶舱1.1版本;2024年整个驾驶舱域控制产品会普及到所有的乘用车。

表1 相关功能的渗透率对比

单位:%

相关功能

2017年渗透率

2020年渗透率

中控液晶屏

70

90

液晶仪表

5

30

HUD

4

10

车联网模块

15

30

二、产品技术发展概况

2018年4月的北京车展上,众多国内外整车制造商展示了它们对未来的展望。如何能让汽车成为万物互联的一个节点,在驾驶舱这里体现得淋漓尽致,消费者可以通过在舱内的触摸屏,甚至是全息投影屏上触发模拟家里的咖啡机、电风扇等家电,体验未来生活的便利。而汽车厂家和供应商关注和讨论更多的是AR-HUD的落地,多模态技术在驾驶舱内的应用场景等。

宣导“以人为本,体验优先”产品理念的造车新势力陆续发布了各自的新能源车型,如车和家的理想One、小鹏的G3、天际的EM-7等。这些新车无一不给市场传递着未来、高科技的气息,特别是在驾驶舱设计上:车内的显示屏多(理想One共计4块屏,天际EM-7共计5块屏);屏幕尺寸大(小鹏G3中控屏15.6寸);在显示屏的UⅠ/UⅩ设计上与传统车截然不同,在大尺寸TFT仪表的UⅠ设计上尤为明显。传统整车制造商倾向于延续自己品牌的调性,强调自己的传承,其仪表UⅠ是在传统表盘造型的基础上设计完成的,左右分别是转速表、时速表,中间区域用作多功能显示。例如路虎星脉虽采用了三块TFT屏幕,但屏幕的布局延续了传统路虎作风,仪表、导航和空调控制上的传统位置改变不大。相对而言,新势力造车的仪表UⅠ基本上都没有传统的表盘设计,而是采用数字显示的方式。新势力造车和传统整车制造商在整个驾驶舱方案及主流芯片选择上也不一样:新势力更倾向于高通820A的方案,而传统车厂倾向于瑞萨、得州仪器、恩惠浦等传统汽车电子芯片厂。

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4.2 奔驰S级仪表造型

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4.3 理想One仪表造型


(一)SOC技术

SOC(System Of Chip)是驾驶舱产品的大脑,为驾驶舱产品的软硬分离提供了技术条件。

SOC的供应商在当前基本上可以被分成两个流派:以瑞萨电子、得州仪器、恩惠浦为代表的传统汽车电子芯片厂商;以高通、英伟达、英特尔为代表的消费类电子厂商进入汽车电子行业。从车型配套看,日系客户倾向于瑞萨电子,欧美客户倾向于恩惠浦、得州仪器。从市场竞争来看,做消费类电子的芯片厂商产品迭代周期更短,且消费类电子有足够多的量来分摊高昂的研发成本,市场优势更为明显。而传统汽车电子芯片商,因迭代周期长、用量小导致电子芯片的领先性不高,很难在竞争中立于不败之地。对于传统车厂来说,由于其体系庞大的惯性,很难迅速转头,所以短期内仍然会以传统汽车电子芯片商的技术路线图为主。其中部分传统车厂在产品策划阶段即瞄准高通顶级车规级芯片。新势力造车更是一边倒地选择高通820A。820A是高通面向汽车行业推出的第二代车规级SOC,其单价高昂,硬件集成的成本高,而且820A芯片的复杂度也对传统一级供应商提出更大挑战!

无论是从摩尔定律,还是从长远的产品趋势来看,一机推多屏必然会是市场的主流。整车制造商越来越清楚地看到这个趋势,所以在谈未来智能驾驶舱产品时,更为关注未来SOC的产品路线图。由于智能驾驶舱产品的复杂性,产品项目的研发费用突破千万级,车厂、一级供应商对于SOC厂家的选择,越来越谨慎,市场上中小器件厂商的生存空间被进一步打压。

(二)AR-HUD技术

相对于前两年热门的HUD,2018年最火的关键词之一是AR-HUD,即增强现实型抬头显示系统。AR-HUD的优点在于,将导航路线选择投射在前挡风玻璃上,并可精确到车道级,用户体验大大提升。各种初创公司、大公司的AR-HUD产品介绍和演示样件充斥各大论坛、展会和媒体见面会。整车厂也纷纷将该品类的产品需求纳入智能驾驶舱的报价单中,即便没有实际可量产的产品,但需要预留相关接口的功能定义。

AR-HUD产品一直没有真正地进入量产,主要是因为以下技术难题难以攻克。

1.物理空间上的限制

相对于普通的HUD,AR-HUD增加了一套投影系统,这使产品的体积大幅增大。2018年面世的大部分AR-HUD的安装款需要9升,个别方案商能够做到7升。然而汽车驾驶舱和发动机舱的零部件和线束较多,即便是7升的安装空间预留也是件非常困难的事情,另外2套投影系统在同时工作时产生的发热量也是很可怕的。因此,车厂即便下决心预留出7~9升的空间,但基于目前5000元以上的单价,也只有顶配车型选装整套产品的可能性较大。

2.ADAS级别的导航需求

除了投影系统的复杂性,导航也需要额外投入。目前整车上配备的导航,经常会将本车的定位漂移到对面车道上,也无法分辨本车是在主道上还是在辅道上,导航的精度不足以支持AR-HUD清楚显示车道的要求。“高精度地图与定位”是支持自动驾驶技术落地的必要条件,而这个级别的地图精度又大大高过AR-HUD的需求,如果选择从上向下兼容,会大大提高系统的硬件负荷。AR-HUD系统的复杂程度绝不是当前导航,甚或智能驾驶舱产品的复杂程度能够比拟的。AR-HUD所需要的地图精度,是介于当前导航地图和自动驾驶高精地图的一个状态,虽然有图商可以提供,但整车使用场景单一,成本居高不下。

以上两个难题在2018年均没有实现实质性的突破,导致新上市车型虽有HUD配置,但均是传统的宽视角HUD,而不是AR-HUD。

(三)多操作系统技术

2013年,保时捷卡宴驾驶舱采用了同构式操作系统支持一机推多屏的方案,这属于第一代多操作系统(Hypervisor)解决方案。目前的多操作系统方案属于第二代解决方案,异构式操作系统,可以同时支持至少两个的操作系统。

多操作系统技术是多机联网时应对不同PC操作系统的适应性技术,这项技术在整车上的应用是因为没有针对汽车电子开发的专用操作系统。最初的汽车内电子控制模块是分布式的,相互之间通过总线传输一些简单的信号信息。随着域控制器、软硬分离等技术的出现,车内不同功能模块、软硬件之间的交互与沟通成了一个刚性问题。在智能驾驶舱系统中,全液晶仪表的功能安全等级要求是ISO 26262 ASIL B,中控娱乐信息系统的功能安全等级是ISO 26262 ASIL A,而高级辅助驾驶系统的安全等级要求为ISO 26262 ASIL D。既要满足整车功能安全的要求,又需要整车拥抱互联网,接纳开源系统下的互联网资源,这就需要多操作系统在车内的应用。

目前,汽车行业底层操作系统供应商主要有3家:BlackBerry QNX,微软的Windows CE和免费开源系统Linux。诞生于1980年的QNX系统是由加拿大Quantum Software Systems公司开发的分布式实时操作系统,它采用了独特的微内核结构,有着实时、稳定、可靠的优点,且运行速度相较Linux等大型操作系统来说要更快,是业界公认的X86平台上最好的嵌入式实时操作系统之一。全球有超过1.2亿辆汽车采用BlackBerry QNX的技术,全球前十家OEM厂商中有九家已成为BlackBerry QNX的客户,像常见的通用MyLink系统、FCA的Uconnect系统、现代BlueLink系统的底层系统都是基于BlackBerry QNX。我国国内大部分整车制造商也要求使用BlackBerry QNX加上谷歌的安卓系统,将安全等级在ASILB的功能跑在QNX的操作系统里,将互联网资源运行在安卓系统内。Linux作为免费开源系统,可以满足众多个性化的定制需求,但在汽车行业,一个系统最为重要的特性并不是功能和个性,而是安全和稳定。要想把Linux变得更安全,需要把管理权限、控制权限进行集中,这样一来系统则会变得更加复杂,内存需求更大。Linux系统的应用集中在部分整车厂的高级辅助驾驶系统。微软的Windows CE是一个抢先式多任务并具有强大通信能力的32位的嵌入式操作系统,良好的图形用户界面提供基本的绘图引擎、窗口管理、界面的事件机制等。将Window CE操作系统嵌入车载电脑系统中,使系统中人机界面实现简单,而且直观,方便驾驶员与汽车之间进行信息的交互。

作为运行多操作系统的算力支持,SOC等芯片的性能要求较高,目前高通820A、瑞萨的R-Car H3系列的芯片算力都可支持。国内除了传统一级供应商的支持外,武汉光廷与中科创达、诚迈科技等设计公司也可以支持从平台到多操作系统的方案开发。从2018年整车厂启动的驾驶舱级产品项目来看,多操作系统已成为需求中的必须选项。未来,面向汽车电子操作系统的AGL(车规级Linux)、Android Automotive,会联合整车厂和一级供应商逐步进入车内,并有望用一套系统满足软件管理硬件的需求。

