汽车行业2021年中期投资策略：三趋势、二进展、五逻辑

核心观点

行业前瞻：能源-运动-交互，智能电动构成核心增量

展望未来汽车，大致可以分为底盘之上及底盘之下，底盘之上是智能座舱下人机 交互的实现场景，细分产业链为“芯片-系统-应用-显示”，屏幕、语音、玻璃、 车灯等均有望成为座舱端的核心交互产品。底盘之下主要为智能电动和智能驾 驶，智能电动集成三电系统，作为整车运动的核心能源支撑；智能驾驶主要是基 于“传感器-计算平台-自动驾驶算法”作用到执行层面，实现横向和纵向的运动 控制。总结而言，未来智能汽车整车端核心三要素即能源、运动、交互。

能源端：碳中和背景下电动化加速渗透

碳中和成全球共识，中国提出 2030 年碳达峰、2060 碳中和目标，并明确表示 2025 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。截至 2020 年底，中国新能源汽车保有量达 492 万辆，同比+29.18%， 占国内汽车总量的 2%。受益于供需端、政策端持续提振，我国新能源汽车有望 维持上行态势，预计 2021 新能源乘用车将实现销量 172.8 万辆，同比+38.6%。

运动端：EE 架构革命，芯片算力提升，智能驾驶已在路上

汽车 EE 架构整合了各类传感器、ECU 和线束拓扑等电气分配系统。分布式 EE 架构主要用于智能驾驶 L2 级别以下车型；从 L3 级别开始，集中式的域控制器走 上舞台。智能驾驶域控制器是汽车的大脑，基于高算力芯片迭代无人驾驶算法， 感知-决策-执行并行实现汽车运动端革命。

交互端：座舱产品是智能化的核心输出载体

智能座舱是人机交互的重要场所。除屏幕以外，车机、玻璃、车灯（氛围灯、外 饰灯）等均有望成为未来座舱端的核心交互产品。车机是座舱电子核心组件，是 未来智能汽车人机交互的入口；车灯作为人机交互的“眼睛”，LED 灯备受车企 欢迎，ADB 灯开始崭露头角；汽车玻璃量价双升，玻璃车顶快速渗透提升单车 面积，HUD、调光玻璃等高附加值玻璃不断升级。

一、回顾与展望：行业复苏，电动加速，预计 2021 乘用车同比+10%

2020 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%。2021 年一季 度，国内 GDP 249310 亿元，同比增长 18%，环比增长 0.6%；汽车销量为 648 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 356%，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 2021 年全年汽车销量有望达到 2735 万辆，同比增长 8%。其中，乘用车/商用车的销量分别为 2204/530 万辆，分别同比增长 9%/3%。

1.2021Q1 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，2021 年 1-3 月，国内汽车销量分别为 250/146/253 万辆，分别同比+30%/+369%/+77%，相较于 2019 年同期 +6%/-2%/+0.2% ； 汽 车 产 量 分 别 为 239/150/246 万 辆 ， 分 别 同 比 +35%/427%/73%，相较于 2019 年同期+1%/+7%/-4%。2021Q1 汽车累计销量 为 648 万辆，同比+76.82%，环比-20.68%，较 2019 年同期增长 1.81%；汽车 累计产量为 635万辆，同比+82.87%，环比-22.89%，较 2019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，2021 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 +281%/+752%/+326% ， 较 2019 年 分 别 +87%/+108%/+80%；新能源汽车产量分别为 19/12/22 万辆，分别同比 +341%/+1140%/+332%，较 2019 年分别+114%/+110%/+69%。2021Q1 累计 产销分别为 53/52 万辆，分别同比+363%/+352%。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：2021Q1 销量增长 77%，轿车+SUV 并驾齐驱

