整车控制器受汽车智能化、自动化驱动,发展机遇大增

    2022-01-06 14:42
    头豹研报

    2021年中国整车控制器行业概览:集成化、域控化发展

    2022-03-02

    全文字数:4312字,精读时间:9分钟

    本文援引于报告《2021年中国整车控制器行业概览:集成化、域控化发展》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。


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    核心摘要:

    整车控制器的定义主要分为四个维度。第一档整车控制器是BCM(Body Control Module),BCM是一个标准的车身控制器,基本上每辆车都会配置。第二档整车控制器是带有ADAS功能的BCM。第三档的整车控制器是应用在L2级自动驾驶功能服务上的BCM和VCU(Vehicle Control Unit)。第四档的产品维度是应用到高级自动驾驶上的车身控制器,比如说装载在Robo taxi和L4+级的自动驾驶上。随着汽车智能化、电气化等的发展,自动驾驶势必会往更高级发展,因此,第三档和第四档整车控制器是未来的发展趋势。车控制器的发展主要受其三大应用场景(智能座舱、自动驾驶和车路协同)驱动,整车控制器最初只需要管理汽车内部的显示屏及其信息排布展示,功能较简单单一,但随着智能座舱、自动驾驶和车路协同的进一步发展,整车控制器将要整合更多功能,管理更多的元器件,连接更多的软件,原本单一功能的整车控制器已经不匹配现在智能化、自动化汽车需求,因此更具控制力、更强算力、更加集中的整车控制器应运而生,未来整车控制器将往更加集成化、域控化需求发展。


    整车控制器的概念较为广泛,头豹建议从四个维度来全面了解整车控制器的定义

    第一档整车控制器是BCM(Body Control Module)。BCM是汽车电子的核心组成部分,本质上是一种嵌入式系统,能控制负载驱动器并协调汽车电子单元的激活。集成到BCM中的微控制器和连接器就构成了负责控制部分的系统的中央结构单元,相关操作数据通过输入设备传输到控制模块,经过控制模块分析、处理数据后,再通过集成输出设备生成响应信号。BCM能够实现车门车窗遥控上锁与开锁、电动后视镜、中控门锁、玻璃升降装置、车灯(远光灯、近光灯、位置灯、制动灯、转向灯等)、车窗加热化霜装置、仪表背光调节和电源分配。BCM是一个标准的车身控制器,基本上每辆车都会配置,市场空间较大,2021年中国的出货量约2,400万个。

     

    第二档整车控制器是带有ADAS功能的BCM。ADAS(高级驾驶辅助系统)是车辆中使用先进技术来辅助驾驶员的电子系统,包括多项主动安全性能。ADAS系统分为感知层、决策层和执行层,其通过车辆的传感器来感知周围世界,并且通过高精地地图了解实时路况信息,向驾驶员提供信息供其决策或根据其感知采取自主行动。ADAS能够通过减少人为主观错误的机会来减少道路上的交通事故。将ADAS系统嵌入到BCM中,能让汽车在更加智能的情况下,也更加安全。带有ADAS系统的BCM市场份额和纯粹的BCM市场份额是互斥的,前者中国在2021年的出货量大概在1,000万个左右。

     

    第三档的整车控制器是应用在L2级自动驾驶功能服务上的BCM和VCU(Vehicle Control Unit)。BCM主要被装载在传统汽车上,VCU则主要被配置在新能源汽车上。VCU采集电机控制系统信号、加速踏板信号、制动踏板信号、传感器信号及其他信号,根据驾驶人员的意图综合分析作出相应判断,监控下层的各部件控制器的动作,对汽车的正常行驶、制动能力回馈、整车驱动系统及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等功能起着至关重要的作用,其性能决定新能源汽车的性能。第三档整车控制器出货量相对较少,2021年中国出货量大约为200万个。

     