(四)智能驾驶舱方案

纵观最近的车展和CES展会,不难发现,智能驾驶舱比无人驾驶更热闹,主机厂、零部件供应商、半导体厂家都推出了智能驾驶舱方案或新技术。

大众途锐的数字化驾驶舱Innovision Cockpit。新途锐的通信和娱乐系统操作几乎不需要任何传统按键或开关,是在三大块显示屏上完成的,即15英寸曲面显示屏的Discover Premium信息娱乐系统、12英寸的可自定义式全液晶仪表和217mm×88mm的HUD抬头显示。相比传统车载互联系统,数字化驾驶舱Innovision Cockpit拥有更广泛的功能拓展能力、更全面与快捷的信息交互能力、更安全与便捷的人机交互逻辑。

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4.4 新途锐数字化驾驶舱

佛吉亚的未来座舱搭载了通用型架构和智能系统,可以为不同的驾驶模式提供安全、舒适、个性化的用户体验。技术亮点包括如下几个。①座舱智能化平台(CIP),佛吉亚与埃森哲合作开发,可以实现车内电子系统、智能界面、显示器和人机交互系统无缝整合的电子系统。依托人工智能技术,CIP能够不断学习,通过嵌入仪表板中的摄像头和遍布在座舱中的传感器来收集分析如语音指令、手势和触控等的信息。②多样化座椅骨架结构(AVS),由佛吉亚与采埃孚携手共创,可为前后排座椅的所有位置提供安全保障,满足驾乘者在新使用场景下的需求,例如,在座舱内聚会、工作、放松、睡眠。③声控式座舱,应用派诺特汽车的多平台系统,可为驾驶员和乘客提供个性化的语音助手体验,以实现信息娱乐、导航及调整座椅模式等功能的声控管理,保证无缝连接与驾乘舒适性。④沉浸式声音体验,整合了创新智能声学表面技术和高级软件运算法则,无须和扬声器连接,即可为量产车型提供独特的沉浸式声音体验。

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4.5 佛吉亚未来座舱

哈曼的智能座舱解决方案。哈曼新设智能驾驶舱平台有标准和高级两种配置,可把仪表盘和中控台通过语音、触觉反馈、实体旋钮和方向盘控制键集成在中央显示屏上,显示所有关键的车辆信息和特性。可以进行不同人机界面之间多模态的互动,定制设置HAVC(采暖通风与空调)、媒体和用户。哈曼入门级智能座舱解决方案简化了车载显示布局,以直观连贯的方式呈现关键和辅助信息。这款集成了安卓Cartridge的哈曼高级智能座舱(Premium Digital Cockpit)和计算平台为其提供了端到端的一揽子解决方案,无缝集成车辆的仪表、信息娱乐系统和安全功能。哈曼的这一解决方案融合了清晰、生动的QLED和OLED显示技术,具备驾驶员面部识别功能,支持增强现实功能的电子后视镜环视和情境导航,以及基于云平台储存、用于个性化体验的配置。此外,哈曼智能座舱方案可以和其开发的多种传感技术无缝配合,推动了更多配备高级驾驶辅助系统的车辆问世。

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4.6 哈曼高级智能座舱

三、国内外技术差距分析

1.软硬件

国内外的整车制造商和一级供应商,在驾驶舱硬件部分的差距主要体现在对未来车型平台的产品路线图规划上,这种差距也在逐渐缩小。以下将以两个关键性的技术为例来描绘:一个是域控制器,另一个是软硬分离。

车载芯片SOC领域,无疑是国外技术占有绝对领先地位,从顶端的高通、英伟达、英特尔到中端的得州仪器、瑞萨、恩惠普,再到低端的MTK,无不是欧美厂商的天下。中国大陆唯一具有品牌影响力的是全志芯片,但其主力市场为后装市场。在SOC领域,越来越多的整车制造商会直接和芯片厂商对话,来规划自己的驾驶舱产品路线图。国际上顶级的汽车电子供应商,也纷纷根据客户的路线图和自己的技术规划,来制定驾驶舱产品的路线图,比如伟世通电子的Smart Core。这部分产品路线图的规划,不仅包含了对芯片算力的理解,还包含了对未来整车电器架构的理解,对整车厂的帮助与影响很大。而这个路线图的背后是伟世通本身多年的技术积累和与关键客户的关系积累。反观国内的汽车电子供应商,无论是从自身技术累积的角度,还是从与整车制造商战略合作的角度来看,均无法与国际厂商相提并论。国内汽车电子供应商大多只能被动地接受芯片厂商的规划,甚至是国外车厂的产品规划。

国外的汽车电子巨头,比如,电装、德尔福、伟世通、马瑞利、法雷奥等,产品线均非常丰富,这为域控制的集成打下了坚实的技术基础。无论是车身电子还是娱乐多媒体系统,比单一的产品供应商更有优势。国内的汽车电子供应商品类过于分散,能够同时拥有多条产品线的厂商凤毛麟角。特别是当产品的主芯片从MCU升级到SOC之后,很多国内的电子厂商缺乏积累,导致产品力剧烈下降。在过去的几年,汽车电子行业已经经历了一次产业淘汰,而域控制器概念的横空出世,会再次淘汰一批国内的汽车电子供应商,形成马太效应。在汽车电子中较早接触SOC的娱乐多媒体供应商或将抢得先机,率先从驾驶舱传统汽车电子中脱颖而出。德赛西威、华阳、深圳航盛等企业,也借助这股东风,将产品线拓展到仪表等需要SOC支持的驾驶舱产品线。

另外,国内还有部分从软件设计延展到汽车电子的供应商,比如,东软、科大讯飞、博泰等。这部分供应商普遍是从配合一级供应商发展成为一级供应商,软件能力较强但硬件能力偏弱,在整个行业的软硬分离背景下,或许更容易找到自己的市场价值与定位。相对于国外同行业,国内偏软的一级供应商较少,这就导致国内在应对汽车产品的软硬分离挑战时,实力偏弱。国外的软件供应商通常与整车厂有较为紧密的关系与战略合作。而在国内,单独的软件供应商很难成为一级供应商,产品销售若没有硬件做载体也会很尴尬。

从供应商资源的维度来看,国内外的软硬分离差距较大。早在控制器基于嵌入式系统的年代,国外的汽车行业就开始出现软硬分离的趋势,有专门的软件公司负责嵌入式软件的开发,甚至很多强势的车厂通过指定供应商、选用关键MCU来实现软件应用的开发。而国内汽车行业一直不太重视软件这种基于服务性质产品的价值,加之国内软件行业直到互联网模式更新到Web2.0时代才有所改观,导致国内软件发展不利。在过去的十多年里,汽车行业的软件一直是硬件的附属品。例如,在汽车电子的报价单中,很难单独体现软件的价值。物料清单中包含电子料、机械料,但没有软件“料”。软件的价值更多的是和机械工程师、电子工程师、测试工程师一起体现。在国内软件发展的大环境下,单独成立基于汽车电子行业的软件公司是件非常有风险的事情。即便是科大讯飞、东软等公司,也是在其他行业取得了成功并站稳脚跟后,逐步将业务拓展到汽车行业的。

汽车行业Web2.0的来临给国内供应商带来了新的希望,但需面临的现实问题是车机的用户量太小和产品无法盈利。据公安部统计,2018年全国新注册登记机动车3172万辆,汽车保有量约为2.4亿辆。相比于手机的保有量和产品迭代周期,汽车用智能驾驶舱的产品发展任重道远。2018年,上汽集团郝飞出任斑马智行公司总经理时宣称斑马系统装车量已逾60万台,即便考虑后装市场上的安卓导航,使用互联网资源的车型保有量不会超过800万台。而且斑马系统并非免费的,整车授权费约为每台400元。对互联网企业而言,车机Web2.0时代还远没有来临,行业的发展依旧需要大量的Web1.0的软件公司,为国内大小车厂提供软件服务,支撑未来的软硬件分离趋势。

2.显示屏

随着智能手机行业的蓬勃发展,国内的显示屏技术逐渐成为全球市场上的新生力量,而国际上的传统势力却在走下坡路,如夏普和东芝分别出售了显示屏业务,目前能在显示屏行业与中国大陆一较高下的只有中国台湾和韩国。2016年,韩国显示屏巨头三星和LG调转产品策略,将全部精力集中在OLED显示屏上,逐步关停传统液晶显示屏生产线。而这些生产线设备后来又逐渐流入国内市场,拉低了行业的入行门槛。这一大趋势使显示屏在国内汽车行业的普及上大为受益,车载显示屏的价格得以降低,品质得以提升。

早期国外品牌推出第一代液晶仪表时,散热对显示屏影响巨大,为了保证显示屏处在合适的温度范围内,产品背后需要加装主动降温系统。而现在随着显示屏参数指标的提升,显示屏背后只要设计好散热面积足够的被动器件就可以保证产品的正常使用。这也使行业更容易和愿意采用液晶屏显示。以车载仪表为例,国外很多品牌在其新车型规划上,高配选择12.3寸TFT仪表(FPC),低配3.5寸TFT+两物理表针的方案;而国内品牌低配起步就是7寸TFT+物理表针,甚至就只用7寸TFT,不用规划物理表针了。2016年德国奔驰E级轿车投向市场,消费者和行业无不为其双12.3寸屏的驾驶舱产品所折服,成为行业的一个新标杆。之后国内很多车厂将双12.3寸屏作为其高端车型的高端配置,这一配置在2018年纷纷涌现在市场的量产产品上。

