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从特斯拉的线束长度谈起

时间:2020-01-26 16:41:01 来源:网络 作者:匿名 阅读:64次

标签: 原标题:从特斯拉的线束长度谈起来源:CITICS汽车研究核心观点考虑特斯拉在“智能”方面的示范效应,以及智能驾驶是5G下最主要的应用场景,我们认为汽车电子将是特斯拉产业链之后的市场焦点。我们汽车、前瞻

原标题:从特斯拉的线束长度谈起 来源:CITICS汽车研究

核心观点

考虑特斯拉在“智能”方面的示范效应,以及智能驾驶是5G下最主要的应用场景,我们认为汽车电子将是特斯拉产业链之后的市场焦点。我们汽车、前瞻、计算机、电子等多行业联合,重点推荐“六六六”组合:保隆科技均胜电子德赛西威华域汽车科博达星宇股份。并推出汽车电子行业系列深度报告,本期我们来谈谈特斯拉的线束长度变化。

投资要点

※ 特斯拉独特的电子电气架构是其智能化的支撑。根据2017年德国博世公布其在整车电子电气架构方面的战略图,博世将整车电子电气架构的发展分为三大类,分别是模块化和集成化架构方案(分布式)、集中式域融合架构方案和车载电脑云计算架构方案。目前市面上大多数车型的架构方案都位于模块化和集成化架构方案,而特斯拉在Model 3上重新划分了“域”的概念,打破了功能与功能之间的壁垒划分和传统整车架构设计的思维,搭载车载电脑,直接跨入车载电脑和区域导向架构。

※ 从线束长度的改变,看出特斯拉EEA架构的颠覆性变化。根据公司公开说法,特斯拉三款主流车型Model S/Model 3/Model Y的线束长度为3km/1.5km/(公司预测值)100m。从Model S到Model 3,由于Model 3在域控制架构方面,特斯拉推出了“区域zone”的概念,分为中域、左域与右域,不再是Model S那样按照传统的划分方法划分为动力域、底盘域等功能域,同时Model 3配电控制模块被放置在12V电池后部,有效减少了线束的长度。从Model 3到Model Y,预测特斯拉是在原来的基础上,使用新专利(如新型线束系统结构和结构线缆专利等)和新技术(如柔性印刷电路FPC技术等),线束集成化大大增强。

※ 线束的减少将会使得特斯拉受益良多。线束由于长度过长且“太软”,组装必须要由人工来完成,因此线束的减少最大的好处就是提高生产效率及降低人工成本,而且特斯拉在线束内部设置“结构件”,将线束变成一个个固定的零件,使得线束的组装可以由机械手臂来完成,自动化率进一步提升。除此之外,其也能解决产能问题,降低资金投入;还能减少汽车能量损耗及车重,提升续航。

※ 风险因素:下游汽车销量持续低于预期;辅助驾驶、智能驾驶等新功能推广速度低于预期;特斯拉智能驾驶出现恶性事故;智能网联汽车政策推广力度低于预期等。

※ 投资建议:汽车电子是未来看3-5年的成长性板块,因为:1、特斯拉在“智能”方面的明显示范效应;2、智能驾驶是未来5G下最主要的应用场景;3、避免“左右搏右手”, 具有明确增量的领域。我们汽车、前瞻、计算机、电子等多行业联合重点推荐汽车电子硬件“六六六”组合:保隆科技、均胜电子、德赛西威、华域汽车、科博达、星宇股份,以及智能驾驶软件核心标的:中科创达四维图新

01

特斯拉独特的电子电气架构助力其智能化

特斯拉可以如智能手机般系统升级(OTA)离不开其独特的EEA架构

特斯拉通过OTA快速解决其他车企面临的棘手问题。2018年美国知名杂志《消费者报告》指出特斯拉Model 3存在刹车距离过长的问题,期待其能够解决。放在传统车企,解决类似问题的方案大概率是大规模的召回,或是通过4S店对零部件进行更换,无论哪一者都需要浪费车主漫长的等待时间。然而特斯拉的工程师通过OTA(Over-the-Air)的方式对系统进行了升级,在几天之内便解决了这一问题。