根据中汽协的数据，2021 年 1-3 月，乘用车销量分别为 205/116/187 万辆，分 别同比 +27%/+416%/+80% ；产量分别为 191/116/118 万辆，分别同比 +33%/+496%/+80%。2021Q1 乘用车累计销量为 508 万辆，同比+77%，环比 -25%；乘用车累计产量为 496 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，2021 年 1-3 月，国内轿车销量分别为 108/53/87 万 辆，同比+32%/+32%/+77%。2021Q1 国内轿车总销量为 248 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，2021 年 1-3 月，国内 SUV 销量分别为 100/57/88 万辆，同比+25%/+25%/+80%。2021Q1 国内 SUV 总销量为 245 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，2021 年 1-3 月，国内 MPV 销量分别为 11/5/9 万辆， 同比+9%/+9%/+105%。2021Q1 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，2021 年 1-3 月，国内商用车销量分别为 46/30/65 万辆， 同 比 +43%/+248%/+68% ； 商 用 车 产 量 分 别 为 48/34/58 万 辆 ， 同 比 +46%/+282%/+55%。2021Q1，国内商用车累计销量为 141 万辆，同比+77%， 环比+1%；商用车累计产量为 140 万辆，同比+77%，环比-7%。商用车自 2016 年以来在重卡限超政策、更新需求、基建拉动工程机械、皮卡进城政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，2021 年 1-3 月，国内客车销量分别为 4/2/5 万辆， 同比+30%/+207%/+68%。2021Q1 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政策、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，2021 年 1-3 月，国内货车销量分别为 42/27/60 万 辆，同比+44%/+250%/+68%。2021Q1 国内货车累计销量 130 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、皮卡进程等政策刺 激，增速总体优于商用车行业。

新能源：Q1 销量同比+356%，纯电领跑，加速渗透

根据中汽协的数据，2021 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+281%/+752%/+326%，较 2019 年分别+87%/+108%/+80%；新 能源汽车产量分别为 19/12/22 万辆，分别同比+341%/+1140%/+332%，较 2019 年分别+114%/+110%/+69%。2021Q1 累计产销分别为 53/52 万辆，分别同比 +363%/+352%。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，2021 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+362%/600%/443%。2021Q1 累计销量为 43 万辆，同比+436%， 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，2021 年 1-3 月，插混汽车的销量分别为3/2/4 万辆，分别同比+226%/1445%/200%。2021Q1 插混汽车累计销量为 8 万辆，同比+273%，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。2019 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。2020 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。2021 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。

2.2021 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政策影响较为显著，2020 年乘用车销 量受疫情影响显著下降，商用车销量受益于政策利好显著提升。我们认为 2021 年会延续需求乘用车复苏趋势，同时出现较强程度刺激政策的可能性较低，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 2220 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 539 万 辆，汽车板块整体同比上升 9%，年销量达到 2759 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 2021 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 300 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 2021 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，2018 年底至今估值基本稳定并逐渐回升，2020 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 2030 年碳达峰、2060 碳中和目标，并明确表示 2025 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 2030 年 原定减排目标，2050 年实现碳中和（其中德国计划最晚 2050 年实现碳中和， 英国 2030 年将禁售燃油车，法国 2040 年禁售燃油车）；美国拜登方提出 2050年实现零排放，并设定到 2050 年实现 100%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。2020 年受疫情影响，全球汽车销量为 7803 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 2014 年的 33 万辆增长至 2020 年的 358 万辆，CAGR 达 48.6%，渗透率从 2014 年 的 0.39%稳步提升至 2020 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 2019 年全球 出现供给端及政策端两端发力情况，有效提振新能源汽车消费。预计 2021/2025/2050 全球新能源汽车销量有望达 501 万辆/1969 万辆/9858 万辆， 对应渗透率为 6.0%/22.1%/86.3%。

