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汽车行业2021年中期投资策略三趋势二 [复制链接]

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北京中科白殿疯醫院 http://m.39.net/news/ylzx/bjzkhbzy/index.html

(报告出品方/作者:国信证券,唐旭霞)

一、回顾与展望:行业复苏,电动加速,预计乘用车同比+10%

年上半年受疫情影响,汽车销量同比下滑17%;下半年疫情逐步得到控制,汽车销量回暖,同比增长12%,全年汽车销量同比下滑2%。年一季度,国内GDP亿元,同比增长18%,环比增长0.6%;汽车销量为万辆,同比增长77%,环比下滑21%;新能源汽车销量为52万辆,同比增长%,环比下滑15%。

国内的宏观经济及汽车产业已基本走出新冠疫情的阴影,新能源汽车销量涨幅突出,小范围的疫情反复控制得当、影响有限,经济恢复叠加行业复苏成为公认的主旋律。我们认为年全年汽车销量有望达到万辆,同比增长8%。其中,乘用车/商用车的销量分别为/万辆,分别同比增长9%/3%。

1.Q1销量总结:行业稳健复苏,新能源加速普及

产销概况:根据中汽协的数据,年1-3月,国内汽车销量分别为//万辆,分别同比+30%/+%/+77%,相较于年同期+6%/-2%/+0.2%;汽车产量分别为//万辆,分别同比+35%/%/73%,相较于年同期+1%/+7%/-4%。Q1汽车累计销量为万辆,同比+76.82%,环比-20.68%,较年同期增长1.81%;汽车累计产量为万辆,同比+82.87%,环比-22.89%,较年同期增长0.32%。汽车行业稳健复苏,产销同比持续增长。

新能源:根据中汽协的数据,年1-3月,国内新能源汽车销量分别为18/11/23万辆,分别同比+%/+%/+%,较年分别+87%/+%/+80%;新能源汽车产量分别为19/12/22万辆,分别同比+%/+%/+%,较年分别+%/+%/+69%。Q1累计产销分别为53/52万辆,分别同比+%/+%。新能源汽车加速普及,产销增幅远超汽车行业平均水平。

乘用车:Q1销量增长77%,轿车+SUV并驾齐驱

根据中汽协的数据,年1-3月,乘用车销量分别为//万辆,分别同比+27%/+%/+80%;产量分别为//万辆,分别同比+33%/+%/+80%。Q1乘用车累计销量为万辆,同比+77%,环比-25%;乘用车累计产量为万辆,同比+85%,环比-27%。乘用车行业增速及复苏进程基本与汽车行业同步。

轿车:根据中汽协的数据,年1-3月,国内轿车销量分别为/53/87万辆,同比+32%/+32%/+77%。Q1国内轿车总销量为万辆,同比+72%,环比-15%。轿车增速表现同比弱于乘用车行业,环比优于行业。

SUV:根据中汽协的数据,年1-3月,国内SUV销量分别为/57/88万辆,同比+25%/+25%/+80%。Q1国内SUV总销量为万辆,同比+76%,环比-23%。SUV增速表现同比、环比皆优于乘用车行业。

MPV:根据中汽协的数据,年1-3月,国内MPV销量分别为11/5/9万辆,同比+9%/+9%/+%。Q1国内MPV总销量为25万辆,同比+51%,环比-33%。MPV增速表现同比、环比皆弱乘用车行业。

商用车:Q1销量同比+77%,货车表现较突出

根据中汽协的数据,年1-3月,国内商用车销量分别为46/30/65万辆,同比+43%/+%/+68%;商用车产量分别为48/34/58万辆,同比+46%/+%/+55%。Q1,国内商用车累计销量为万辆,同比+77%,环比+1%;商用车累计产量为万辆,同比+77%,环比-7%。商用车自年以来在重卡限超*策、更新需求、基建拉动工程机械、皮卡进城*策等推动下进入了持续的增长景气期。

客车:根据中汽协的数据,年1-3月,国内客车销量分别为4/2/5万辆,同比+30%/+%/+68%。Q1国内客车累计销量11万辆,同比+69%,环比-27%。一季度客车需求受今年就地过年*策、去年年底抢装行情等因素的影响,增速总体弱于商用车行业。