我国汽车行业中采用触摸屏的车型配装从2017年的45%上升到2018年的60%;而这一趋势会在未来的几年继续加剧增长。一方面,接受并喜欢车内大屏的用户越来越多,另一方面,因为国内的产业链很发达,相较于国外的显示屏成本低很多。在市场和车厂需求的巨大拉动下,国内显示屏的技术基本与国际同步,甚至在部分领域更加突出,如LTPS、In-cell、Local Dimmer等技术的产品展示样件已经摆在2018年整车厂的桌面上,按照国内整车开发速度,2019年底有望量产。

3.人机交互

当汽车行业从功能时代逐步转向智能时代时,“以人为本”也逐渐从口号转向真实。当各种可以触摸的显示屏填满驾驶舱的中控台台时,如何以人为本或为一个需要认真考虑的技术专题。

“人机交互”(Human Computer Interaction,HCI)技术是随着PC产品的发展而发展的,最著名的一个里程碑便是操作系统从DOS升级为Windows系统,将交互界面从命令交互系统变更为图形操作系统。在智能手机时代,人机交互设计将手机操作变得简单化和大众化。而在汽车行业,大多数产品还处在“人机界面”(Human Machine Interface,HMI)设计的阶段。HMI的设计背景是以硬交互为前提的,举个简单的例子:车内控制器在采用硬交互(即交互方式为物理按钮、旋钮、拨杆、踏板等方式)时,功能和硬交互的通道是一一对应的。硬交互的优点是准确和效率高,缺点是可扩展能力很差,产品“出厂即巅峰”,基于车内仪表台的空间,按照硬交互方式的功能拓展会变得越来越难。时至今日,整车厂都意识到硬交互已经走到了尽头。面对近乎无限的互联网资源,软交互才是真正的解决之道。

然而,软交互的触摸屏并不意味着降低了用户的知识负担和学习难度。“车机导航不如手机导航好用”是消费者抱怨最多的问题,这也令无数汽车电子行业从业者感到伤心。为什么“不好用”,问题不是出在硬件的参数性能上,而是出在用旧的方法论(人机界面设计)来解决新的问题上。以往的工程思维是:努力完成功能实现,这是首要任务;所以产品的使用逻辑是按照工程师的思维逻辑,而不是按照普通消费者的思维逻辑来设计的。另外,比如车内仪表的报警标识,说明书中列举的64个报警标识需要用户背诵吗?如果不背诵的话,出现时用户一定会一脸茫然。行业唯一能做的是制定国家标准、行业标准来统一标识,降低客户的学习成本。

相对于传统的方法论,人机交互理论提倡要有专门的用户研究、用户体验师、交互设计师,强调产品在设计之初就考虑到消费者在使用时可能遇到的问题,选择用户最熟悉的行为方式来解决问题。根据人机交互理论的内容,产品的功能不应该来自产品平台所能实现的功能;而是应该来自目标客户在其使用场景下遇到的痛点,在解决用户痛点所需要的功能基础上,来选择产品平台。这对于以往工程思维无疑是一场颠覆!例如,以往汽车产品细分为乘用车、商用车;乘用车又可以细分成轿车、SUV和MPV,这就是按照车能实现的功能分类,而非以客户使用的场景分类。传统汽车行业并没有应用此理论,而新势力造车在驾驶舱的交互设计上应用了此理论。2018年北京车展上对奔驰S级和蔚来ES8的驾驶舱UI设计对比可发现,奔驰的UI设计仍是拟物化的设计思路,追求光影变化和3D效果,而蔚来的UI设计是典型扁平化的设计思路,追求简洁高效。小鹏G3、天际EM-7、车和家理想One无不采用扁平化的设计理念,将以用户为中心的人机交互理念体现出来。让消费者找到了使用智能手机的感觉。

相对于智能手机,驾驶舱里的交互设计会更为复杂,使用场景也各不相同。目前,驾驶舱交互设计是一项非常重要的但还很不成熟的技术。很多国内知名大学都在进一步研究车内交互的理论,国内很多主机厂已经开始重视整车交互设计的工作,成立了专门的科室或者寻找第三方资源来合作。随着车内大屏TFT占据整个驾驶舱,舱内设计通过物理造型的改变来营造品牌特性的路会越来越窄,就如同硬交互的按键旋钮一般,只会越来越少。未来能够体现品牌调性的会是TFT屏里的交互设计,不同的交互理念,会产生不同的解决方案。

从技术发展的角度来说,语音、手势、触摸等多模态的手段可以完成一个任务的交互,而交互设计要研究的是什么手段在特定场景下才是最优的。举个例子,在车内开关玻璃窗,是可以通过语音完成的,但是升降多少就需要多次语音确认,这反倒影响了交互体验,在这个层面上,语音交互并不适用。另外,采用ToF(Time of Flight)传感器所能达到的精度,可以实现很多种手势,甚至是手势组合;但过多的手势定义,实际上会大大增加用户的学习使用成本,这时好的交互设计恰恰是克制地选用技术手段,而不是滥用技术手段。因为机器的运算速度配合现有的传感器技术已经远远超过人类本身的感知决策速度,如何降低机器带给人类的信息量和速度,以保证人类能够接受,成为未来的交互设计研究方向。当5G时代、L3自动驾驶、V2X技术得以应用时,驾驶舱承担的更多的是车与外界的交互界面,而不只是当前人和车的交互界面,交互技术的应用范围也会从车内车与人,拓展到车与车、车与交通管理、车与城市管理的范畴。

4.车联网

国内的智能车联网概念备受关注,不少汽车厂家在车展上展出自己的车联网系统,IT和电信企业也纷纷涉足该领域,各种智能汽车的样车也前赴后继地上镜亮相。相对而言,国际汽车技术巨头及工程师们对智能车联网发展的认识却更为谨慎和冷静,在SAE汽车技术年会上探讨的焦点是智能车联网所面临的各种严峻问题,更关心的是如何解决车与车及车与系统的连接,如何提高汽车的安全性,如何降低能耗等。

国内外对待智能车联网趋势形成鲜明对照的原因在于:首先,国内互联网市场竞争激烈,智能汽车无疑是最有想象空间的品类;其次,国内的很多造车新势力本身就是互联网企业成功创业者再次转型,比如,小鹏汽车的何小鹏、理想制造的李想等;最后,国内新能源汽车的快速发展带动车联网的发展,国外市场更多的是从节能环保的政策导线来引导市场需求,即便是欧洲很多国家已经出台了内燃机汽车上市的最后日期,但汽车行业并没有出现新生力量,所以欧洲的车企还是在按照自己的节奏,有条不紊地推进自己的新能源车计划。在北美市场,特斯拉无疑是最耀眼的造车新势力,所以特斯拉的驾驶舱也是史无前例的夸张,2018年Model 3上市,再次颠覆大家对驾驶舱的看法。而特斯拉不断通过OTA升级来提升汽车性能、增加自动驾驶功能的做法,更是让广大消费者看到了智能汽车未来的工作方式:“出厂不再是巅峰,后面会不断迭代升级。”因此特斯拉是国内众多造车新势力眼中的标杆!它们的理念接近,做法相似。而国内传统车商的标杆仍然是欧洲的奔驰、宝马和奥迪。日本市场相对保守,既没有特斯拉这样的新势力,也没有完全认可纯电动车的产品方向,所以驾驶舱的设计并没有出现特别大的变化,甚至车联网也乏善可陈。

四、问题和建议

1.整车厂商与营运商之间缺乏成功且有效的商业运营模式

随着智能驾驶舱理念的提出,车联网业务逐步进入整车制造的价值链中。相较于过去,车联网业务除了需要加入前期产品设计开发的工作之外,还需要负责整车销售之后的运营工作。因售后运营的部分工作和用户使用数据强相关,很多整车厂并不乐意将此项工作完全交出,而是成立专门的车联网业务部门,对任务加工处理后或数据脱敏后再发给车联网供应商。这种合作方式有利于保护用户数据,但整车厂投入的人力、物力、财力较大,只有实力较强的整车厂才能支撑。就目前车联网业务的运行情况来看,还未真正找到盈利模式,属于典型的“赔本赚吆喝”阶段。

供应商和整车厂商积极整合内部资源,调整组织架构,适应未来的产品规划与开发模式。早在2017年,德尔福将其内部动力总成业务部门剥离,成立专注于汽车电子与自动驾驶的安波福公司。2018年7月,德国大陆集团决定将在全新的“大陆集团”主品牌下创建控股结构,并由三个业务领域支持,汇报结构和新名称将从2020年起开始使用。这一控股结构的改变和到2019年初将动力总成独立成为一个拥有新公司名称和新管理层的独立法人实体需要大陆集团监事会批准,部分IPO预计将于2019年中发行。

除了内部整合,随着产品复杂度的提高,Tier1和整车制造商都在外部寻找联盟,甚至是以整合对手的方式来降低研发投入,增强本身能力。2018年受业内关注的案例来自弗吉亚整合日本歌乐、法国Parrot、中国好帮手汽车电子公司,一跃从车身内饰件供应商变成汽车电子供应商,日本康奈可吞下意大利的马瑞利公司。