国内市场从政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 2020 年底，中国新能源汽车保有量 达492万辆，占国内汽车总量的1.75%，比2019年增加111万辆，同比+29.18%。 受益于供需端、政策端持续提振，我国新能源汽车有望维持上行态势，预计 2021 新能源乘用车将实现销量 172.8 万辆（2020 年 124.7 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 2017 年的 1.8%增长到 2020 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 2017-2018 年的基于环保、能源安全进行的产业储备，到 2019 年以来欧洲各区域展开的政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）。 2020 全年欧洲新能源乘用车销量 136.7 万辆，占 2020 年全球新能源乘用车销 量的 43％。对于欧洲电动车，频出的各类补贴政策加速产业进程，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 2021/2025/2040 年欧洲新能源汽车销量有望达 212 万辆/752 万辆/1790 万辆，2020-2025 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 2018 年的 54%上升至 2019 的 64%，纯电渗透率由 2018 年的 2.6%上升至 2019 年的 3.3%。2020 年，纯电车型占 比车市总比重 6.2％，插电混动车型占比 4.8％。从政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， 2025 年渗透率有望达 20%。

美国市场特斯拉引领增长，政策加码可期。

1）销量方面，2020 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 EV Volume，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）补贴政策的退坡。另一方面，随 2020 年美国汽车市场总体萎靡，Edmunds预计 2020 年美国新车销量约为 1440 万至 1460 万辆，低于 2019 年的 1700 万辆，汽车市场销量同比约-15%。

测算 得 2020 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 政 策 端 加 码 ， 有 望 大 幅 提 振 美 国 新 能 源 汽 车 销 量 水 平 ， 预 计 2021/2025/2040 年美国新能源汽车销量有望达 42 万辆/434 万辆/1301 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。2013-2017 年美国新能源汽车结构中纯电与 插混各占据半壁江山，2018 年随特斯拉纯电车型上行，纯电占比逐渐上升，从 2018 年的 66%上涨到 2020 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 2020 年 9 月 23 日电池日活动中发布全新“4680”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 “2170”升级为“4680”，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 400%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% 钴产量都出自政局不稳定的刚果（金），预计 2026 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 Cyber truck/Semi Truck 中，公司都将使用 100%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（Electronic and Electrical Architecture，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-【跨】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【跨】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，【跨】 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 Model 3 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 2020 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，【跨】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（Electronic Control Unit）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。1993 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 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 100 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 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 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 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 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 作为主干 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 络拓扑架构更为集中。域控制器（DCU，Domain Control Unit）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 (Body&Convenience)、车用资讯娱乐系统(Infotainment)、底盘与安全系统(chassis and safety)、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 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。

域控制器的分类——经典的五域划分

核心：以博世经典的五域分类拆分整车为动力域（安全）、底盘域（车辆运动）、 座舱域/智能信息域（娱乐信息）、自动驾驶域（辅助驾驶）和车身域（车身电子）， 这五大域控制模块较为完备的集成了L3及以上级别自动驾驶车辆的所有控制功能。

1.动力域（安全）

动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元，借助 CAN/FLEXRAY 实现变速 器管理、引擎管理、电池监控、交流发电机调节。其优势在于为多种动力系统单元 （内燃机、电动机发电机、电池、变速箱）计算和分配扭矩、通过预判驾驶策略 实现 CO2 减排、通信 关等，主要用于动力总成的优化与控制，同时兼具电气智 能故障诊断、智能节电、总线通信等功能。

未来主流的系统设计方案如下：

1）以 Aurix 2G（387/397）为核心的智能动力域控制器软硬件平台，对动力域内 子控制器进行功能整合，集成 ECU 的基本功能，集成面向动力域协同优化的 VCU， Inverter，TCU，BMS 和 DCDC 等高级的域层次算法。

2）以 ASIL-C 安全等级为目标，具备 SOTA，信息安全，通讯管理等功能。

3）支持的通讯类型包括 CAN/CAN-FD，Gigabit Ethernet 并对通讯提供 SHA-256 加密算法支持。

4）面向 CPUGPU 发展，需要支持 Adapative Autosar 环境，主频需要提高到 2G， 支持 Linux 系统，目前支持 POSIX 标准接口的操作系统。