货车:根据中汽协的数据,年1-3月,国内货车销量分别为42/27/60万辆,同比+44%/+%/+68%。Q1国内货车累计销量万辆,同比+78%,环比+5%。货车受重卡治超、经济复苏带来运力需求增加、皮卡进程等*策刺激,增速总体优于商用车行业。

新能源:Q1销量同比+%,纯电领跑,加速渗透

根据中汽协的数据,年1-3月,国内新能源汽车销量分别为18/11/23万辆,分别同比+%/+%/+%,较年分别+87%/+%/+80%;新能源汽车产量分别为19/12/22万辆,分别同比+%/+%/+%,较年分别+%/+%/+69%。Q1累计产销分别为53/52万辆,分别同比+%/+%。新能源汽车加速普及,产销增幅远超汽车行业平均水平。

纯电动:根据中汽协的数据,年1-3月,纯电动汽车汽车销量分别为15/9/19万辆,分别同比+%/%/%。Q1累计销量为43万辆,同比+%,环比-15%。纯电动汽车销量同比增速远远优于汽车行业及新能源汽车行业的平均增速,领跑行业。

插电式混合动力:根据中汽协的数据,年1-3月,插混汽车的销量分别为3/2/4万辆,分别同比+%/%/%。Q1插混汽车累计销量为8万辆,同比+%,环比-15%。

库存:3月经销商库存系数走低,库存预警指数升高

库存层面,3月经销商库存系数持续走低。年7月起,经历了上半年国五去库存以及销量增速改善,下半年起经销商库存系数逐渐降低,12月经销商库存系数1.33,是19年下半年以来最低水平。年初受疫情影响,经销商库存系数陡增,2月份达到最高值14.80。随着复工复产推进,3月起需求逐渐复苏,经销商库存系数逐渐降低。年3月,经销商库存系数为1.54,较上月下降0.14;库存预警指数55.5%,较上月上涨3.3pct,高于警戒线。

2.全年销量展望:有望持续回升,预计全年乘用车同比增长10%

汽车行业销量主要受到宏观经济以及刺激*策影响较为显著,年乘用车销量受疫情影响显著下降,商用车销量受益于*策利好显著提升。我们认为年会延续需求乘用车复苏趋势,同时出现较强程度刺激*策的可能性较低,因此我们预计明年乘用车板块销量增速约10%,年销量达到约万辆。商用车由于其具备周期性,预计明年维持5%小幅度同比增长,年销量达到万辆,汽车板块整体同比上升9%,年销量达到万辆。

二、行情分析:4月汽车板块强于大盘,新能源表现亮眼

1.汽车行业整体走强,乘用车+新能源领跑

截至年4月28日,4月CS汽车上涨4.93%,其中CS乘用车上涨8.87%,CS商用车下降4.33%,CS汽车零部件上涨4.23%,CS汽车销售与服务上涨15.49%,CS摩托车及其他上涨8.32%,新能源车上涨9.94%,智能汽车指数上涨3.30%,同期沪深指数和上证综合指数分别上涨1.40%和上涨0.44%。总结来看,汽车板块强于大盘,尤其乘用车板块、新能源车板块涨幅明显,智能汽车板块跑赢行业。

2.汽车零部件板块估值回升

汽车汽配板块估值从19年初逐渐回升,本月汽车板块有所回落,汽车零部件板块有所回升。截至年4月28日,CS汽车PE值为38倍,估值水平较年初有所下降;CS汽车零部件PE值为53倍,估值水平较年初有所回升。国内汽车销量18年7月以来开始下滑并呈现加速下滑趋势,而国内汽车汽配板块估值自18年年初即开始下滑,年底至今估值基本稳定并逐渐回升,年初至今CS汽车零部件PE开始逐步回升(一定程度上电动智能产业链拉动效应)。