从电子电气供应商与整车厂的内部整合就可以看出:未来的合作模式会发生较大的变化,利润分配也会重新调整。特别是基于后端还无法挣钱的车联网业务,业内还是要老老实实地回到互联网定义的Web1.0时代。这个问题对于国内品牌的车联网供应商尤为严重。所以未来3~5年至关重要,从Tier1到Tier 0.5再到整车制造商的分工定位会被重新定义;而影响这个定义的重要力量来自互联网和整车制造商。比较好的模式是车联网供应商找到了自己的盈利模式,无论是2B还是2C;但最好不要靠整车厂付费。这样便于行业尽快进入Web2.0时代,智能驾驶舱的蓝海就会快速打开,强力助推国内的汽车市场走出低谷,重新进入上升周期。

2.交互设计因终端不同存在较大差异

国内智能驾驶舱行业正在经历一个史无前例的机会:车内驾驶舱的交互设计。“史无前例”的原因在于之前车内所用到的技术基本上都是由欧美日汽车行业引领的,技术受主观因素影响小且产品可直接转移到国内市场,例如,总线技术、开发流程、功能安全等。而交互设计技术是面向最终用户的,由于不同市场的最终用户差异很大,即使同样的技术背景应用在不同市场上时,最终产生的交互设计也会大相径庭。同一个品牌的交互设计要基于不同市场的消费者习惯与偏好进行重新设计,否则有可能收到目标市场消费者的反弹。

目前行业内也经常举办关于智能驾驶舱交互设计的论坛、峰会等,但都以大学院校、车厂的前期研究部门为主;涉猎的内容不深。期望未来行业能有组织、有目标地将国内的设计资源统筹起来,真正将学术研究应用到产品项目中,形成国内的标准或行业规范。在这项技术上,我们自然而然地与欧美日市场同时起步,并没有什么差距;甚至得益于国内移动互联网的蓬勃发展,我们的设计资源会优于欧洲、日本。

3.芯片危机

2018年中美贸易冲突不断,芯片安全将来有可能威胁到汽车行业。如前文所提到的,在车载SOC领域,高通、英伟达、英特尔、得州仪器甚至是欧洲的恩惠浦(SOC技术主要来自美国飞思卡尔)均可能被美国政府找理由给中国市场断供。可以设想,贸易摩擦升级后,完全依赖进口的汽车芯片将是中国汽车产业身边的一个定时炸弹。

发展芯片产业需要政府系统性地引导和扶持,尤其在芯片研发制造上要靠国家更多的支持。芯片需要自主创新,但企业的投资风险太大,自主芯片产业破局绝非一家公司能够承担,需要国家大力支持,产业链上下游配合,多家公司分工协同。建议国内企业通过创新的方式来实现弯道超车,这里的创新不仅是技术创新,也包括方式创新、模式创新。国内系统应用厂商应该尝试和国内芯片企业合作。

此外,资本方应成为芯片企业和应用企业的一个桥梁,能够推动双方的合作,让新型应用市场成为IC企业发展的推动力。最终创建资本、芯片和应用企业三方合作的可持续发展模式。


第五章 离合器子行业发展


在自动化、电动化、智能化日益凸显的趋势下,我国的汽车工业正在经历第三次造车浪潮,这一浪潮不仅席卷中国汽车产业,作为汽车传动系统核心零部件的离合器行业也面临着严峻的挑战。目前离合器行业企业均以手动挡(MT)干式离合器产品为主,但是相关数据表明,乘用车手动挡配套数量正以每年同比降低10%的速度快速下降(2018年度中汽协产销数据统计,乘用车手动挡比例同比下降11%,产销总数下降46%),商用车方面,目前尽管手动挡比例高达92%,但电动化快速影响下会使手动比例快速下降,离合器行业再次站在新的历史起点上,进入新一轮发展期。本文结合汽车工业发展趋势以及国内离合器相关企业的发展路径,深入剖析离合器行业的发展现状与趋势,详细阐述离合器行业中新技术、新产品的研发情况及市场布局等,总结行业发展中存在的问题,并给出相关建议。

一、行业发展概况

离合器行业随着中国汽车工业的发展取得了长足的进步。中国汽车离合器制造起源于20世纪30年代,当时在仅有的几家小作坊式汽车修配厂里制造离合器零件。到50年代中期,一汽、南汽、上汽、二汽等相继成立,离合器在车企的专业化生产工段、车间或工厂批量生产,标志着真正意义上离合器制造的开始。到70年代,中国离合器研究、教育、设计、制造的专业队伍初步形成。此后,由于汽车产量和保有量的逐年增加,国内多地建立了离合器专业制造厂,离合器行业初具规模。改革开放以后,围绕“六车一机”国产化,国家重点支持一汽东光离合器厂、上海离合器厂、南汽离合器厂、黄石离合器厂分别从英国AP公司、德国F·S公司、美国BW公司、法国法雷奥公司引进具有当代水平的膜片弹簧离合器产品及制造技术,带动了离合器行业的快速发展。国内通过产、学、研相结合,实现了螺旋弹簧离合器向膜片弹簧离合器的换代,行业的规模和水平都获得了提高。

随着改革开放深入以及中国汽车工业的快速发展,离合器行业的格局发生了较大变化。跨国集团进入国内,率先与国营离合器企业合资(如上海离合器厂与SACHS合资成立的上海萨克斯动力总成部件系统有限公司、南京离合器厂与VLAEO合资成立的南京VLAEO离合器厂),各地民营离合器开始快速崛起。同时,商用车离合器市场、乘用车离合器市场格局发生变化:外资、合资以及新兴民营企业以乘用车市场为主,一汽、黄石等依托整车厂,国营离合器厂逐步转为以商用车市场为主。

根据行业统计信息,年产能200万套以上企业主要有浙江铁流离合器股份有限公司、珠海华粤传动科技有限公司、上海萨克斯动力总成部件系统有限公司等;销售额3亿元以上的企业有长春一东离合器股份有限公司、浙江铁流离合器股份有限公司、福达控股集团有限公司、珠海华粤传动科技有限公司、湖北三环离合器有限公司、上海萨克斯动力总成部件系统有限公司、宁波宏协股份有限公司等;销售额超过亿元的企业共有11家。从区位分布来看,东北地区以长春一东为代表,华北地区以荣城黄海、山西晋南、济南桥箱为代表,华东地区以上海SACHS、杭州西湖为代表,华南地区以珠海华粤、桂林福达为代表,华中地区以三环为代表,西南地区以重庆EXEDY、长安离合器为代表,西北地区尚处于空白,河间、玉环小企业群体也具有了一定规模。

近年来,汽车自动化、电动化、智能化的快速推进,给汽车产业带来了新的技术变革浪潮,同时也使离合器行业及企业面临着新的商机和挑战。

自动化趋势,自动变速箱有操作方便、驾驶舒适性高等优点,受到越来越多消费者的青睐。近八年来,国内自动挡变速箱占比快速提升,以乘用车为例,2016年自动变速器装车率突破60%,2017年增长至68%,2018年1~5月,AT(液力自动变速器)的市场份额达到33%,DCT(双离合自动变速器)达到20%,CVT(无级自动变速器)达到16%。

电动化趋势,一方面,新能源汽车发展迅速。根据中汽协数据,2018年新能源汽车销售124.6万辆,同比增长61%。另一方面,混合动力协同发展,主要代表性技术路线有基于ECVT的P2(如丰田THS、科力远CHS)、基于DCT的P2(大众DQ400E),此外还有EDU结构的P2(如上汽荣威)等。离合器行业发展需要顺应趋势,企业需要积极寻求转型升级。

智能化趋势,当前,智能化是汽车技术发展的重要方向,并与新能源共同组成中国汽车产业未来发展的两大战略机遇。智能汽车作为核心产品,已经成为汽车产业智能化发展的重要内容。根据智能网联汽车技术路线图预测,2020年、2025年、2030年,中国汽车新车总产销分别为3000万辆、3500万辆、3800万辆。其中,2020年,DA(驾驶辅助)/PA(部分自动驾驶)/CA(有条件自动驾驶)新车占比超过50%;2025年,DA/PA/CA新车占比80%,HA(高度自动驾驶)/FA(完全自动驾驶)开始进入市场;2030年,DA/PA/CA新车占比100%,HA/FA新车占比10%。

综上所述,面对新的时代、新的环境、新的挑战,离合器企业需要适应潮流,拥抱变化,积极开拓自身视野,主动谋求出路,通过技术储备、投入资源、提升研发等方式跨过新技术的门槛,实现核心技术的突破,努力开发新技术、新产品,向高新技术逐步迈进,进而实现企业的转型发展。

二、离合器产品技术发展

(一)离合器概述

离合器安装在发动机与变速器之间,是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件。通常离合器与发动机曲轴的飞轮组安装在一起,是发动机与汽车传动系之间切断和传递动力的部件。常见的离合器和变速箱使用情况如表5.1所示。

5.1 常见的离合器和变速箱使用



MT

AMT

AT

DCT

CVT

干式离合器








湿式离合器








注:AT、CVT中的湿式离合器未包括液力变扭器类的锁止离合器。

离合器种类繁多,根据工作性质可分为如下几类。①操纵式离合器。其操纵方法有机械的、电磁的、气动的和液力的等,如嵌入离合器(通过牙、齿或键的嵌合传递扭矩)、摩擦离合器(利用摩擦力传递扭矩)、空气柔性离合器(用压缩空气胎胀缩以操纵摩擦件接合或分离的离合器)、电磁转差离合器(用激磁电流产生磁力来传递扭矩)、磁粉离合器(用激磁线圈使磁粉磁化,形成磁粉链以传递扭矩)。②自动式离合器。用简单的机械方法自动完成接合或分开动作,又分为安全离合器(当传递扭矩达到一定值时传动轴能自动分离,从而防止过载,避免机器中重要零件损坏)、离心离合器(当主动轴的转速达到一定值时,由于离心力的作用能使传动轴间自行连接或超过某一转速后能自行分离)、定向离合器(又叫超越离合器,利用棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩,当主动轴反转或转速低于从动轴时,离合器就自动分开)。

