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智能电动汽车产业深度研究:智能握手电动,创新驱动进步

时间:2022-08-27 21:45:14 | 浏览:6333

(报告出品方:中信证券)中国智能电动车正在按下加速键总量:疫情后乘用车行业产销复苏超预期,预计全年实现双位数增长2022 年 1-7 月,我国乘用车行业销量为 1,252 万辆,同比+8.5%。3 月开始受吉林、 上海等地疫情影响,OEM

(报告出品方:中信证券)

中国智能电动车正在按下加速键

总量:疫情后乘用车行业产销复苏超预期,预计全年实现双位数增长

2022 年 1-7 月,我国乘用车行业销量为 1,252 万辆,同比+8.5%。3 月开始受吉林、 上海等地疫情影响,OEM 和零部件生产供应受阻,4 月批发量同比下滑 43.4%。但是进入 5 月后,供给端疫情的影响逐步消除,全国重点省市如上海、北京、吉林等地疫情获得控 制,消费能力逐步好转,5 月批发销量同比降幅收窄到 1.4%,零售销量同比降幅亦由 4 月的 38.7%收窄至 21.6%。随着 5 月底购置税减免等消费刺激政策出台、供应链复工复产, 6、7 月份行业产销量持续修复,销量同比分别为+41.6%、+40.1%。我们预计全年乘用车 销量达到 2,367 万辆,同比增长 10.3%。

电动车:需求持续超预期,预计 2022 年新能源乘用车销量达到 600 万辆

2022 年新能源乘用车销量有望达到 600 万辆。2020、2021 年我国新能源乘用车销量 分别为 120、332 万辆,同比增长 13.4%、176%,新能源车批发口径渗透率分别达到 6.0%、 15.5%,同比提升 1.0pct、9.5pcts。虽然上游锂价持续上行使得车企终端价格逐步上调, 但考虑到当前头部新能源车企订单充足,我们认为对全年的新能源汽车需求仍可以保持乐 观态度。同时考虑锂价和原油价格持续高位,我们继续看好今年 PHEV 的销量占比持续提 升。随着优质电车供给的丰富、补能网络的逐渐完备、以及新能源车消费者认同度的提升, 叠加 2022 年以来燃油价格提升,新能源车的替代作用有望加速。我们预计 2022 年全年新 能源乘用车销量将达到 600 万辆,同比+80.4%,全年新能源车渗透率达到 25.3%,同比 提升9.8pcts。预计2023年新能源乘用车销量有望达到800万辆以上,同比增速达到30%+。


新能源车下沉趋势明显,看好未来二线、三线、四线城市的销量贡献。新能源车的渗 透率在 2018 年、2021 年经历了两次快速增长。2018 年的增长主要归功于一线城市渗透 率从上一年的 8.5%提升到 15.0%;2021 年则见证了新能源车消费的成功下沉:二线、三 线、四线城市渗透率分别从 2020 年的 6.5%、3.9%、4.9%大幅提升到 16.7%、12.6%、 12.3%,而且贡献了 69%(123 万辆)的增量销量。2022 年 1~7 月,一线城市新能源车 渗透率到 37.3%,预计全年这一数字会继续提升;其他城市新能源车正在加速渗透,二线、 三线、四线城市新能源车渗透率分别相比 2021 年全年提升 11.6、12.2、9.7pcts。

混动:需求的底层逻辑正在改变,DHT 技术崛起推动混动加速替代燃油车

在技术和需求的变革下,PHEV 作为过渡性技术的尴尬地位正在得到明显的扭转。消 费者购买插电混动车型的核心需求有两种:1. 牌照和路权的需求;2. 省油的需求,特别 是不插电时的馈电油耗。2021 年之前比亚迪 DM-i 面世之前,传统基于 P2 或者 P2.5 的插 混车型相较于同款燃油车往往贵出至少 5 万元以上,而其馈电油耗又很难明显超过同等尺 寸的燃油车。根据上险量数据,2020 年中国乘用车市场上的 PHEV 渗透率仅为 0.93%, 在全部电动车销量中占比 16.2%,且主要以一二线城市的“路权需求”为主(2020 年, 一二线城市在 PHEV 市场的销量占比分别为 43%、25%)。

2021 年以来,基于 P1+P3 串并联双电机的比亚迪 DM-i 技术实现跨越式提升,很好 地满足了消费者节油需求,替代政策成为混动车型放量的重要推力。尽管双积分政策对油 耗要求愈发严格,推动节能汽车快速发展,但政策已经不再是行业发展的主导因素,优质 供给下消费者节油需求得以满足才是混动放量的主要动力。随着成本的降低及性能的提升, 混动车与燃油车已可做到相对平价,其相对纯燃油车的节油经济性凸显。以比亚迪热销车 型秦 Plus DMi(起售价 11.18 万元)为例,该车型的馈电油耗低至 3.8L/100km,是同等 价位段、尺寸中经济性最好的车型。