三、前瞻探讨:能源+运动+交互,构建未来汽车核心增量

1.趋势一:能源端-碳中和背景下,电动化加速渗透

“碳中和”成全球共识,电动车为主旋律之一

中、欧、美是碳排放最大经济体,三者温室气体排放全球合计占比达52%。中国是全球第一大碳排放经济体,温室气体排放量占比超25%,人均排放量比全球平均水平高约40%;美国温室气体排放量占全球排放量13%,其人均排放量为仍全球最高(全球平均水平三倍),近10年总体保持下降趋势,主要是由于能源需求的增加推动能源结构逐渐从煤炭转向天然气和可再生能源转变;欧盟(欧盟+英国)温室气体排放量全球占比8.6%。随欧洲碳排放交易体系(EU-ETS)的实施和推动,欧洲过去几年碳排放保持稳定下降趋势。此外,印度、俄罗斯和日本的温室气体全球占比分别为7.1%、4.9%和2.7%。

碳中和成全球共识,各国纷纷明确碳中和目标,并提出禁售燃油车时间。中国年碳达峰、碳中和目标,并明确表示年BEV和PHEV年销量占汽车总销量15%-25%,BEV占新能源销量的90%以上;欧洲提升年原定减排目标,0年实现碳中和(其中德国计划最晚0年实现碳中和,英国年将禁售燃油车,法国年禁售燃油车);美国拜登方提出0年实现零排放,并设定到0年实现%零排放汽车销售的目标。

全球新能源汽车迎爆发期,渗透率持续提升

全球新能源汽车渗透率持续提升。年受疫情影响,全球汽车销量为万辆,同比下降13.1%。全球新能源汽车销量和渗透率持续提升,销量从年的33万辆增长至年的万辆,CAGR达48.6%,渗透率从年的0.39%稳步提升至年的4.58%。全球新能源汽车迎爆发期,中美欧三地为全球最大的汽车生产及消费地区,汽车电动化大势所趋,自年全球出现供给端及*策端两端发力情况,有效提振新能源汽车消费。预计//0全球新能源汽车销量有望达万辆/万辆/万辆,对应渗透率为6.0%/22.1%/86.3%。

国内市场从*策驱动转向需求驱动,有望迎来爆发。

1)销量方面,据公安部的统计数据,截至年底,中国新能源汽车保有量达万辆,占国内汽车总量的1.75%,比年增加万辆,同比+29.18%。受益于供需端、*策端持续提振,我国新能源汽车有望维持上行态势,预计新能源乘用车将实现销量.8万辆(年.7万辆),同比+38.6%。

2)结构方面,纯电车型占新能源乘用车占比有望持续维持在80%水平。纯电车型占总体乘用车比重从年的1.8%增长到年的4.7%;插混维持在1%左右。

欧洲市场碳排放及各国补贴催化产业,新能源车实现低基数下高增长。

1)销量方面,从-年的基于环保、能源安全进行的产业储备,到年以来欧洲各区域展开的*策提振及车厂供给端持续发力,有力拉动配套产业成长及电动车消费。德国、法国和英国作为欧洲增长主力国家(贡献近七成的增量)。全年欧洲新能源乘用车销量.7万辆,占年全球新能源乘用车销量的43%。对于欧洲电动车,频出的各类补贴*策加速产业进程,而区域上,挪威、德国、法国、英国、荷兰前五纯电动消费国家占据欧洲74.5%的纯电动消费市场。预计//年欧洲新能源汽车销量有望达万辆/万辆/万辆,-年欧洲新能源车实现40.6%的复合增长率。

2)结构方面,欧洲新能源车消费进一步向纯电倾斜。近几年纯电在新能源汽车中的销量占比长期维持在50%左右水平,由年的54%上升至的64%,纯电渗透率由年的2.6%上升至年的3.3%。年,纯电车型占比车市总比重6.2%,插电混动车型占比4.8%。从*策更为鼓励纯电以及车企规划的纯电新车型数量远高于插混的情况来看,纯电占比大概率进一步上行,年渗透率有望达20%。

美国市场特斯拉引领增长,*策加码可期。

1)销量方面,年美国新能源汽车销量为32.2万辆,同比+5%,增速放缓,而渗透率呈上升态势。据EVVolume,美国新能源汽车销量11月3.3万辆,12月4.9万辆,全年累计32.2万辆,新能源汽车的销售相对乏力。原因系:

1)疫情造成的工厂停工和对销售活动的影响。

2)补贴*策的退坡。另一方面,随年美国汽车市场总体萎靡,Edmunds预计年美国新车销量约为万至0万辆,低于年的万辆,汽车市场销量同比约-15%。

测算得年美国新能源汽车的渗透率当下低于2.5%,尚有较大的提升空间。若美国*策端加码,有望大幅提振美国新能源汽车销量水平,预计//年美国新能源汽车销量有望达42万辆/万辆/1万辆,未来5年美国新能源车复合增长率达68.2%。

2)结构方面,纯电占比逐渐上升。-年美国新能源汽车结构中纯电与插混各占据半壁江山,年随特斯拉纯电车型上行,纯电占比逐渐上升,从年的66%上涨到年的81%,有望持续上行。

特斯拉电动化技术升性能降成本,华为热管理能效、标定效率及体验三重提升

特斯拉电动化技术,续航里程持续提升,成本持续下降

特斯拉于年9月23日电池日活动中发布全新“”型电池,续航里程提高16%,动力输出提高6倍。如果电池、工艺、设计上的创新都成为现实,特斯拉锂电池的续航里程将增长54%,成本将下降56%,投资额度将下降69%。

总体来看,特斯拉锂电池能够实现降本56%主要是因为物理装配、电化学体系以及制造工序三个方面的升级优化。物理装备方面,

1)电芯设计方案改变,由“”升级为“”,同时使用无极耳设计,降本14%;制造工艺方面,

2)通过干电极工艺、化成分容工艺的创新提升产线效率,降低投资额,降本18%;电化学体系方面,

3)负极材料改进,导入硅材料,降本5%;

4)正极材料改进,希望实现高镍低钴、正极加工工序和资源提取工序简化、回收工序的改善,降本12%;

5)车身工序优化、电池封装优化,降本7%。实现其中部分目标将需要12-18个月,完全实现则需要大约3年。

电化学体系:正、负极材料改进,成本下降17%

负极材料升级,导入硅材料,降本5%;公司将会逐步在电池负极使用硅材料以替代石墨。硅是自然界最丰富的元素之一,相较于石墨储能性能更好,理论上使用硅材料作为负极能量密度可以提升约50%,近年有不少电池生产企业开始聚焦于硅负极技术的开发。但是硅基材料作为负极会发生%的体积膨胀率,会与隔膜凝结,很容易造成破裂,公司通过原有材料重新设计高弹性材料、覆膜材料进行涂膜去解决这个问题,最终成本只需要1.2美元/KWh,并且提升20%的续航里程,负极端贡献了电池5%的降本,投资额下降4%。

正极材料升级,实现高镍低钴、正极加工工序和资源提取工序简化、回收工序的改善,降本12%;目前电池占新能源汽车成本比重大,而现有的锂离子动力电池中,正极材料的成本占比很大,其中钴占比高达30%。钴的成本较高且资源稀缺,全球66%钴产量都出自*局不稳定的刚果(金),预计年钴元素将处于供不应求的状态。而且钴元素的含量对电池性能影响较大,钴元素部分参与电化学反应,其主要作用是保证材料层状结构的规整度、降低材料电化学极化、提高其倍率性能。但过高的钴含量会使得电池实际容量降低,而过低的钴含量又会使得镍锂离子混排降低循环性,其用量相对难以把控。而镍金属是电池正极元素中的能量密度是最高的,成本是最低的。目前,松下、LG、宁德时代等国际主流动力电池企业都在将低钴及无钴化电池作为下一代动力电池研发方向。在此次电池日上,马斯克表示未来将会分层次选用正极:中低续航或储能采用铁电池;长续航使用镍锰电池;长续航以及高能量密度采用高镍电池,在Cybertruck/SemiTruck中,公司都将使用%镍支撑,而其他车型将使用镍与其他化学物质的结合。

除了材料方面,特斯拉还将采取一系列措施降低电池成本,包括在美国建立正极材料生产基地,减低80%的生产流程;发布“Tesla正极”制备方法,大大减少工序,简化传统电池正极复杂的生产过程,减少66%资本开支以及76%工艺成本,达到零水资源浪费;实现镍和锂本地化获取,目前已获得内华达1万英亩的锂矿的开采权;下一季度开始电池回收试点。