2020 年 1 月 16 日，由合众汽车工程研究院副院长邓晓光带领团队开发的动力域 控制器搭载哪吒汽车成功，并成功一次通过搭载车辆测试，标志着合众 PDCS （Powertrain Domain Control System）动力域控制器正式进入量产应用阶段。 合众动力域控制器系统采用英飞凌（Infineon）多核处理器 200MHz 主频，具备 DSP 数字信号处理及浮点运算能力，是 Hozon PDCS 的高速处理器。同时，Hozon PDCS 三核并带锁步核的主芯片实现更高功能安全，按照 ASIL C 功能安全等级开 发，仅次于飞机的 D 级，有效保证用户出行安全。V 模型开发，每一步可验证， 软件失效率低于 0.3%，兼具 AUTOSAR 架构+MBD 建模与控制，有效提高软件可 靠性。可实时监控电控系统，智能协调及监控动力输出，提升驾控性能及安全。同 时保护电池安全，根据系统需求，同步优化能量分配、增加续航里程。

2.底盘域（车辆运动）

底盘域是与汽车行驶相关，由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统共同构 成。传动系统负责把发动机的动力传给驱动轮，可以分为机械式、液力式和电力式 等，其中机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成、液 力式传动系统主要由液力变矩器、自动变速器、万向传动装置和驱动桥组成；行驶 系统把汽车各个部分连成一个整体并对全车起支承作用,如车架、悬架、车轮、车 桥都是它的零件；转向系统保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶；制动 系统迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力，对汽车进行一 定程度的强制制动，其功用是减速停车、驻车制动。

智能化推动线控底盘发展。随着汽车智能化发展，智能汽车的感知识别、决策规划、 控制执行三个核心系统中，与汽车零部件行业最贴近的是控制执行端，也就是驱动 控制、转向控制、制动控制等，需要对传统汽车的底盘进行线控改造以适用于自动 驾驶。线控底盘主要有五大系统，分别为线控转向、线控制动、线控换挡、线控油 门、线控悬挂，线控转向和线控制动是面向自动驾驶执行端方向最核心的产品，其 中又以制动技术难度更高。

（1）线控制动是未来汽车制动系统的发展趋势。汽车制动系统经历了从机械到液 压再到电子（ABS/ESC）的发展过程，未来将向线控制动方向发展。L2 时代的线 控制动可以分为燃油车、混动、纯电三大类，燃油车基本都采用 ESP(ESC)做线控 制动。混动车基本都采用高压蓄能器为核心的间接型 EHB（电液压制动）。纯电车 基本都采用直接型 EHB，以电机直接推动主缸活塞。在汽车智能化的趋势下，考 虑到对 L3 及以上等级自动驾驶汽车来说制动系统的响应时间非常关键，而线控制 动执行信息由电信号传递，响应相对更快，刹车距离更短，是未来汽车智能化的长 期趋势。

线控制动系统可以分为液压式线控制动 EHB、机械式线控制动 EMB 两种类型。 EHB 系统由于具有备用制动系统，安全性较高，因此接受度更高，是目前主要推 广量产的方案。由于缺少备用制动系统且缺少技术支持，短期内很难大批量应用， 是未来发展的方向。

线控制动是汽车技术门槛较高的领域，全球主要的线控制动厂家是博世、大陆、 采埃孚等零部件企业。EHB 国外厂商技术发展已经比较成熟，但严格意义讲还不 适应于 L4 自动驾驶，国内此项技术在努力追赶；EMB 还处在研究阶段，目前看较 难有突破。其中，博世的 iBooster 是典型的直接型 EHB。iBooster 通常与 ESP 配 套使用，ESP 在 iBooster 失效时顶上。不过因为 ESP 也是一套电液压系统，也有 可能失效，且 ESP 在设计之初只是为 AEB 类紧急制动场景设计的，不能做常规制 动，所以博世在第二代 iBooster 推出后，着手针对 L3 和 L4 设计了一套线控制动 系统，这就是 IPB+RBU。