我们看好 DHT 的技术发展,认为以 P1+P3 双电机串并联架构为核心的 DHT 架构将 成为混动车型主流配置,同时增程式也将受益于混动行业的需求爆发。根据电机摆放位置 进行划分,单电机混动车型可以划分为 P0、P1、P2、P2.5、P3、P4,传统的单电机架构 都被证明难以肩负大幅降低馈电油耗的重任。从当前的技术发展趋势和市场需求来看, P1+P3 的串并联双电机的架构是混动的必然趋势,是自主品牌接下来重点发展的方向,也 极有可能成为混动的终极技术。其典型代表为:比亚迪 DM-i(单档),长城柠檬混动 DHT (两档)、吉利雷神动力(三档)、广汽自主 GMC、本田 i-MMD 等。我们认为,P1+P3 架 构的串并联双电机的 DHT 架构是目前所有混动技术中馈电油耗和性价比最为突出的方案, 也是最受消费者认可的方案。同时,基于双电机的增程式技术虽然没有高速直连模式,但 也为客户提供了相似的需求,同样有望受益于行业的需求爆发。

预计混动车型渗透率将在2025年达到50%,自主车企有望直道超车。2021年PHEV、 HEV 和 EREV 在乘用车市场的渗透率分别为 2.6%、5.5%、0.5%,我们预计 2025 年, PHEV、HEV、EREV(増程式)的渗透率有望达到 24%、18%、9%,并推动整体新能源 车占比接近 70%(HEV 不计入新能源销量),而 2025 年纯燃油车的占比可能将被压缩至 很低的水平。这其中,混动比例大幅提升的主要动力即来自于 DHT 和增程式技术的推广。 自主品牌在混动技术上持续投入,通过 DHT 技术的重要突破,在技术层面上追平了与日 系车企的差距;而纵观海外车企,受制于纯电转型压力和“柴油门”事件的影响,主流欧 美车企基本已经退出 DHT 混动技术的牌桌,目前在 DHT 技术上仍有持续投入的只有中国 和日本两国的车企,自主企业有望实现直道超车,在市场份额上继续扩张。

智能驾驶:L2 快速渗透,高阶自动驾驶正在加速落地

L2 级自动驾驶稳步渗透,高阶自动驾驶初现雏形。L2 级自动驾驶渗透率自 2017 年 来,每年均有 5pcts 左右提升,2022H1 达 33%。此外,特斯拉、蔚来、小鹏、理想、高 合、长城等品牌均有车型具备地图领航/领航辅助功能,我们将相应车型划分为 L2+, 2022H1 L2+渗透率达 5%,高级别自动驾驶初显雏形。技术进步促进成本降低、自动驾驶 作为自主品牌竞争差异化的重点,共同促进自动驾驶快速渗透。我们预计 2025/2030 年 L2 级自动驾驶渗透率分别为 60%/52%。此外,自主品牌高端化,将高阶自动驾驶作为差 异化重点,我们认为随着法律法规的完善,高阶自动驾驶将快速落地,预计 2025 年 L3/L4 及以上级别自动驾驶渗透率分别为 10%/1%,并将于 2030 年提升至 40%/8%。


智能座舱:竞争正在走向差异化,有望成为自主品牌的核心杀手锏

未来更多的产品差异化将围绕“智能座舱”展开。相较于自动驾驶,智能座舱的需求更 加千人千面。特别是考虑到中国消费者的偏好,中国智能电动车的智能座舱大概率不会沿 着特斯拉的“极简主义”方向发展。从蔚来、理想、小鹏的第二代新车型以及问界的鸿蒙 座舱等例子中,我们可以看到一个明确的趋势:中国自主品牌在智能座舱上投入的物料成 本、生态应用和场景创新已经超越海外车企,并且会根据自身的品牌定位发展出不一样的 产品形态。我们认为智能座舱是未来第三生活空间、人机交互的主要入口,未来更多的产 品差异化将围绕“智能座舱”展开,这也将成为自主品牌的核心杀手锏。