华为发布高集成度TMS,能效、标定效率及体验三大提升

与传统车热管理相比,新能源车有三大主要变化,即完全新增的电池热管理、整车空调系统制热变化、电驱动及电子功率件冷却。传统车热管理系统=动力系统热管理(发动机、变速箱)+驾驶舱空调系统;新能源车热管理=电池热管理+汽车空调系统+电驱动及电子功率件冷却系统。

(1)电池热管理:电池温度是影响其安全及性能的关键因素(最佳工况温度在20-35℃),过高或过低(低于0℃)对电池的寿命存在负面影响。在电池充放电过程中,温度过低可能造成电池容量和功率的急剧衰减以及电池短路;温度过高则可能造成电池分解、腐蚀、起火、甚至爆炸。动力电池系统需配合复杂的电池热管理,为完全新增部分。

(2)汽车空调:对于制冷,新能源车与传统车原理相近,差异在两点,一是传统车压缩机可由发动机驱动,而电动车由于动力源变为电池需使用电动压缩机;二是联结方案上,传统车动力系统与空调制冷过程较独立,而电动车电池与空调冷却系统通常联结。对于制热,传统车空调系统加热借助发动机的余热,电动车需借助PTC加热(冬季使用续航受较大影响),未来制热效率更高的热泵系统是趋势。

(3)电驱动及电子功率件热管理:在新能源车高电压电流运作环境、智能驾驶技术日益复杂背景下,电机电控及电子功率件等耐受温度低的部件对散热要求高,需额外添设冷却装置。

热泵技术持续升级。传统热泵方案系统复杂、管路众多,环境适应性差(在-10℃以下无法使用),智能化程度低(标定等工作依靠人工),严重影响了热泵系统的效率和应用。

华为针对当下痛点推出业界集成度最高的智能汽车热管理解决方案。华为针对传统热管理系统

1)系统复杂(管路多、部件多);

2)环境适应性差(-10度以下启动困难);

3)效率和智能化程度低、体验缺乏个性化的三大痛点。历经四年时间研究与开发,推出华为TMS。华为TMS通过一体化设计、部件和控制两个集成,可以实现能效、标定效率、体验三大提升,解决了传统热管理的痛点问题。

2.趋势二:运动端-EE架构革命,芯片算力进步,智能化大势所趋

智能驾驶进程中EE架构从分布到集中

汽车电子电气架构奠定车辆底层框架。汽车电子电气架构(ElectronicandElectricalArchitecture,文中简称EEA)是由车企所定义的一套整合方式,是一个偏宏观的概念,类似于人体结构和建筑工程图纸,也就是搭了一副骨架,需要各种“器官”、“血液”和“神经”来填充,使其具有生命力。具体到汽车上来说,EEA把汽车中的各类传感器、ECU(电子控制单元)、线束拓扑和电子电气分配系统完美地整合在一起,完成运算、动力和能量的分配,实现整车的各项智能化功能。

智能驾驶进程中的车辆架构从分布向集中发展。全球零部件龙头企业博世曾经将汽车电子电气架构划分为三个大阶段:分布式电子电气架构-域集中电子电气架构-车辆集中电子电气架构,三个大阶段之中又分别包含两大发展节点,一共六个发展节点,细化了电子电气架构将从分布式向车辆集中式演变的过程。伴随汽车自动化程度从L0-L5逐级提升,目前大部分的传统车企电子电气架构处在从分布式向域集中过渡的阶段。分布式的电子电气架构主要用在L0-L2级别车型,此时车辆主要由硬件定义,采用分布式的控制单元,专用传感器、专用ECU及算法,资源协同性不高,有一定程度的浪费;从L3级别开始,域集中电子电气架构走向舞台,域控制器在这里发挥重要作用,通过域控制器的整合,分散的车辆硬件之间可以实现信息互联互通和资源共享,软件可升级,硬件和传感器可以更换和进行功能扩展;再往后发展,以特斯拉Model3领衔开发的集中式电子电气架构基本达到了车辆终极理想——也就是车载电脑级别的中央控制架构。