（2）智能化的发展催促线控转向的产生。转向系统从最初的机械式转向系统（MS） 发展为液压助力转向系统（简称 HPS），之后是电控液压助力转向系统（EHPS） 和电动助力转向系统（EPS）。目前乘用车上以 EPS 为主流，商用车以 HPS 为主 流，EHPS 在大型 SUV 上比较常见，其余领域比较少见。智能化的趋势下，L3 及 以上等级智能汽车要求部分或全程会脱离驾驶员的操控，对于转向系统控制精确 度、可靠性要求更高高，催促线控转向（Steering By Wire, SBW）的产生。

线控转向（SBW）系统是指，在驾驶员输入接口（方向盘）和执行机构（转向轮） 之间是通过线控（电子信号）连接的，即在它们之间没有直接的液力或机械连接。 线控转向系统是通过给助力电机发送电信号指令，从而实现对转向系统进行控制。 SBW（steering by wire）的发展与 EPS 一脉相承，其系统相对于 EPS 需要有冗 余功能。目前 SBW 系统有两种方式：

1）取消方向盘与转向执行机构的机械连接， 通过多个电机和控制器来增加系统的冗余度；

2）在方向盘与转向执行机构之间增 加一个电磁离合器作为失效备份，来增加系统的冗余度。

从厂商角度看，全球 EPS 厂家以博世、捷太格特、NSK、耐世特等国际巨头为主， 其中日本厂家多以精密轴承起家，向下游拓展到 EPS 领域；美国厂家则是 tier 1 厂家，横向扩展到 EPS 领域；欧洲厂家类似美国厂家，但是在上游的精密机械加 工领域远比美国要强。相比之下国内企业主要有三家，包括株洲易力达、湖北恒隆 和浙江世宝，但是规模都比较小，技术较落后。

3.座舱域/智能信息域（娱乐信息）

传统座舱域是由几个分散子系统或单独模块组成，这种架构无法支持多屏联动、多 屏驾驶等复杂电子座舱功能，因此催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台。 智能座舱的构成主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显 示系统、流媒体后视镜等，核心控制部件是域控制器。座舱域控制器（DCU）通 过以太 /MOST/CAN，实现抬头显示、仪表盘、导航等部件的融合，不仅具有传 统座舱电子部件，还进一步整合智能驾驶 ADAS 系统和车联 V2X 系统，从而 进一步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。

智能驾驶辅助系统的构成主要包括感知层、决策层和执行层三大核心部分。感知层 主要传感器包括车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、智能照明系统 等，车辆自身运动信息主要通过车身上的速度传感器、角度传感器、惯性导航系统 等部件获取。而通过座舱域控制器，可以实现“独立感知”和“交互方式升级”。一方 面，车辆具有“感知”人的能力。智能座舱系统通过独立感知层，能够拿到足够的感 知数据，例如车内视觉（光学）、语音（声学）以及方向盘、刹车踏板、油门踏板、 档位、安全带等底盘和车身数据，利用生物识别技术（车舱内主要是人脸识别、声 音识别），来综合判断驾驶员（或其他乘员）的生理状态（人像、脸部识别等）和 行为状态（驾驶行为、声音、肢体行为），随后根据具体场景推送交互请求。另一 方面，车内交互方式从仅有“物理按键交互”升级至“触屏交互”、“语音交互”、“手 势交互”并存的状态。此外，多模交互技术通过融合“视觉”、“语音”等模态的感知数 据，做到更精准、更智能、更人性化的交互。