两者底层的电子电气架构(EEA)完全不同是两者给顾客带来不同体验的根本原因。特斯拉可以像智能手机一样进行系统升级(OTA),传统车企的OTA只局限于车载信息娱乐系统(infotainment system)中地图等功能,却无法像特斯拉一样对车内温度、刹车、充电等涉及车辆零部件的功能进行远程控制或升级,这是因为两者的底层电子电气架构完全不同。传统汽车主要采用分布式电子电气架构,而特斯拉model 3采取了集中式的电子电气架构。

特斯拉电子电气架构大幅领先其他车企

目前主流车型的电子电气架构主要位于分布式电子电气阶段。2017年德国博世公布其在整车电子电气架构方面的战略图,博世将整车电子电气架构的发展分为三大类,分别是模块化和集成化架构方案(分布式)、集中式域融合架构方案和车载电脑云计算架构方案。目前市面上大多数车型的架构方案都位于模块化和集成化架构方案,此方案把模块与模块之间的界限划分明确,一切“越界”行为容易控制,由于模块间的独立性较强,模块开发者不用太过于考虑其他模块的干扰问题,其无法依然弥补跨模块之间通讯率低下的缺陷。传统汽车制造商由于内部的改革压力和外部的扩展受限因素从而无法快速更新其EEA架构。

特斯拉Model 3颠覆性的EEA使其位于领先地位。特斯拉在Model 3上重新划分了“域”。在新的概念中,不再存在传统的车身域、动力域等,取而代之的是物理空间上的划分“区域Zone”,分成中域、左域和右域,搭载车载电脑,直接跨入车载电脑和区域导向架构。特斯拉在Model 3上架构证明Zone并不是不可实现的,打破了功能与功能之间的壁垒划分和传统整车架构设计的思维,从整车架构层面重新定义设计从而实现了“花小钱办大事”的超前架构和低廉成本的融合。同时结合其Autopilot HW 3.0中使用的自研FSD芯片,根据日经报道,其电子电气架构领先其他企业超过6年。

02

揭秘特斯拉EEA中线束的颠覆性变化

从线束长度的细节变化,来看特斯拉EEA架构的颠覆性改变。由于特斯拉在电子电气方面的进步,特斯拉的线束长度也发生了惊人的变化。其线束长度不断缩短。Model S线束长度约3km,Model 3线束长度减半至约1.5km,而且据 Electrek 报道,特斯拉于 2019年 7 月 22 日公布了其最近的一项专利技术,将更新车型布线结构,计划将 Model Y 的车内线束长度缩短到 100 米。传统汽车设计的时候线束长度可达数公里,复杂度高。

浅析Model S 的3km到Model 3的1.5km

对比Model S和Model 3的电子电气拓扑结构,两者之间存在显著的区别。Model S的动力域、车身域、娱乐域等都不复存在,取而代之的是三大区域架构,分别是中央计算模块(CCM)、左车身控制模块(BCMLH)和右车身控制模块(BCMRH)。中央计算模块(CCM)整合了信息娱乐系统(IV)、辅助驾驶系统(ADAS),以及外部连接和车内通信系统域功能;左车身控制模块(BCMLH)和右车身控制模块(BCMRH)分别负责剩下的车身与便利系统、底盘与安全系统和部分动力系统的功能。

基于域控制架构和电源分配架构的革新,Model 3实现了相对Model S线束长度减半。在域控制架构方面,特斯拉Model 3推出了“区域zone”的概念,例如中域、左域与右域。不再是Model S那样按照传统的划分方法划分为动力域Power Train、底盘域Chassis、车身域Body、辅助驾驶系统ADAS等多个功能域。其中央计算模块整合了驾驶辅助和信息娱乐两大功能;而左域和右域则分别整合了余下的三大系统的功能。这样的EEA设计基本可以避免一根线束横跨车身的情况的出现,有效减少线束的长度。

在电源分配架构方面,特斯拉在充分考虑目前高度自动驾驶辅助系统所需要的电源冗余要求上也通过布局简化了电源布置架构,缩短了线束长度。Model 3配电控制模块被放置在12V电池后部。它将12V电池的电源和高压DCDC模块输出的12V电源组成电源输入冗余,并形成EPS1和EPS2两组冗余电源输出分配给负责车辆转向的控制器。另外还为车身后部的两个车身控制模块BCM RIGHT及BCM LEFT供电,从而大幅简化了电源分配架构和线束长度。

