史雪楓,劉雅坤,康 凱,成梅林
(中國汽車技術研究中心有限公司,天津 300300)
受新冠肺炎疫情影響,2020年初中國汽車零部件產業鏈首當其沖,部分關鍵核心部件出現“斷供”風險。政府主管部門為降低中國汽車產業供應鏈風險,扶持培育國內零部件企業發展,各地陸續開展“固鏈、補鏈、強鏈”工程。建設“自主高效、安全穩定”的中國汽車零部件供應鏈體系,成為2020年中國汽車零部件產業發展的主基調。
2020年中國汽車零部件產業主營業收入與2019年接近,規模以上企業主營業務收入3.95萬億元,行業凈利潤3 121億元,產品凈利潤率約為7.9%。2020年中國汽車零部件出口金額達666.22億美元,同比下降6.2%,下半年隨著全球汽車市場復蘇,中國汽車零部件進出口呈現爆發式增長,進口、出口總金額下半年累計同比分別增長18.7%和20.3%,在汽車市場整體下降的大環境下,中國汽車供應鏈在部分領域發揮了重要支撐作用。
受益于新能源汽車產業起步較早,國內新能源汽車在動力電池產業鏈、驅動電機、電控系統等核心零部件技術研發實力躋身世界前列,關鍵領域形成了一批具有核心技術的行業領先企業,產業生態蓬勃發展。但分系統來看,部分關鍵零部件國內仍存在短板,傳統燃油車領域,高壓共振系統、燃油噴射系統、增壓器、多擋自動變速器、雙離合器模塊(含摩擦片)、液壓控制單元用電磁閥、CVT鋼帶等核心技術與國外相比還有較大差距;基礎材料與設備領域高端軸承鋼和彈簧鋼、特種工程尼龍、阻隔層氟塑料和AEM橡膠、高精密機床等仍未突破;高端核心芯片方面,32位及以上MCU芯片、控制芯片大容量存儲芯片、高精度傳感器芯片等基本被國外壟斷;操作軟件方面,車輛專用模擬仿真軟件、電子設計自動化軟件(EDA)、車用底層控制操作系統、車載操作系統等,國內企業大多尚處于研發和工程化階段。
《汽車產業中長期發展規劃》《“十四五”汽車產業發展規劃》《汽車零部件再制造管理暫行辦法》等政策規劃對中國汽車零部件提出了更高要求。規劃辦法中提出要建立從整車到關鍵零部件的完整工業體系和自主研發能力,形成中國品牌核心關鍵零部件的自主供應能力;加強整零結合,培育戰略性零部件體系,促成一批世界級零部件供應商;積極發展整機和零部件再制造業務,提高資源循環利用效率,逐步實現全產業鏈安全可靠和產業綠色發展等規劃目標;大力發展新能源汽車和智能網聯汽車、完成中國汽車質量品牌建設等重要任務。整體而言,汽車零部件產業在中國汽車工業地位日益凸顯。
發動機方面,國內各車企在增壓直噴新機型研究上,已大量應用高壓縮比+米勒循環+變排量附件+低摩擦技術等先進節能技術,重點車企通過節能技術組合,熱效率接近39%甚至40%,初步實現了對國際領先水平的追趕。變速器方面,國內乘用車多擋化發展迅速,實現了2020年目標。自主品牌整車企業以DCT為主,多個車企先后實現7DCT變速器量產。一級供應商主要布局AT、CVT,6AT、CVT等已經實現規模化量產,8AT已推出系列化產品。同國外領先水平相比,國內自主變速器依然面臨著提升效率與可靠性等多方面挑戰。
2020年全年中國動力電池裝車量累計達到63.6 GWh,累計增長2.3%。其中三元電池裝車量累計達到38.9 GWh,占總裝車量61.1%,累計下降4.1%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計達到24.4 GWh,占總裝車量38.3%,累計增長20.6%,是驅動裝車量整體同比上升的主要產品。排名前3家、前5家、前10家動力電池企業動力電池裝車量分別為45.4 GWh、52.3 GWh和58.4 GWh,占總裝車量比分別為71.3%、82.1%和91.8%。