智能驾驶:行业渗透率稳步提升,高算力芯片+激光雷达有望迅速上量

L2 级自动驾驶稳步渗透,高阶自动驾驶初现雏形

SAE 自动驾驶分级标准: L3 级被普遍认为是自动驾驶的一个分水岭, L3-L5 可认 为是真正意义上的自动驾驶。根据美国汽车工程师学会(SAE)标准,自动驾驶分为 L0-L5 六级。随着级别升高,智能化程度逐级提升,驾驶操作、道路环境监测及最终的风险处理 者逐渐由人类向汽车系统进行过渡。L5 作为最高级别的自动驾驶,其可实现不限场景的驾 驶完全自动化。L4 与 L5 相比,核心区别在于 L4 仅可在限定的道路环境下完成自动驾驶。 在 L3 级别时,如果智能驾驶系统发生系统不可处理的意外时,系统将要求人类提供适当 应答,而 L4 及 L5 级别时,系统可处理相应意外情况。L1 及 L2 可以实现横向(如车道变 换)或纵向(如前进行驶)的自动驾驶,但相对 L3 而言,核心是缺乏对驾驶环境的监测 能力。L1 与 L2 的核心区别则在于 L2 可同时实现横向及纵向的自动驾驶,而 L1 仅可实现 横向或纵向某一维度的自动化。

基于 L2 与 L4 在技术、成本等方面的差异,造车新势力与 Robo-Taxi 公司分别做出 了“降维”与“升级”的选择。造车新势力&传统车企中的先行企业坚持全栈自研,凭借 成熟车型将 L2+导入市场, 依靠影子模式不断迭代算法能力,不断逼近 L3 自动驾驶。另一 类是 Robo-Taxi 等 L4-L5 级别厂商,采用适用性广的量产方案打入车企,降维做 L2+适配 解决方案。

L2 向上:特斯拉领跑市场,造车新势力跟进

目前头部企业的自动驾驶方案可以分为两条路线: 1. 特斯拉:以视觉为基础+自研 FSD 芯片。 特斯拉的自动驾驶方案是以视觉为基础,以 FSD 芯片(144TOPS)为核心的解决方 案。2016 年以前,Tesla 的 Model S 采用的是 Mobileye 的 EyeQ3 芯片与单目摄像头,此 后特斯拉转为自研。特斯拉现在采取的是与中国车企不同的自动驾驶方案:不采用激光雷 达,而是以纯视觉为主。特斯拉的视觉算法的感知配件包括 8 个摄像头——后方的一个倒 车摄像头,前方的一个三目总成件,两侧的两个环绕摄像头,此外还有一个毫米波雷达。 Model3 Tesla 的三目摄像头是纯 OEM 硬件,摄像头采集完数据后发给 Autopilot 控制器。 三个摄像头分别对应 60m、150m、250m 覆盖范围。特斯拉的摄像头模块将所有 CMOS 传感器嵌入到 PCB 中,而将图像处理交给 Autopilot 的域控制器完成。


2. 新势力公司:高算力英伟达芯片+激光雷达。 除特斯拉之外,其他大部分中国车企均选择了高算力芯片(以英伟达 Orin 为代表)+ 激光雷达的解决方案,自主品牌智能化配置“军备竞赛”愈演愈烈。年初至今,主流自主品 牌向高端价格带加速渗透,通过大幅提升智能化配置,聚焦打造驾乘差异化体验。在自动 驾驶方面,蔚来、小鹏、理想和北汽极狐等新发车型普遍搭载了高算力计算平台,AI 芯片 方案以英伟达和华为为主,算力均在 300TOPS 以上,其中蔚来 ET7 单车算力甚至高达 1061TOPS。上述车型搭载的传感器总数均为 30 个左右,其中北汽极狐 Arcfox αS 搭载了 34 个传感器。绝大部分车型均计划搭载激光雷达(单车 1-3 颗),目前已确定的供应商有 大疆揽沃(Livox)、速腾聚创、图达通(Innovusion)、禾赛科技和华为等。此外,部分品 牌已经开始搭载华为、地平线等自主芯片,整车厂在智能化配置领域的“军备竞赛”愈演愈 烈。

域控制器:软件定义汽车,迭代决定智能

域控制器是智能化中枢,按照功能域进行划分是经典方案,亦可按照空间划分进行补 充。在“软件定义汽车”时代,汽车从“分布式”到“中央计算单元变化”,ECU 数量的 增长必然带来决策和控制复杂度的提升,类似智能手机运算中枢的概念,域控制器在智能 汽车中的作用不断提升,有望在未来汽车智能化的过程中扮演核心角色。目前看汽车电子 电气架构主要被分位五个域,由自动驾驶、动力总成、底盘控制、座舱与车身控制五个域 构成,其中座舱域和车身控制域有进一步整合的趋势。头部企业特斯拉在 Model 3 上直接 按车身设计空间来进行域的划分,具体分为中域、左域和右域,打破了按照功能域进行划 分的思维方式。