(二)技术发展趋势

1.从功能性往舒适性方向发展

汽车干式离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内,用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上,离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中,驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板,使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合,以切断或传递发动机向变速器输入的动力。干式离合器注重的是保证汽车平稳起步、便于换挡、防止传动系统过载、降低扭振冲击等功能性的实现。

随着国内汽车的普及以及消费者群体的扩大,消费者对于车辆舒适性也提出了更高的要求,而噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness,NVH)则是对乘坐舒适度和用车品质的重要指标,所以整车厂开始对汽车NVH越来越重视。车辆的NVH问题也是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一,有统计资料显示,各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。由于汽车NVH相对复杂,所以整车厂往往会将传动系NVH交给离合器企业来解决,所以对于离合器企业来说,重要的任务是合理设计扭转减振装置。

汽车扭转振动问题有两种解决方法,一种方法是合理设计离合器从动盘的扭转减振器,如按长弧形弹簧大转角设计的扭矩减振器、CPA钟摆、多级阻尼的自调整离合器等;另一种方法以DMF(双质量飞轮)代替离合器从动盘总成扭转减振器,DMF有许多优点并在柴油车辆中得到广泛应用,但是这要求在离合器企业在研发阶段时,将设计时选取、确定的各种性能、参数作为输入,然后进行仿真、验证、测试及优化的正向开发能力以及配合整车厂做NVH匹配的能力。

2.模块化发展

在国外,汽车离合器往往与变速器等传动部件配套生产,并作为动力总成部件或者传动系统部件提供给整车生产企业。例如,德国舍弗勒、德国采埃孚、法国法雷奥等公司能够生产包括离合器、离合器执行机构以及配套的轴承、双质量飞轮等在内的多种传动部件,向客户进行模块化供货并提供系统服务。

在国内,汽车离合器制造企业仅生产离合器盖总成和离合器从动盘总成,未能将汽车离合器纳入整车传动系统开发。近年来,国内主要汽车离合器生产企业开始涉足传动系统的产品研发和模块化供货,一方面,通过传动系统部件开发实现产品多元化及模块化供货;另一方面,通过与主机厂的合作实现系统化同步研发。随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高,对离合器技术的要求也越来越高。伴随着自动控制技术的日臻成熟完善,离合器的控制方式也将快速发展。目前在汽车离合器模块化包括双质量飞轮减振器、液压同心分离轴承、离合器总成、离合器执行机构及控制,结合混合动力与纯电动未来发展情景下,汽车离合器模块化产值将进一步扩大。

3.湿式双离合器技术是发展的重点

乘用车自动变速器主要分为机械自动变速器(AMT)、液力自动变速器(AT)、无级自动变速器(CVT)和双离合自动变速器(DCT)等。目前国内乘用车搭载的自动变速器以外资或合资为主,如爱信、通用、采埃孚、现代的AT;大众、格特拉克、本田的DCT;加特可、邦奇的CVT等。近年来,国内自主企业通过不断努力,研发创新,终于打破了自动变速器被外资企业垄断的局面,实现了自动变速器的自主化,如盛瑞8AT和双林6AT已经具备大批量生产的能力,并且技术水平和成熟度逐渐接近国际一流水平;吉利和广汽与爱信合资建厂引进其6AT等。其中AT具有良好的动力性、换挡平顺性、舒适性和便利性,长期占据乘用车自动变速器市场的最大份额。但由于国内变速器企业对离合器关注度不够,大部分为外购,导致离合器的性能缺乏保障,及国内CVT、AT湿式离合器技术起步较晚,核心技术被国外垄断的情况出现。

近五年来,CVT和DCT市场份额有所提升,中国品牌DCT相继投产并日趋成熟,后续将持续上量。随着DCT技术的广泛应用,双离合器的需求越来越大,WDC(湿式双离合器)将成为离合器行业发展的重点。但是国内企业还未完全掌握双离合器的核心技术,尤其是湿式双离合器技术。由于缺乏市场验证的机会,国内对双离合器技术的研究进程缓慢,结构设计、标定、仿真等核心技术掌握在BW、格德拉克、VALEO、LUK等国外大企业手上,湿式摩擦片核心技术也掌握在达耐时、博格华纳等国外企业手中。从WDC产品的前端开发到后端加工、制造、试验等相关技术都被外资企业所垄断,这严重制约了中国制造战略目标的达成。国内离合器企业若能加强研发,将湿式双离合器作为独立总成提供,将会为离合器行业开拓更大的市场。

4.国内离合器测试研究逐步加强与整车匹配的能力

随着汽车工业的不断推进,离合器的试验已不局限于产品测试,而是需要转变方向,与整车厂接口,增强与整车企业的匹配能力。同时,部分机构开始研发核心测试设备,如国内部分离合器企业已研发的双频电机等。国内离合器测试相关设备有以下几种。

(1)离合器综合性能试验台

汽车离合器综合性能试验台主要是针对MT、AMT和DCT离合器寿命和性能测试而开发的产品,包括驱动系统、加载系统、机械系统、操作系统、自动控制系统、软件系统等,主要测试离合器本体相关性能参数和耐久寿命。应用于离合器的转矩温升试验、温升特性试验、降温特性试验、分离结合特性试验、转矩位移试验、滑摩特性试验、结合压力试验、快速磨损试验等测试。

(2)汽车起步特性试验系统

汽车起步特性试验台用于测试和评价汽车起步过程中离合踏板舒适性、发动机输出特性、最大牵引力、极限踏板速率等起步性能和参数,从而达到对汽车动力系统控制参数和离合器设计参数验证和评价的目的。应用于汽车整车起步过程中的离合器结合特性测试和发动机离合器控制参数的匹配标定。

(3)离合器操纵系统特性试验台

离合器操纵系统特性试验台主要针对手动变速器离合器操纵系统性能测试而开发的产品,主要包括驱动系统、加载系统、机械系统、操作系统、自动控制系统、软件系统、离合器踏板机器人等,可以完成离合器操纵系统性能和耐久试验。应用于离合器操纵系统舒适性评价试验、传动效率试验、起步特性试验、结合分离特性试验等测试。

(4)离合器分离特性试验台

离合器分离特性试验台是针对汽车离合器分离轴承试验而设计的,试验台主要由机械部分、控制部分和软件部分组成。具有CAN通信扩展接口,方便实现AMT离合器分离特性试验。用于汽车离合器分离轴承疲劳寿命试验和性能试验、离合器分离特性试验等。

(5)离合器耐高速性能试验台

汽车离合器由压盘和从动盘总成组成,它们的高速旋转强度是评价汽车关键零件质量的重要指标。行业规范规定它们都应在加速度状态下进行高于工作转速的超速强度试验,以确定离合器的安全性和可靠性。

(三)与国外的主要差异

1.基础研究与零部件技术需加强

中国汽车离合器企业虽掌握膜片弹簧离合器制造技术和工艺,但在技术水平方面仍然落后于国外先进汽车离合器企业,特别是与自动变速器相关的双离合器(特别是摩擦材料)、离合器执行机构、液压轴承等技术目前仍被国外企业所垄断,技术壁垒较高,中国较难进入外资离合器企业占领的前沿技术领域。离合器企业需要结合汽车工业发展趋势,坚持正向研发,加大研发投入,带动行业研究,打破国外垄断壁垒。

2.生产技术自动化水平有待提高

国外大型汽车离合器企业生产技术自动化水平较高,生产效率高于国内同行,普遍采用优质原材料并利用高精度的加工和热处理设备生产,实现了产品线上全检,在大批量生产条件下能够保证产品高质量、高性能、高精度及一致性。目前,多数国内汽车离合器生产企业的生产技术及自动化水平仍较低,在劳动力成本上升的大背景下,将成为制约大部分汽车离合器生产企业快速发展的因素。

三、市场发展现状及趋势

汽车离合器市场波动不存在明显的季节性特征。在主机配套市场,汽车离合器的销售取决于汽车工业景气程度,会受到国民经济和居民消费量变化的影响,随着经济周期呈现一定的波动。在售后服务市场,汽车离合器主要需求来自存量汽车保养维修,特别是对于商用车而言,汽车离合器属于高频更换零部件,不存在明显的周期性特征。

汽车离合器企业主要围绕着发动机及汽车整车企业分布,形成一定的产业集群,具有一定的区域性特征。国内主要汽车离合器生产厂家基本上都是在“七五”“八五”期间通过引进国外技术和设备,消化吸收后发展起来的。目前,全国生产离合器的企业主要分布在东北、江浙、上海、广东等地。国内汽车离合器行业已经初步在东北、长三角、珠三角、华中和西南地区形成产业集群,中国成为世界汽车离合器的主要生产基地之一。