在技術創新方面,寧德時代推CTP、CTC方案及電芯材料體系布局,寧德時代針對能量密度、體積利用率、成本等指標的優化,推出了CTP和CTC方案。第一代CTP方案,已經應用到Model3、蔚來等多款車型,較傳統電池包而言,體積利用率將提升15%~20%,零部件數量減少40%。比亞迪的刀片電池實質上是CTP方案的一種應用,通過增大電芯長度、省掉模組的方式,進一步提升電池包的集成效率,將空間利用率從40%提升至60%,利用電芯充當電池橫梁,保證結構強度的同時成本降低30%。
在電驅動系統方面,2020年我國新能源汽車驅動電機系統實現產銷135.7萬臺套,同比實現增長8.9%。隨著外資企業持續進入,產業集中度進一步提高,前10家驅動電機與電機控制器的配套比例分別達到73.3%和75.8%,較2019年增加21.1%和26.1%。前10家配套企業中,驅動電機和電機控制器的國內企業占比分別達到60%和70%,獨立零部件企業占6家。2020年在穩定市場產品的同時,加大研發投入,積極通過平臺化、集成化和產品技術升級,保持企業在行業的競爭力。在三合一總成方面,上海電驅動、精進電動、匯川技術、巨一自動化等推出三合一總成產品并實現量產配套;多個企業推出了扁線定子和扁導線電機產品,華域汽車為大眾MEB平臺輔助驅動電機實現穩定量產;在碳化硅逆變器產品方面,比亞迪汽車在國內率先量產了自主封裝的碳化硅器件的電機控制器,用于“漢”純電動汽車,上海電驅動、精進電動、中車時代電動、陽光電源等也紛紛推出了碳化硅電機控制器樣機和產品。
我國燃料電池技術實現較大突破。我國車用燃料電池系統的功率密度、最高效率等多項技術指標與國際先進技術指標水平同步,燃料電池系統的電堆、壓縮機、DC/DC變換器、氫氣循環裝置、控制系統和傳感器等關鍵零部件均已實現了國產化。特別是國產化電堆,技術水平已有大幅度提升,正逐漸接近國際先進水平,商用車用單堆功率從原來的30 kW~50 kW提高到80 kW以上,超過技術路線圖1.0提出的2020年70 kW的目標,電堆體積功率密度也超過了2020年2.0 kW/L。但是,我國燃料電池系統壽命、可靠性、低溫適應性等與國外先進水平差距仍在,催化劑、炭紙、質子交換膜等燃料電池關鍵材料和部件基礎較為薄弱。
感知系統取得較大進展。車用激光雷達、視覺傳感器以及毫米波雷達等傳感器以及基于傳感器的感知技術水平取得突破。具體體現在車載多線束激光雷達、應用于智能駕駛功能的車載視覺芯片已實現量產,車載24 GHz和77 GHz毫米波雷達核心的射頻收發芯片和雷達波形控制芯片已實現自主研制,車載多傳感器融合環境感知算法感知的精度和可靠性有一定提升。
我國在智能決策策略與模型的開發與測試仿真平臺的構建、計算平臺等方面取得突破。具體體現在我國已實現面向可控場景的智能決策模型,比較典型的基于規則模型和AI算法的智能決策技術能力,并完成相關測試仿真平臺構建,同時,我國已經推出多款自主研發的自動駕駛計算平臺,代表性產品有華為的MDC和地平線的Matrix平臺等。但與國際相比,我國在測試與驗證方面缺乏有效的大規模測試驗證方法,在一定程度上阻礙了決策技術的進步。
控制執行技術方面,車輛動力學控制策略、關鍵執行機構開發等方面取得突破。具體體現在自動緊急制動(AEB)、自適應巡航(ACC)、車道保持輔助(LKA)等縱/橫向駕駛輔助控制算法已完成軟件開發、實車測試驗證,并已實現量產應用,同時,面向停車場、封閉場景的車輛集成控制算法的軟件開發與實車測試等關鍵環節得一定突破。此外,滿足智能駕駛輔助功能需求的關鍵執行機構、轉向、制動等已完成開發、測試驗證,并已實現量產應用。