车辆自动驾驶级别主要参照0-5级分类。目前全球公认的汽车自动驾驶技术分级标准主要有两个,分别是由美国高速公路安全管理局(NHTSA)和国际自动机工程师学会(SAE)提出。中国于年参考SAE的0-5级的分级框架发布了中国版《汽车驾驶自动化分级》,并结合中国当前实际情况进行了部分调整,大体上也将自动驾驶分为0-5级。

L3级别是汽车自动化道路的一次跃升。从法规和技术两个维度来看,L3级别自动驾驶都是汽车自动化道路上的一大跃升。从法规来看,SAE和中国《汽车自动化分级》规定L0-L2级别均是人类主导驾驶,车辆只做辅助,L0、L1和L2之间的差异主要在于搭载的ADAS功能的多少,而L3开始,人类在驾驶操作中的作用快速下降,车辆自动驾驶系统在条件许可下可以完成所有驾驶操作(作用不亚于驾驶员),驾驶员在系统失效或者超过设计运行条件时对故障汽车进行接管;从技术来看,L0-L2主要运用的传感器有摄像头、超声波雷达和毫米波雷达,L3及之后原有传感器配套数量上升,同时高成本的激光雷达方案难以避开,传感器之间的协同要求提升,多传感器融合算法愈发复杂,所需控制器芯片算力大幅提升。

域控制器自L3始进入市场。由于L3级别“人车共驾”带来的传感器数量和融合算法的增加,现有广泛使用的传统分布式电子电气架构面临ECU数量增加冗余成本提升、传感器数据耦合困难、布线复杂度提升、线束成本提升等问题,难以支撑车辆L3功能的实现,域集中的电子电气架构自L3起进入舞台。该架构下的核心处理模块——域控制器开始进入市场。接下来的篇幅我们将围绕域控制器的定义、作用、原理、分类、结构以及产业链进行展开。

域控制器的前世今生

前世:汽车ECU的出现及瓶颈

ECU(ElectronicControlUnit)电子控制器单元,又称为汽车的“行车电脑”,它们的用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换,来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车。

ECU核心在于微处理器。ECU是汽车专用微机控制器,和普通的单片机一样,由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等集成电路组成。汽车ECU的核心在于微处理器,微处理器包括MCU、MPU、DSP和逻辑IC等。ECU领先企业包括博世、电装、大陆、Aptiv、伟世通等。

ECU使用范围越来越广泛。年,奥迪A8上使用了5个ECU,最开始ECU仅仅用于控制发动机工作,随着今天汽车技术的进步,ECU肩负起了越来越多的重担,例如防抱死制动系统、4轮驱动系统、主动悬架系统、安全气囊系统、自动变速箱都需要单独的控制系统,越来越多的ECU出现在汽车上,汽车添加的诸多设备都需要ECU的管理,如今ECU已经成为汽车上最为常见的部件之一,依据功能的不同可以分为不同的类型。最常见的包括EMS/TCU/BCM/ESP/VCU等。

ECU数量迅速增加。随着车辆的电子化程度逐渐提高,ECU占领了整个汽车,从传统的引擎控制系统、安全气囊、防抱死系统、电动助力转向、车身电子稳定系统、车灯控制、空调、水泵油泵、仪表、娱乐影音系统。到现在已经广泛使用的胎压监测系统、无钥匙进入启动系统、电动座椅加热调节,还有不断成熟、方兴未艾,正在普及推广的辅助驾驶系统、矩阵大灯、氛围灯。还有电动汽车上的电驱控制、电池管理系统、车载充电系统,以及蓬勃发展的车载网关、T-BOX和自动驾驶系统等等。这些应用带动了电子控制单元ECU数量的大幅增加,高端车型里的ECU平均达到50-70个,电子结构较为复杂的车型ECU数量或超过个。

ECU增加面临成本和技术瓶颈,域控制器应运而生。自动驾驶要求更高的算力和更多传感器件,ECU的增长终将迎来爆发,而传统的汽车电子电气架构都是分布式的,汽车里的各个ECU都是通过CAN和LIN总线连接在一起。这种分布式的ECU架构如果无限制扩张,将在成本端和技术端都面临巨大挑战。

成本端——

1)算力冗余浪费。ECU的算力不能协同,并相互冗余,产生极大浪费;