1.汽车离合器市场发展空间较大

汽车零部件是汽车工业发展的基础,是汽车工业的重要组成部分。汽车零部件产业的发展依托于汽车整车的发展,反过来汽车零部件业的发展也会推动和促进汽车整车的发展。尽管过去的二十年,我国千人汽车拥有量增长迅速,但与其他发达经济体相比,我国汽车普及率仍然较低。据公安部统计,2018年全国机动车保有量达3.27亿辆,其中汽车2.4亿辆,平均每千人保有量仅为172辆。而美国2005年平均每千人保有量就达到了675辆,韩国2005年也达到319辆。不仅如此,我国汽车的千人保有量同样低于发展中国家。以2017年数据为例,巴西为210辆,墨西哥是288辆,泰国是235辆,马来西亚是410辆,土耳其是250辆,阿根廷是320辆。从千人汽车保有量上来看,我国汽车市场还有很大的发展空间,远未达到天花板。

根据使用对象分类,可将汽车离合器市场分为向汽车整车制造商供货的整车市场(OEM市场)和用于汽车零部件维修、改装的售后服务市场(AM市场)。其中,整车市场的新增产销量对应汽车离合器的增量,而汽车保有量则在一定程度上决定了汽车离合器的存量售后服务需求。因此,整车市场产销量及保有量决定了汽车离合器的市场需求量。在我国汽车销量和保有量稳步攀升的背景下,我国汽车离合器亦蕴藏着巨大的增长潜力。根据清华大学汽车产业研究院的研究预测:中国汽车保有量在2020年和2030年将分别为2.5亿~2.9亿辆和4.0亿~4.5亿辆,其中乘用车保有量增长速度相对较快,在2020年和2030年将分别为2.0亿~2.4亿辆和3.5亿~4.0亿辆,商用车保有量在2020年和2030年将分别为0.4亿~0.6亿辆和0.7亿~0.9亿辆,年复合增长率超过5%。

5.2 中国汽车产量和保有量预测

单位:万辆

项目

2019年预测

2020年预测

中国汽车产量

2978.39

3127.31

其中:中国乘用车汽车产量

2557.85

2685.74

   中国商用车汽车产量

420.54

441.57

中国汽车保有量

25100.02

27223.33

其中:中国乘用车汽车保有量

20223.73

22100.52

   中国商用车汽车保有量

4876.29

5122.81


2.自动挡汽车产销占比快速提升加速汽车离合器产业升级

随着汽车工业的发展,人们对车辆操纵的方便性和舒适性提出了越来越高的要求,自动变速器的应用也将日趋广泛。近年来,自动挡市场的增长超出我们的预期,为国内外离合器企业提供了更多的机遇与挑战,加速了离合器行业格局变动。统计数据显示,全球汽车市场自动变速箱渗透率自2013年首次超过手动变速箱以来,全球自动变速箱占比在逐年提升,有望在2025年提升至65%以上。分区域来看,北美、日本市场中绝大部分为自动变速箱,欧洲和中国自动变速箱渗透率相对还比较低,未来发展空间还很大。从我国热销车销售比例来看,自动挡车型已经超过50%,并呈递增趋势,手动挡车比例下滑趋势已不可逆转。

未来随着国民收入水平的提升,对驾车舒适性要求的不断提高,本土车企纷纷推出更高级别的细分市场车型,自动变速器的需求也将逐渐增加,进而拉动对液力变扭器、扭矩减振器、湿式离合器(包括湿式双离合器)的需求,加速我国汽车离合器行业升级。

图片关键词

1 2015~2018年手动挡乘用车销量及占比情况

图片关键词


2 2015~2018年手动挡商用车销量及占比情况

3.有眼光和实力的国内离合器企业率先走上转型升级之路

面对汽车“新四化”对传统制造业的挑战,部分离合器企业开始改变思维,加大技术研发投入,学习新技术,开发新产品,建立新的试验标准,加快整合资源,调整布局,努力寻求转型发展之路。

2017年10月25日,长春一东离合器股份有限公司(简称“长春一东”)与卡玛斯对外贸易仓储有限责任公司(简称“卡玛斯贸易公司”)、吉林省绪成机械进出口有限责任公司(简称“吉林绪成”)签署《“YiDong Clutch RUS”有限责任公司设立合同》,拟共同设立“YiDong Clutch RUS”有限责任公司。三方在俄罗斯建立合资公司,能够就近为卡玛斯配套,节省运输费,降低成本。这是国内汽车离合器企业积极进行市场转型(从国内市场转向国际市场)的典型案例。

2018年8月4日,浙江铁流离合器股份有限公司(简称“铁流”)发布公告称,铁流收购德国Geiger Fertigungs technologie GmbH 100%股份完成资金结算。Geiger是一家高精密金属零部件制造厂商,拥有高端自动化生产线、模具开发中心和精密检测中心,具有领先的仿真模拟、精密检测、高精密金属成形和自动化生产技术,特别是在自动化技术开发和精密加工等方面有突出的竞争优势,长期服务于博世集团、康明斯、大陆集团、博泽集团和日立公司等客户,是博世集团喷油嘴系列产品的欧洲区域市场独家供应商。这次收购是铁流布局高端制造业和精密制造业的重要一步,将有助于铁流开拓高端汽车零部件市场,延伸产品线,增强供应能力。铁流将整合Geiger管理、技术和业务,积极引进高精密金属成形和自动化生产等先进技术,为开拓国内高精密金属零部件市场打下基础。

2018年8月底,珠海华粤传动科技有限公司(简称“珠海华粤”或“CNC”)以总分76分通过法国标致雪铁龙集团(简称“PSA”)质量、制造、技术和服务等方面的严格审核。“CNC在这个专项上的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)仿真技术和全球三大知名零部件厂商并驾齐驱。”法国独立工程技术公司这样高度评价珠海华粤。标志着珠海华粤成为中国第一家进入欧洲汽车企业配套体系的双质量飞轮与离合器供应商。此外,CNC一直致力于产品的自主研发,打破了核心技术被国外企业垄断局面。如CNC新产品48V皮带轮减振器、混合动力限扭减振器、湿式双离合器等均已完成开发并具备量产条件。

四、产业价值链分析

与其他汽车零部件子行业一样,汽车离合器行业的上下游关联产业较多,其中上游行业主要是钢铁行业,下游行业主要为发动机及整车制造业和汽车维修保养行业。干式离合器涉及的行业包括钢材、干式摩擦材料、弹簧凤,湿式离合器涉及的行业包括钢材、湿式摩擦材料、橡胶、弹簧、轴承、润滑油等。

钢材是生产汽车离合器及其零部件的主要原材料,占生产成本比重较高,汽车离合器行业与钢铁行业关系紧密,行业利润水平受上游钢材价格波动影响较大。近年来,由于钢材价格波动较大,汽车离合器企业逐渐加强原材料价格控制,合理安排生产,降低采购价格波动给企业经营成本带来的影响。另外,汽车离合器的产品价格亦受到下游发动机及整车制造业零部件采购定价及维修保养市场价格竞争的影响。目前,一方面,整车制造企业通过降价促销保证市场份额,并依靠在零整关系中的强势地位将成本转嫁给汽车零部件企业;另一方面,在汽车售后服务市场,大部分汽车离合器企业通过低价抢占市场份额,加大了离合器企业面临的成本压力。价格压力促使汽车离合器企业必须加快产品质量、技术和研发水平以及品牌建设,并努力通过扩大市场规模提高市场竞争力、议价能力和话语权。相对而言,离合器行业内领先的企业通过与主机企业稳固的配套关系,和市场中良好的品牌价值,受到上下游行业的影响相对较低。

国内新车市场的繁荣,带动了未来几年内汽车保养维修需求的增长,促进了国内汽车后市场的快速崛起,汽车的维修保养、配件供应和汽车改装等服务产业也将得到迅猛发展。我国零部件产业在汽车工业中约占35%的比重,相比于国际60%~70%的比重水准仍然较低,表明其仍有较大的上升空间。根据相关统计,国外成熟汽车市场中,整车的销售利润约占整个汽车业利润的20%,零部件供应商约占20%,剩余60%的利润均在售后服务市场中产生。随着汽车维修保养市场的不断扩大,从其中分得一杯羹的零部件产业获利也必将随之增长。目前,国内汽车配件交易市场仍然是最主要的汽车零部件销售渠道,已形成规模的汽配城有上海东方汽配城、武汉万国汽配城、天津汽车配件城等。近年来,各大品牌汽车开始有意识地建立销售和售后服务站,不但展示品种齐全的汽车,还提供整车销售、配件供应、售后服务和信息咨询等一体化服务,成为汽车零部件销售的另一个主要渠道。与此同时,汽车改装也越来越受到消费者的关注和重视,个性化、时尚化需求将推动汽车改装业大发展。随着汽车配件交易市场和汽车改装市场的活跃,对于汽车零部件的需求会越来越大,售后服务市场作为公司离合器相关配件主要销售渠道之一,其需求量必然增加,从而带动离合器企业进入汽车后市场的快速发展阶段。

五、行业问题和建议

1.加强技术攻关,建立健全行业技术创新体系

技术创新能力成为在竞争中取胜的关键。国际大型零部件企业已经参与到整车厂的同步开发设计中,根据整车需要供应系列化、模块化的配套产品。相对而言,国内离合器企业与整车企业的协同创新体系不够完善,离合器企业需要加快建立和完善适应转型升级要求的技术创新体系,积极开展与高等院校、科研院所技术合作交流活动。针对离合器技术发展特点,企业需要加强技术研发投入,组织关键技术和共性技术难题的联合攻关,鼓励汽车离合器研发技术共享,加快实现科研成果的产业化转换。