    第四档的产品维度是应用到高级自动驾驶上的车身控制器,比如说装载在Robo taxi和L4级及L5级的自动驾驶上。按照《汽车驾驶自动化分级》,在高级别的自动化驾驶中,驾驶员的身份逐渐向乘客转变。L2级为组合驾驶辅助,系统单独掌控车辆横向和纵向运动控制,但目标和事件探测与响应任务仍然需要驾驶员参与。L4级为高度自动驾驶,L5级为完全自动驾驶。4-5级自动驾驶中,驾驶员完全转变为乘客的角色。目前全球自动驾驶还没有完全实现L4级和L5级,因此第四档的整车控制器出货量基本可以忽略不计。但随着汽车智能化、电气化等的发展,自动驾驶势必会往更高级发展,因此,第三档和第四档整车控制器是未来的发展趋势。


    整车控制器未来的毛利率将收敛至10%左右

    整车控制器的利润空间相对比较标准,可分为当期、中期、长期这三个阶段。目前(2021年),整车控制器的费用由工程研发费用和零部件单件费用构成,工程费用大概在800-2,000万人民币,零部件单件费用大概在800-1,200元/件,当前该行业的毛利率在20-30%之间,处于较高的水平。中期(2025年)来看,费用的构成没有太大的变化,但零部件因为要应用到L3、L4级的自动驾驶上,因此价格将会上涨到6,000-7,000元/件左右,且由于整车厂会要求汽车电子电器件在连续3年的长周期合同中以每年3%的速度降低毛利率,则整个行业全部起量后,毛利率将会收敛到10%左右。长期(2030年)来看,费用的构成将由三部分组成,除了工程研发费用和零部件单件费用外,还有软件升级费用,软件升级费用将可能成为整车控制器未来的一个营收点,电子电器零部件一般有8年的生命周期,通过OTA软件升级的商业模式,整车控制器厂商可以不断对零部件功能进行迭代升级,从而产生额外的营业收入。从三者的利润占比来看,工程研发费用会被平摊到零部件的单件价格里,因此其利润占比可以忽略不计,乐观的情况下,供应商认为可以用硬件的利润空间换取软件升级的利润空间,因此零部件单件费用利润率只占到20-30%左右,剩下的70-80%由软件升级占据,保守的情况下,供应商不敢舍弃硬件的利润,则单件费用占比大概在60-70%,软件升级大概在30-40%,软件升级的利润占比相当可观。

     

    整车控制器产业链较长,相关企业将受到汽车智能化、自动化的发展辐射

    整车控制器行业上游由MCU、PCB等零部件组成,上游市场份额基本被国际知名厂商垄断;中游由整车控制器厂商组成,中国本土厂商将可能抢占全球第二梯队企业市场份额;下游是各大汽车制造商

     

    整车控制器受智能座舱、自动驾驶和车路协同的驱动而发展

    智能座舱:

    多因素促进智能座舱向智能化、主动化发展。新能源汽车车身电气架构正在进行深度升级,分布式架构向中心式架构演变,三元锂离子电池能量密度突破300wh/kg,新能源汽车及动力电池的迅猛发展为智能座舱提供能量基础。云平台的计算、存储能力和5G的传输速度则为智能座舱大数据、低延时等需求提供了保障。最开始的座舱只是按键、触摸屏的简单组合,典型功能也仅为基础娱乐、导航、指令语音等,但随着新能源汽车等的发展,主流车企座舱已经发展到以4G网络、SOTA、智能语音交互为标志的2.0阶段。随着新能源汽车的进一步发展,3.0阶段的智能座舱将以人工智能和大数据驱动,多模交互、多屏互动成为新趋势。

     

    智能座舱的智能化、主动化,驱动整车控制器发展。整车控制器最初只需要管理汽车内部的显示屏及其信息排布展示,功能较简单,但随着智能座舱的进一步发展,整车控制器将要整合空调控制、HUD(抬头显示器)、后视镜、人机交互、DMS(驾驶员监测系统)、OMS(乘员检测系),以及T-BOX(车载监控系统)和OBU(车载单元)等功能,车身控制器将可能融合进智能座舱域,成为人车互动的一部分。

     

    自动驾驶:

    满足自动驾驶及遥控驾驶的整车控制器VCU是新能源及自动驾驶电动汽车的核心主控制单元,VCU通过硬线或CAN等方式与自驾仪、电机控制器MCU、电池管理系统BMS、线控制动、线控转向、线控灯光等系统进行信息交互,通过对接收到的信息进行及时有效的处理,判断各个子控制单元和整车系统的状态,做出合理、安全的指令,从而让各个子控制单元协调、安全工作,实现自动驾驶电动车系统的功能。自动驾驶的等级越高,则整车控制器VCU要管理的功能、连接的软件会更多,对VCU的分析管理能力也提出高要求,因此,自动驾驶的发展将会驱动VCU进行更精准的能量管理、续航里程估算、网络管理等工作。

     

    车路协同:

    中国道路智能分级清晰,将为车路协同系统“路端”端口建设提供理论支撑和技术支撑。此外,5G网络移动通信技术深入融合既有无线接入技术和新型无线接入技术,相对4G网络在吞吐率、时延、可接入设备数量等性能方面表现更佳,可以满足车路协同系统的低延时、高吞吐率等性能需求。根据头豹研究院预计,中国车路协同行业市场规模有望于2024年达到1,841.1亿元,2020-2024年的年复合增长率将达到67.8%。原先单纯管理车辆自身充换电、开关锁的整车控制器将逐渐管理嵌入了更多智能硬件和更多域控制器的汽车,这对整车控制器的综合分析、管理、控制等能力均提出了新的要求,整车控制器必须提高智能化和管理化水平才能匹配车路协同的要求。

     

    中国整车控制器市场规模将逐年增长

    受益于中国汽车产能的逐步扩大和PA、CA级智能网联汽车销量逐步提高,中国整车控制器市场规模也将逐年增加。

     

    中国整车控制器市场份额主要被外资占据,本土企业相对较少

    整车控制器行业的集中度较高,全球知名企业占据大部分的份额,中国本土厂商由于进场较晚,且核心技术被卡脖子,因此占极小。从中国市场来看,按照市场份额的大小可以将整个行业分为三个梯队。第一梯队是Global Tier1,包括博世、大陆集团和安波福,这三家企业在中国的市场份额占到60%左右;第二梯队包括弗吉亚、海拉、法雷奥和李尔这四家企业,其在中国市场份额占到35%左右;第三梯队主要是中国本土厂商,包括华为、德赛西威、经纬恒润、均胜电子等,其市场份额极小,仅占5%左右。

     

    深度见解:

    中国整车控制器的投资亮点主要包括车规级国产替代和软件OTA的升级迭代

     

    中国的车规级MCU市场份额长期被国际巨头垄断,竞争格局高度集中,中国本土企业较少,MCU是汽车控制的核心芯片,中国要想发展智能网联汽车,必须要突破车规级MCU这个卡脖子的技术壁垒,逐步实现国产替代。2020年起全球陷入MCU缺货危机,叠加贸易摩擦,给国产替代一个良好的切入机会,且厂商不会轻易替换MCU供应商,即使缺货情况得以好转,国产替代的进度不可逆转。以比亚迪为例,截至2021年5月,比亚迪半导体的车规级MCU量产装车突破1,000万颗,未来将推出车轨BMS芯片、电机驱动芯片及多核锁步32位车规级MCU,其产品已被长城、广汽等企业采用。

     

    未来整车控制器的利润空间将由研发利润、单件利润和软件升级利润三部分组成,且软件升级将使整车控制器持续盈利。随着智能网联汽车的不断升级,智能座舱、自动驾驶、车路协同等需要的功能服务不断增加,而整车厂可以通过OTA远程升级的方式去完成功能的迭代。以博泰车联网“擎OTA”为例,其建立了一套面对复杂情况的OTA平台,不仅能对OS、T-BOX、应用、地图等进行OTA升级,还可以对仪表、ECU等零部件进行FOTA升级。OTA将改变传统的整车控制器的利润只由研发利润和单件利润组成的模式,将软件升级利润纳入到整车控制器利润空间。OTA软件的更新迭代将有望成为整车控制器行业未来的一个庞大的盈利增长点。


    重点关注企业

    通过深度研究中国整车控制器行业内优质企业,头豹建议重点关注经纬恒润、德赛西威[002920]、华为。

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