信息交互技術與國際領先水平保持同步。在V2X通信技術方面,技術標準、V2X底層通信模塊、測試示范等方面與國際領先水平保持一致,已完成LTE-V2X相關技術標準的制定和實施;國內自主通訊芯片、模組等底層通信模塊已經實現小批量供貨,實現了城市級車聯網示范應用,同時實現了跨通信模組、跨終端、跨整車的互聯互通,驗證了中國V2X標準協議棧的有效性。我國在LTE-V2X相關技術標準完善性、V2X底層通信模塊量產化以及測試示范能力與規模等都實現了提升。
我國汽車零部件產業區域集群主要分為兩大類,一類是整車企業引領型,一類是零部件企業聚集型。其中外資整車且引領型地區的汽車產業鏈條覆蓋范圍廣、產業鏈條完善,但是當地零部件產業多大而不強,自主掌控能力較弱;零部件聚集型則更容易在特定領域培育出強勢龍頭企業,自主掌控能力較強。
在一汽集團的強勢帶動下,吉林省具備完整的產業生態體系,但零部件產業整體大而不強,新能源、智能網聯、電子電器產業鏈薄弱。
在豐田垂直式的零部件配套體系下,天津聚集了一批日系零部件配套企業,使其形成完整的產業鏈條,但這些企業大多僅擁有生產職能,研發實力弱;且天津自主品牌零部件企業數量少,實力弱,導致天津汽車零部件產業大而不強。
以承接上海非核心零部件產業外遷為契機,浙江省已形成雄厚的汽車產業基礎,產業鏈覆蓋面廣,且培育出了一批諸如萬向錢潮、亞太機電等優質龍頭企業,且在人工智能、智能網聯等前瞻技術領域,布局全國領先。
江蘇省將新能源汽車作為未來產業而發展的重中之重,在宏觀引領、區域準入、財稅支持、標準法規、示范推廣等領域出臺一系列政策,為全省汽車產業轉型升級提供了良好的整車環境;同時始終堅持強鏈、補鏈和延鏈理念,推動產業聚集,已形成國內汽車產業鏈最完善的地區之一。
山東省在特定領域孕育出幾家強勢零部件企業,諸如活塞領域的濱州活塞,發動機領域的濰柴動力和變速器領域的盛瑞傳動,形成了幾個特定領域的龍頭企業引領的發展模式。
上汽通用五菱嚴格的降本原則催生了一批柳州市當地零部件企業。這批企業規模較小、產品單一,且主要配套區內上汽通用五菱、東風柳汽等政策廠商,對外抗風險能力較弱。
汽車產品逐漸轉為由軟硬件共同定義,OEM與供應商形成全生命周期合作模式,過去由機械定義汽車逐漸轉向軟硬件共同定義,主機廠進行組裝的傳統供應鏈模式將發生改變,新的供應鏈模式下傳統零部件廠商、整車廠商、數據服務商和軟件供應商彼此交會融合,共贏共生。未來主機廠將自身掌握更多核心零部件及軟件能力,通過自身軟件能力實現產品的差異化。
汽車零部件產業將加速洗牌,企業發展路徑出現分化。在新的產業格局驅使下將加速淘汰一批技術能力弱,轉型緩慢的傳統企業,具有較強技術優勢、積極面對產業變革的企業將不斷通過商業模式的探索,形成新的競爭力。互聯網科技巨頭企業在智能化發展的驅使下通過計算平臺、軟件基礎系統、自動駕駛算法等優勢領域降維進入汽車產業,為汽車零部件產業帶來新的市場主體。
從零部件產品價值構成來看,產品價值將逐步由傳統硬件的銷售向持續軟件服務和創新商業模式轉變,生命周期附加值將大幅提升。傳統零部件行業發展放緩并逐步減少,而具備可更新升級功能的組件則可能為企業帶來創造可持續收入的價值。從長遠來看,只有商業模式創新才能發揮核心技術和系統的真正價值,軟件作為主要驅動因素,其市場份額將不斷增加。
當前,汽車工業正處于“百年未有之大變局”的關鍵期, 新技術迭代速度不斷加快、新業態不斷刷新行業認知、新商業模式不斷涌現,產品和服務的界限不再刻意劃分,這些變化直接而深刻地改變著全球汽車工業發展的進程和方向。推動汽車產業“固鏈、強鏈、補鏈”工程,提高產業垂直整合程度,增強產業關聯性、集成性,培育自主完整產業鏈,搶抓戰略發展先機,具有重要戰略意義。