另外,离合器企业需改善整零关系,构建新型整零研发模式。积极发挥整车的引领与带动效应,深化整零合作深度,推进协同合作,实现效益最大化。离合器企业要积极参与整车的早期产品开发,舍得研发投入,由二供转为一供,掌握供应商关系的主动权。

2.形成模块化分级供应体系

为了降低生产成本,简化汽车制造工艺,节省装配时间,世界各大汽车公司开始要求零件厂成套、成系统供应,向装配模块化发展。模块化生产方式能较好适应汽车产品多样化、个性化和新车型快速上市的要求。整车厂为快速开发新车型,降低成本,满足环保、安全、通信等要求,研发投资负担日益加重,便将模块的设计制造分给零部件厂,实行全球采购,实行模块化快速高效装配,形成模块化供求体系。零部件全球采购、系统配套、模块供货已成为潮流。世界汽车生产企业为简化汽车制造工艺,节省装备时间,已开始要求零部件企业成套、成系统供应,向装配模块化发展。

整车厂日渐趋于模块化和系统化采购,供应商之间的协作更加紧密,从而使离合器企业正迅速地减少汽车的零部件数量,形成新的组合件模块。全球离合器供应商系统逐渐向宝塔形结构演变,形成三个清晰的层次:由一级厂商对整条供应链负责管理,围绕第一级的组件供应商以及零件供应商为二级和三级供应商,使供应链之间的合作更加规范。

3.企业信息化程度需要提高

现代化离合器生产与管理都是以计算机技术的应用为基础的,生产过程自动化,工具装配、检测仪表广泛应用计算机数控、加工中心和机器人,保证物流、能源流和信息流的自动化,应用先进的管理系统实施产品生命周期的管理,实现成本最低、质量最高的优化目标。以美国福特等为代表的大整车制造商由传统的纵向经营、追求大而全的生产模式逐步转向精简机构、以开发整车项目为主的专业化生产模式。各大汽车公司在扩大生产规模的同时,逐渐降低了离合器的自制率,实行精益生产方式(Lean Production)。面对20世纪80年代末以来越来越大的成本压力,各大整车厂纷纷寻求建立新的全球供应链来降低成本。由于整车厂把成本降低的要求压给了各离合器制造商,离合器制造商别无选择,只能扩大发展全球供应链。

离合器产业的信息化,大体上可以分为两类:一类是指企业内部的信息化,另一类是指离合器产业的信息化。企业内部的信息化,是指以信息技术统筹管理企业的所有信息,以开发和利用信息资源,提高管理水平、研发能力、经营水平,其已经成为企业核心竞争力的关键。离合器产业的信息化,是指通过现代互联网技术构筑汽车行业的信息网,以优化资源配置,以信息流来部分取代人流和物流,大大提高行业的运营效率。实际上两者是密切联系、不可分割的整体,企业内部的信息化为行业的信息化提供技术基础,反过来行业信息化为企业内部信息化提供发展的舞台。两者相互促进,相互协调,共同推进信息化的发展。从制造资源计划(MRP)、企业资源计划(ERP)、供应链管理(SCM)、客户关系管理(CRM)、企业信息门户(EIP)等概念的提出,我们可以清楚地看到汽车信息化不仅作用于汽车企业供应、生产、销售,也作用于企业文化、企业管理等所有领域。网络技术所导致的现代管理发展,产生了企业在信息与资源协调能力上的基础竞争差距。企业的信息协调能力,从MRP到MMI,再到ERP,然后扩展到企业内外,产生了SCM和CRM。在全面掌握信息的基础上,形成高层管理技术。单一的MRP、ERP系统已不能满足汽车工业的发展,企业的信息协调能力是汽车工业实现电子商务的瓶颈,必须是基于网络的信息系统整合才能满足汽车工业的协作生产要求。


附录

汽车零部件产业相关统计数据

汽车产业总体情况

1 2018年全国汽车工业统计数据


单位:万辆,%


产量

同比增长

销量

同比增长

总计:

2780.9

-4.2

2808.1

-2.8

 其中:1.乘用车

2352.9

-5.2

2371.0

-4.1

  基本型乘用车(轿车)

1146.6

-4.0

1152.8

-2.7

  多功能乘用车(MPV)

168.5

-17.9

173.5

-16.2

  运动型多用途乘用车(SUV)

995.9

-3.2

999.5

-2.5

  交叉型乘用车

42.0

-20.8

45.3

-17.3

其中:2.商用车

428.0

1.7

437.1

5.1

 客车

48.9

-7.0

48.5

-8.0

  其中:客车非完整车辆

3.5

-24.4

3.5

-24.9

 货车

379.1

2.9

388.6

6.9

  其中:半挂牵引车

47.0

-19.6

48.3

-17.2

  其中:货车非完整车辆

52.6

3.3

53.2

16.1

资料来源:中国汽车工业协会。

2 2018年全国新能源汽车工业统计数据

单位:万辆,%


产量

同比增长

销量

同比增长

总计:

127.0

59.9

125.6

61.7

 其中:1.新能源乘用车

107.0

80.5

105.3

82.0

  纯电动

79.2

65.5

78.8

68.4

  插电式混合动力

27.8

143.3

26.5

139.6

 其中:2.新能源商用车

20.1

-0.4

20.3

2.6

  纯电动

19.4

3.0

19.6

6.3

  插电式混合动力

0.6

-58.0

0.6

-58.0

资料来源:中国汽车工业协会。

3 2003~2018全国汽车保有量统计数据

单位:万辆

年份

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

年汽车保有量

2383

2694

3160

3697

4358

5100

6281

7802

9356

10933

12670

14598

16284

19400

20500

24000

资料来源:中国汽车工业协会。

4 2018年1~12月汽车零部件制造业主要经济指标汇总

指标名称

单位

本期累计

同期累计

增长率(%)

增长额/提高百分点

企业单位数

13019

其中:亏损企业

2222

1815

22.42

407

主营业务收入

万元

337411247

323811998

4.20

13599249

主营业务成本

万元

283931148

270983083

4.78

12948065

营业费用

万元

7611437

7425224

2.51

186213

管理费用

万元

21325760

19432293

9.74

1893467

财务费用

万元

2203605

2055486

7.21

148119

其中:利息支出

万元

2037458

1777143

14.65

260315

利润总额

万元

25064741

25647703

-2.27

-582962

亏损额

万元

2440853

1647438

48.16

793415

资产总计

万元

322388006

299503010

7.64

22884996

流动资产

万元

193971840

183495143

5.71

10476697

应收帐款

万元

73165805

69736200

4.92

3429605

存货

万元

37013258

34782514

6.41

2230744

其中:产成品

万元

16213008

15659392

3.54

553616

负债总计

万元

176831310

163409912

8.21

13421398

销售利润率

%

7.43

7.92

-0.49

成本费用利润率

%

7.96

8.55

-0.59

存货周转率

7.67

7.79

-0.12

流动资金周转率

1.74

1.76

-0.02

资产负债率

%

54.85

54.56

0.29

净资产收益率

%

17.22

18.85

-1.63

注:本汇总数据为企业快报数,仅供参考。

5 2018年汽车行业各小行业实现主营业务收入情况

行业名称

企业数(家)

主营业务收入(亿元)

增长率(%)

增长额(亿元)