自动驾驶域控制器为决策层核心产品,有助于传感器融合与高级别功能的实现。高级 别自动驾驶意味着传感器传入信号的复杂程度逐步提升,如 L2 级别侧视摄像头的加入导 致需要预处理的视频数据成倍的增加,L3+级别激光雷达的加入又不断地生成千万级的待 处理点云信息。因此,相关芯片需要同步提升自身的计算能力、传输带宽、存储能力。分 布式电子电气架构不利于多传感器之间的深度融合,也无法调用不同子系统的传感器来实 现复杂功能。在电子电气架构的集中化趋势下,自动驾驶域控制器依托集成度更高、性能 更优的计算平台,能够更好地支撑传感器融合,以实现更高级别的 ADAS 功能。 国内供应商已实现高算力域控方案的量产配套。德赛西威 IPU04 采用英伟达 Orin, 算力达 254TOPS,在理想 L9、小鹏 G9 等车型上实现落地;公司的 IPU03 也量产配套小 鹏 P7。经纬恒润的自动驾驶域控制器也已量产配套红旗 E-HS9、哪吒 S。在智能驾驶趋 势下,大算力芯片需求提升,德赛西威、经纬恒润等国内供应商已实现高算力域控方案的 量产配套。

自动驾驶高算力芯片:智能化趋势下,高算力芯片需求正在飞速提升

智能化趋势下,高算力芯片需求提升,英伟达 Orin 成高算力主流方案。2019 年 GTC 大会上,英伟达发布自动驾驶芯片 Orin。该芯片采用 7nm 制程工艺,包含了 170 亿个晶 体管,并在软件端集成英伟达下一代 GPU 架构和 Arm Hercules CPU 内核,以及新的深 度学习和计算机视觉加速器。英伟达 Orin 最先推出了两种版本,分别是 110 TOPS 的 Orin 和 254 TOPS 的 OrinX。基于多个 Orin 或者 OrinX 的组合,对应的智能驾驶域控制器算力 可达 1000 TOPS 以上。

“蔚小理”的新车型均搭载最新的座舱和自动驾驶高算力芯片,在硬件的角度预留可 支持未来 2-3 年发展的算力。蔚来、小鹏、理想的新发车型,均基于英伟达 Orin 打造自动 驾驶计算平台。其中,小鹏 G9 的计算平台搭载两颗英伟达 OrinX 芯片,实现总 508 TOPS 算力。蔚来 ET7/ET5搭载的超算平台 Adam 更是配备四颗英伟达 NVIDIA Drive Orin芯片, 算力超过 1000TOPS,拥有 48 个 CPU 内核,256 个矩阵运算单元,8096 个浮点运算单 元,共计 680 亿个晶体管,算力高达 1016TOPS。ADAM 通过两颗主控芯片负责 NAD 全 栈算法计算,使用一颗作为独立完整的冗余备份芯片,最后一颗作为群体智能与个性训练 计算专用芯片。理想L9的智能驾驶算力平台搭载两颗英伟达Orin,总算力达到508TOPS。 其双处理器互为算力冗余,可同时实时运行各种深度神经网络,并确保安全所需的冗余和 分集。


激光雷达:实现 L3 以上自动驾驶的核心部件

激光雷达成为 L3 以上自动驾驶最重要的传感器。对于自动驾驶传感器的选择,目前 市场上存在着两种不同路径:一种是由摄像头主导,不采用激光雷达产品,典型代表为特 斯拉;另一种是由激光雷达主导,配合摄像头、毫米波雷达等元件组成。特斯拉由于激光 雷达的价格与量产进度问题而不选用激光雷达,但纯视觉算法已经频繁暴露问题,且激光 雷达价格降低、量产能力提升的情况下,激光雷达凭借其测量分辨率高、抗干扰能力强、 抗隐身能力强、穿透能力强和全天候工作的优势,成为 L3 以上 ADAS 的必要传感器组件, 可以有效应对各类 CornerCase。

预计激光雷达将在 2022~2023 年进入全面爆发期。在 2020 年 CES 展会上,大部分 激光雷达供应商新推出的激光雷达价格都已降至 1000 美元以下,标志着激光雷达价位进 入乘用车量产时代。而在整个 2021 年中,大量车企公布了搭载激光雷达的自动驾驶车型, 其中大部分大型计划在 2022 年正式量产,整个行业迅速走向成熟期。由于激光雷达的重 要性,部分车企开始通过共同研发乃至直接入股的方式,与激光雷达企业达成深度合作关 系。由于激光雷达本身技术仍处于不成熟期,站在激光雷达厂商角度,同样也希望与头部 智能化车企合作开发,帮助自身技术快速走向车规级落地。

L4 向下:深耕商业化细分场景,同时赋能传统车企加速智能化

高级别自动驾驶技术可拓展空间大,落地场景丰富。高级别自动驾驶能够有效解决人 力成本提升、交通安全、司机短缺等诸多