Model 3的1.5km到Model Y的100米猜想:新专利&新技术

Model 3中的线束集成化将在Model Y中表现地更为突出,从而进一步促进装配的可自动化。Model 3缩短的那1.5千米主要靠的是域控制架构和电源分配架构的革新,而且在架构的实现过程中,也离不开半导体器件对线束的集成作用。通过在逆变器上应用大量的各种半导体器件,半导体对线束的高集成性使得线束能够减少一半的同时性能还能提升,为整车系统提供了更高的性能、更大的电压区间和温度区间,也克服线束多而复杂难以安装的矛盾从而加快汽车装配的自动化。线束集成化是线束长度减少的关键,许多电子器件都高度集成在各种电路板上的技术,可以使线束长度大大缩短。Model Y要想将线束长度减少到100米,离不开新专利和新技术的使用,而这实现将对整个汽车的生产效率也带来颠覆性的影响。

新专利:新型线束系统结构“WIRING SYSTEM ARCHITECTURE”。特斯拉的新布线体系结构将某些控制器移动到子组件中,这些子组件随后控制车辆中存在的一个或多个设备。特斯拉于2019年7月18日公开了“新型线束结构”这一专利,致力于解决传统的车辆连接零碎的问题。传统车企中,每个不同的电气组件都需要不同的线束连接到中央电池或电源。每个组件都需要通电,且需要多个线束才能进行通信和信号传输,这样会导致线束很长和复杂。而新布线体系结构将某些控制器移动到子组件中,这些子组件随后控制车辆中存在的一个或多个设备。例如,一个门组件可能包含一个控制器(或集线器),它能同时控制多个设备,如锁组件、照明组件、音频组件等,从而有效减少线束的数量和长度。

为了实现电力和信号传输,特斯拉使用了新的电缆和连接器,将整体的线束组件做了一些更改。把原有基于点对点+通信+电源的线的体系,分成了电源母线、通讯线组和外部屏蔽组件,由于整体外围的ECU和传感器已经被规整了,整体的连接密度提升,工控中运用的排线设计的密度有所上升,这也将有助于特斯拉将布线需求控制100m左右且仍然能保证信号和电流传输不受影响。

此外,特斯拉在2018年申请了“Structural Cable”结构线缆专利。由于传统电缆刚性不足,它们不容易形成不同的形状,并在有严格空间限制的情况下安置到既定位置。特斯拉通过电缆内部安装一个所谓的“结构元件”,提升电缆刚性,这种电缆由于对线束形状的固定作用同样在对一定程度上减少了线束长度。

新技术:除了新专利的使用,其技术也不可或缺。其中就包括目前SpaceX所使用的技术——柔性印刷电路FPC(Flexible Printed Circuit)技术,该技术目前在太空车上得到应用。FPC所带来的革命性的电缆电路,该电路可缩短整台车的线束长度,并为每个组件提供电池与计算平台的冗余连接。

03

线束减少将给特斯拉带来什么

提高生产效率及降低人工成本。以往线束由于长度过长且“太软”,组装必须要由人工来完成,耗费大量的人工时间。特斯拉为此将线束长度由3KM缩短至只有100M,并在线束内部设置“结构件”,将线束变成一个个固定的零件,使得线束的组装可以由机械手臂来完成,极大提高生产效率及降低人工成本。

助力产能问题解决,降低资金投入。特斯拉每年投入大量资金解决产能问题。线束长度的降低,提高了组装自动化率,提升了工厂产能,有助于产能问题的解决,以应对近期需求的爆发式增长,降低特斯拉对产能问题的资金投入。

减少汽车能量损耗及车重,提升续航。对电动汽车而言,续航是一个很关键的参数。大幅度缩减线束长度,可以降低电线电阻,进而减少能量损耗,对于提升续航将会起到积极的作用。传统车型中线束通常发展为车辆中的第3重且昂贵的部件,最大重量为50kg,总长度可达5km。对照model 3长达3km的线束长度,估计线束重量可达30kg,线束长度的降低有助于减轻整体车重,增强续航。

风险因素

(1)下游汽车销量持续低于预期;

(2)辅助驾驶、智能驾驶等新功能推广速度低于预期;

(3)特斯拉智能驾驶出现恶性事故;