本期

同期

合计

16417

826310668

803031676

2.90

23278992

汽车整车制造业

599

426718395

420151658

1.56

6566737

改装车制造业

1526

39935868

37396599

6.79

2539269

汽车零部件制造业

13019

337411247

323811998

4.20

13599249

摩托车整车制造业

198

8438065

8138486

3.68

299579

摩托车零部件制造业

1075

13807093

13532935

2.03

274158

资料来源:中国汽车工业协会。

外资零部件企业发展

6 2018年全球汽车零部件配套供应商百强企业销售额及增长率

单位:亿美元,%

排名

公司

国别

2018年配套营收

2017年配套营收

同比增长

1

罗伯特·博世

495.25

475.00

4.26

2

电装

427.93

407.82

4.93

3

麦格纳国际

408.27

365.88

11.59

4

大陆

378.03

359.10

5.27

5

采埃孚

369.29

344.81

7.10

6

爱信精机

349.99

338.37

3.43

7

现代摩比斯

256.24

249.84

2.56

8

李尔

211.49

204.67

3.33

9

佛吉亚

206.67

191.70

7.81

10

法雷奥

196.83

193.60

1.67

11

矢崎

175.00

157.54

11.08

12

松下汽车系统

174.66

149.95

16.48

13

安道拓

174.00

162.00

7.41

14

住友电工

154.02

153.61

0.27

15

延锋

145.06

142.78

1.60

16

蒂森克虏伯

144.38

125.91

14.67

17

马勒

144.05

144.41

-0.25

18

捷太格特

130.78

127.09

2.90

19

巴斯夫

129.31

121.57

6.37

20

安波福

128.69

118.24

8.84

21

萨玛

117.65

105.50

11.52

22

博格华纳

105.30

98.00

7.45

23

丰田纺织

101.53

134.44

-24.48

24

海斯坦普

西

100.96

92.64

8.98

25

舍弗勒

100.52

107.98

-6.91

26

天纳克

100.01

80.23

24.65

27

全耐塑料

97.40

95.96

1.50

28

玛涅蒂·马瑞和

87.02

92.34

-5.76

29

奥托立夫

86.78

104.00

-16.56

30

日立汽车系统

86.38

90.30

-4.34

31

弗恩基

82.43

75.51

9.16

32

康奈可

82.08

91.88

-10.67

33

德纳

81.43

72.09

12.96

34

本特勒

80.60

77.90

3.47

35

小糸制作所

79.99

75.00

6.65

36

现代威亚

77.58

70.59

9.90

37

丰田合成

76.42

72.81

4.96

38

现代坦迪斯

75.74

78.34

-3.32

39

博泽

73.40

70.89

3.54

40

美国车桥

72.70

62.66

16.02

41

加特可

68.12

69.91

-2.56

42

海拉

68.01

54.00

25.94

43

吉凯恩

64.50

87.51

-26.29

44

安通林

西

64.08

63.67

0.64

45

埃贝赫

54.45

49.48

10.04

46

汉拿系统

53.96

49.39

9.25

47

万都

52.19

51.75

0.85

48

德科斯米尔集团

50.60

46.33

9.22

49

日本精工

50.10

56.10

-10.70

50

科德宝集团

49.06

47.82

2.59

51

恩梯恩

47.25

48.60

-2.78

52

尼玛克

47.04

44.81

4.98

53

东京座椅技术

44.40

42.58

4.27

54

英飞凌

42.10

37.27

12.96

55

东海理化

41.87

40.37

3.72

56

国际汽车零部件

41.22

44.00

-6.32

57

利纳马

40.68

38.12

6.72

58

伟巴斯特

40.49

38.65

4.76

59

邦迪

39.83

41.93

-5.01

60

耐世特汽车

39.12

38.78

0.88

61

海纳川

38.69

37.00

4.57

62

德尔福技术

38.63

39.02

-1.00

63

辉门

37.86

56.50

-32.99

64

库博标准

36.29

36.18

0.30

65

中信戴卡

35.80

30.52

17.30

66

西艾意汽车

西

35.78

32.56

9.89

67

日本发条

34.31

34.79

-1.38

68

盖瑞特

33.75

30.96

9.01

69

陶氏化学

32.00

18.39

74.01

70

三叶电机

31.62

30.33

4.25

71

伟创力

30.00

24.00

25.00

72

伟世通

29.84

31.46

-5.15

73

诺贝丽斯

29.47

27.76

6.16

74

科世达

28.84

28.28

1.98

75

旭硝子

28.83

27.75

3.89

76

Piston集团

28.44

16.65

70.81

77

恩坦华

28.00

25.00

12.00

78

玛汀瑞亚

27.24

29.36

-7.22

79

住友Riko

25.66

37.50

-31.57

80

德昌电机

25.41

24.94

1.88

81

考泰斯·德事隆

22.85

22.30

2.47

82

欧拓

22.36

21.83

2.43

83

F-Tech

21.19

20.42

3.77

84

奥克宁克

21.00

16.90

24.26

85

Bridgewater内饰

19.69

20.10

-2.04

86

敏实集团

19.02

17.50

8.69

87

SEG

18.67

18.17

2.75

88

利优比

18.48

18.05

2.38

89

五菱工业

18.12

23.24

-22.03

90

镜泰

17.91

17.58

1.88

91

现代凯菲克

17.54

15.53

12.94

92

中鼎股份

17.14

16.20

5.80

93

摩缇马帝

16.50

13.90

18.71

94

肯联

15.95

12.37

28.94

95

塔奥国际

15.71

19.88

-20.98

96

普瑞

15.56

14.60

6.58

97

德韧汽车系统

14.00

14.30

-2.10

98

欧姆龙

13.59

13.88

-2.09

99

Auria

11.00

11.00

0.00

100

瀚德

10.76

9.94

8.25

资料来源:Automotive News,中国汽研整理。

7 2018年全球汽车零部件企业百强分布

单位:家


美国

日本

德国

中国

韩国

加拿大

法国

其他

个数

25

23

19

7

6

4

3

13

资料来源:Automotive News,中国汽研整理。

8 2018年全球前二十强零部件企业研发金额占比


企业

国家

研发费用

研发资金占销售额比例(%)

罗伯特·博世

德国

5963百万欧元

7.6

电装(截至3月)

日本

4474亿日元

8.7

麦格纳

加拿大

5.88亿美元

1.4

大陆

德国

3209百万欧元

7.2

采埃孚

德国

2158百万欧元

5.8

爱信精机(截至3月)

日本

1829亿日元

4.5

现代摩比斯

韩国

8350亿韩元

2.4

李尔

美国

6.77亿美元

3.1

佛吉亚

法国

1093百万欧元

6.2

法雷奥

法国

1560百万欧元

8.2

松下汽车系统

日本

4489亿日元

5.6

安道拓

美国

5.13亿美元

2.9

住友电工(截至3月)

日本

1173亿日元

3.8

华域汽车

中国

51.3亿元

3.3

蒂森克虏伯

德国

787百万欧元

1.8

马勒

德国

751百万欧元

6.0

捷太格特(截至3月)

日本

553亿日元

3.8

安波福

美国

11.55亿美元

8.0

资料来源:Marklines、中国汽研整理。

9 2018年我国零部件上市公司营收排名前20

单位:亿元,%

企业

营业收入

同比增幅

净利润

同比增长

潍柴动力

1592.56

5.07

86.58

27.16

华域汽车

1571.70

11.88

80.27

22.48

均胜电子

561.81

111.16

13.18

232.93

郑煤机

260.12

244.63

8.32

192.82

福耀玻璃

202.25

8.08

41.20

20.86

玲珑轮胎

153.02

9.94

11.81

12.73

宁波华翔

149.27

0.81

7.32

-8.33

赛轮轮胎

136.85

-0.88

6.68

102.54

一汽富维

136.08

6.87

4.95

5.77

中鼎股份

123.68

5.08

11.16

-0.98

凌云股份

122.52

3.44

2.72

-17.82

万向钱潮

113.62

1.86

7.23

-18.03

万丰奥威

110.05

8.13

9.59

6.46

银亿股份

89.70

-29.39

-5.73

-135.81

威孚高科

87.22

-3.28

23.96

-6.82

富奥股份

78.53

9.17

8.82

6.02

亚普股份

78.49

10.94

3.34

-0.37

三角轮胎

75.11

-5.71

4.83

-0.09

得润电子

74.54

27.40

2.61

49.37

贵州轮胎

68.25

-1.93

0.88

139.77

10 2018年我国典型零部件企业研发金额占比

单位:亿元,%

企业

研发投入

同比增幅

研发投入占营收比例

较17年变动比例

潍柴动力

64.9

15.0

4.08

+0.35

华域汽车

51.3

21.95

3.27

+0.45

均胜电子

29.3

183.46

6.94

+1.33

宁德时代

19.91

22.01

6.72

+1.94

福耀玻璃

8.9

10.49

4.39

+0.10

玲珑轮胎

5.50

7.79

3.59

-0.07

中鼎股份

5.50

20.71

4.45

+0.58

宁波华翔

5.17

38.55

3.47

+0.95

万向钱潮

5.13

5.34

4.52

+0.15

凌云股份

4.16

9.70

3.82

+0.62

威孚高科

4.03

3.05

4.62

+0.28

万丰奥威

3.79

37.49

3.44

+0.73

航天机电

3.10

2.66

5.33

四通新材

2.84

18.15

4.21

+0.37

亚普股份

2.44

14.84

3.11

+0.11

东方精工

2.18

67.64

3.46

0.54

富奥股份

2.14

31.58

2.72

+0.46

银亿

1.78

-43.87

8.72

+4.50

一汽富维

1.11

36.44

0.82

+0.18

交运股份

0.90

9.88

0.94

+0.06

资料来源:各汽车零部件公司2018年财报,中国汽研整理。

11 2018全球最有价值的10大汽车零部件品牌

单位:亿美元,%

企业

排名

所在地

品牌价值

增幅

电装

1

日本

40.76

-6.3%

现代摩比斯

2

韩国

34.19

-3.9%

麦格纳

3

加拿大

25.35

3.3%

法雷奥

4

法国

24.50

-28.6%

舍弗勒

5

德国

14.59

-18.9%

佛吉亚

6

法国

13.22

-11.3%

安波福

7

英国

11.46

40.6%

NAPA

8

美国

8.41

-24.1%

海拉

9

德国

7.48

均胜电子

10

中国

7.25

-29.9%

资料来源:英国品牌评估机构Brand Finance,中国汽研整理。

12 2018我国典型零部件企业国际业务占比


单位:亿元,%

企业

国际营收

同比增减

国际营收占比

潍柴动力

642.07

-1.78

40.32

均胜电子

424.77

148.56

75.60

华域汽车

307.05

0.07

20.60

福耀玻璃

83.12

0.26

41.09

中鼎股份

82.95

8.13

67.07

玲珑轮胎

74.48

8.60

49.16

万丰奥威

62.88

1.12

57.14

航天机电

34.41

0.54

51.36

四通新材

34.35

20.87

50.86

宁波华翔

32.83

-18.08

22.00

东方精工

20.27

28.75

30.62

万向钱潮

13.90

14.30

12.24

宁德时代

10.43

244.39

3.53

凌云股份

9.29

28.41

7.57

三环集团

8.09

50.77

21.60

威孚高科

3.83

20.53

4.40

资料来源:各企业2018年财报,中国汽研整理。












































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