2)线束成本提升。这种分布式的架构需要大量的内部通信,客观上导致线束成本大幅增加,同时装配难度也加大。

技术端——

3)多传感器融合算法需要域控制器的统一处理。ADAS系统里有各种传感器如摄像头、毫米波雷达和激光雷达,产生的数据量很大,各种不同的功能都需要这些数据,每个传感器模块可以对数据进行预处理,通过车载以太网传输数据,为了保证数据处理的结果最优化,最好功能控制都集中在一个核心处理器里处理,这就产生了对域控制器的需求;

4)分布式ECU无法统一维护升级。大量分离的嵌入式OS和应用程序Firmware,由不同Tier1提供,语言和编程风格迥异,导致没法统一维护和OTA升级;

5)分布式ECU制约软件生态应用。第三方应用开发者无法与这些硬件进行便捷的编程,成为制约软件定义的瓶颈。

6)保障汽车安全的需求。随着汽车ECU的增多,被外部攻击的可能性也就增多了,现在的汽车与外部的数据交换越来越多,车联网的发展也给黑客提供了攻击的可能性,如果还是分布式架构,就不能很方便地把一些关键系统保护起来,比如引擎控制和制动系统这些属于动力和传动控制方面的。可以单独把这些动力、传动控制系统组成一个域,通过中央网关与其他域隔离开,使其受到攻击的可能性减小,同时加强这个域的网络安全防护,这也产生了对域控制器的需求。

7)平台化、标准化的需求。集中式的架构相比分布式的架构,需要DCU的处理单元拥有更强的多核、更大的计算能力,而域里其它的处理器相对就可以减少性能和资源。各种传感器、执行器可以成为单独的模块,这样可以更方便实现零部件的标准化。DCU能够接入不同传感器的信号并对信号进行分析和处理,这样就可以方便地扩展外接的传感器,这样就能够更加适应不同需求的开发,从而为平台化铺平道路。

总结来说,随着车载传感器数量越来越多,传感器与ECU一一对应使得车辆整体性能下降,线路复杂性也急剧增加,同时分布式ECU架构在自动驾驶功能实现上面临诸多技术瓶颈,此时DCU(域控制器)和MDC(多域控制器)应运而生,以更强大的中心化架构逐步替代了分布式架构。

今生:DCU(域控制器)走上舞台

域控制器将车身划分为多个功能模块。所谓“域”就是将汽车电子系统根据功能划分为若干个功能块,每个功能块内部的系统架构由域控制器为主导搭建。各个域内部的系统互联仍可使用现如今十分常用的CAN和FlexRay通信总线。而不同域之间的通讯,则需要由更高传输性能的以太网作为主干网络承担信息交换任务。对于功能域的具体划分,不同整车厂会有自己的设计理念。在每个功能域中,域控制器处于绝对中心,它们需要强大的处理功率和超高的实时性能以及大量的通信外设。

域控制器网络拓扑架构更为集中。域控制器(DCU,DomainControlUnit)的概念最早是由以博世,大陆,德尔福为首的Tier1提出,为了解决信息安全,以及ECU瓶颈的问题。根据汽车电子部件功能将整车划分为车身与便利系统(BodyConvenience)、车用资讯娱乐系统(Infotainment)、底盘与安全系统(chassisandsafety)、动力系统(powertrain),以及高级辅助驾驶系统(ADAS)等五个大域,大域下面包含各种子域。每个域或子域都有对应的域控制器DCU和各种ECU,所有这些构成了汽车电子电气架构的网络拓扑。利用处理能力更强的多核CPU/GPU芯片相对集中的控制每个域,以取代目前分布式电子电气架构。

域控制器降低原分布式ECU功能复杂度。域控制器因为有强大的硬件计算能力与丰富的软件接口支持,使得更多核心功能模块集中于域控制器内,系统功能集成度大大提高,这样对于功能的感知与执行的硬件要求降低。但是,域控制器的出现并不代表底层硬件ECU的大规模消失,很多ECU的功能会被弱化(软件和处理功能降级,执行层面功能保留),大部分传感器也可以直接传输数据给域控制器,或把数据初步处理后给域控制器,很多复杂计算都可以在域控制器里完成,甚至大部分控制功能也在域控制器里完成,原有ECU很多只需执行域控制器的命令,也就是说,外围零件只

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