(4)智能网联汽车政策推广力度低于预期等。

投资建议

汽车电子是未来看3-5年的成长性板块,因为:1、特斯拉在“智能”方面的明显示范效应;2、智能驾驶是未来5G下最主要的应用场景;3、避免“左右搏右手”, 具有明确增量的领域。我们汽车、前瞻、计算机、电子等多行业联合重点推荐汽车电子硬件“六六六”组合:保隆科技、均胜电子、德赛西威、华域汽车、科博达、星宇股份,以及智能驾驶软件核心标的:中科创达、四维图新。

保隆科技:最有潜力的汽车电子标的。少有的“创一代”是70后的汽车零部件企业,具有前瞻视野,研发投入超前,2017年至今均保持研发费用率在7%左右,研发费用占归母净利润的比重更是高达90%。公司汽车电子产品储备丰富,短期看2020年有TPMS(公司是全球第三大TPMS供应商)强制安装带来的红利,中期看有MEMS压力传感器和光学传感器的持续外资替代过程,尤其是受益于国六排放法规的升级,长期看有360度环视系统、毫米波雷达等ADAS产品储备。

均胜电子:2020年汽车电子板块最大潜在“黑马”。公司通过外延并购,8年间收入从55亿元扩张至超过600亿元,市场认为公司整合难度大,给予了较高的估值折价。我们认为,公司从2019年起已经明确提出“二次创业”,核心是从此前的外延并购转向整合提升,将业务板块清晰梳理为汽车安全、汽车电子、功能件三大全球业务板块,盈利修复弹性大。仅就汽车电子业务而言,预计2019年收入体量达到100亿元以上,而且下游客户主要是全球大众集团等优质客户,预计未来被价值重估的概率大。

德赛西威:最纯的汽车电子标的。公司是国内驾舱电子领先企业,主要产品包括车载信息娱乐系统、驾驶信息显示系统等,并逐渐向智能座舱方向升级;主要客户包括大众、一汽、广汽、长安马自达等。此外,公司注重研发投入,积极储备360环视、毫米波雷达、全自动泊车等ADAS产品和车联网业务,预计随着辅助驾驶、智能驾驶功能配套率的提升,公司有望迎来“大屏化”后的再一次快速成长期。

华域汽车:最全的汽车电子标的。公司旗下的华域视觉是国内车灯市场份额第一的龙头供应商,预计未来除了受益于车灯的LED化、智能化,还将融合视觉产品,打开市场空间。公司旗下的延锋是全球第一大的内饰供应商,同时也是全球领先的智能座舱整体解决方案提供商,预计未来有望在豪华车领域率先取得突破。此外,公司旗下的24GHz、77GHz毫米波雷达是国内率先实现批产供应的企业。随着公司电动、智能产品结构不断优化,预计估值中枢将持续提升。

科博达:质地最优的汽车电子标的。公司是全球车灯控制器龙头,主要产品包括汽车照明控制系统、电机控制系统、能源管理系统以及车载电器与电子等;客户端深度绑定大众集团,配套品牌上至兰博基尼、保时捷,下至大众、斯柯达等。公司未来一方面依托车灯控制器的深厚积累,有望拓展福特、日产等全球新客户,增长确定性强;另一方面将依托大众集团的客户资源,开拓机电一体化等电机控制系统新产品,打开成长空间。

星宇股份:“黄金赛道”车灯的领先企业。公司是国内车灯系统龙头企业,受益于下游整车综合降本压力下,供应链逐渐向中国优质企业转移;以及零部件的“服务”属性越来越重,中国企业凭借快速响应能力,竞争优势越发明显;公司不仅在国内市场份额持续提升,配套一汽大众、一汽丰田等优质客户,而且决定在欧洲塞尔维亚建厂,进军欧洲市场,开启全球化序幕。此外,车灯是随着LED化、智能化,单车价值量持续提升的“黄金赛道”。

往期导读

☛ 保隆科技—不仅仅是TPMS,汽车电子储备丰富

☛ 均胜电子—经营预期低点,期待整合效果

☛ 德赛西威—智能网联领军,ADAS空间开启

☛ 华域汽车—特斯拉“中国造”的标杆,估值中枢持续提升

☛ 科博达—车灯控制器龙头,品类客户齐拓展

☛ 星宇股份—产品LED升级,全球化进程开启

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特别声明

本文节选自中信证券研究部已于2020年1月25日发布的报告《浅谈特斯拉的电子电气架构,关注其线束变化》,具体分析内容(包括相关风险提示等)请详见相关报告。

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