座舱电子域控制器领域，采用伟世通 Smart Core 方案的厂家最多，其次就是 Aptiv 的 ICC（Integrated Cockpit Controller）方案。其中伟世通的 Smart Core 旨在集 成信息娱乐、仪表板、信息显示、HUD、ADAS 和 联系统。据伟世通称，它具 有很高的扩展性和 络安全的程度，可实现独立的功能域。而 Aptiv 的集成驾驶舱 控制器（Integrated Cockpit Controller，ICC）使用最新的英特尔汽车处理器系 列，可支持到四个高清显示器，可扩展，并且可以从入门级覆盖到高端产品。ICC 在图形（10x）和计算能力（5x）方面提供了实质性的改进，ICC 使用单芯片中央 计算平台驱动多个驾驶舱显示器，包括仪表、HUD 和中央堆栈等。

4.自动驾驶域（辅助驾驶）

应用于自动驾驶领域的域控制器能够使车辆具备多传感器融合、定位、路径规划、 决策控制的能力，通常需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达等设备，完成 的功能包含图像识别、数据处理等。不再需要搭载外设工控机、控制板等多种硬件， 并需要匹配核心运算力强的处理器，从而提供自动驾驶不同等级的计算能力的支持， 核心主要在于芯片的处理能力，最终目标是能够满足自动驾驶的算力需求，简化设 备，大大提高系统的集成度。

算法实现上，自动驾驶汽车通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、GPS、惯导等 车载传感器来感知周围环境，通过传感器数据处理及多传感器信息融合，以及适 当的工作模型制定相应的策略，进行决策与规划。在规划好路径之后，控制车辆 沿着期望的轨迹行驶。域控制器的输入为各项传感器的数据，所进行的算法处理 涵盖了感知、决策、控制三个层面，最终将输出传送至执行机构，进行车辆的横 纵向控制。

由于要完成大量运算，域控制器一般都要匹配一个核心运算力强的处理器，能够提 供自动驾驶不同级别算力的支持，目前业内有 NVIDIA、华为、瑞萨、NXP、TI、Mobileye、赛灵思、地平线等多个方案。但中间也会有一些共性,比如在自动驾驶 系统中，算力需求最高的当属图像识别部分，其次是多传感器的数据处理，以及融 合决策。以奥地利 TTTech 公司的 zFAS（首次在 2018 款奥迪 A8 上应用）为例, 这 款基于德尔福提供的域控制器设计的产品，内部集成了英伟达 Tegra K1 处理器、 Mobileye 的 EyeQ3 芯片，各个部分分处理不同的模块。Tegra K1 用于做 4 路环 视图像处理，EyeQ3 负责前向识别处理。

在自动驾驶技术快速发展背景下，国内外越来越多的 Tier1 和供应商都开始涉足自 动驾驶域控制器。

5.车身域（车身电子）

随着整车发展，车身控制器越来越多，为了降低控制器成本，降低整车重量，集成 化需要把所有的功能器件，从车头的部分、车中间的部分和车尾部的部分如后刹车 灯、后位置灯、尾门锁、甚至双撑杆统一连接到一个总的控制器里面。车身域控制 器从分散化的功能组合，逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、 车灯、车门、车窗等的大控制器。

车身域控制系统综合灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗控制；PEPS 智能钥匙、 低频天线、低频天线驱动、电子转向柱锁、IMMO 天线； 关的 CAN、可扩展 CANFD 和 FLEXRAY、LIN 络、以太 接口；TPMS 和无线接收模块等进行总 体开发设计。车身域控制器能够集成传统 BCM、PEPS、纹波防夹等功能。

从通信角度来看，存在传统架构-混合架构-最终的 Vehicle Computer Platform 的演 变过程。这里面通信速度的变化，还有带高功能安全的基础算力的价格降低是关键， 未来在基础控制器的电子层面兼容不同的功能慢慢有可能实现。

车身域电子系统领域不论是对国外还是国内企业，都尚处于拓荒期或成长初期。 国外企业在如 BCM、PEPS、门窗、座椅控制器等单功能产品上有深厚的技术积 累，同时各大外国企业的产品线覆盖面较广，为他们做系统集成产品奠定了基础。 而大多数国内企业生产的产品相对低端，且产品线单一，要从整个车身域重新布局 和定义系统集成的产品就会有相当的难度。

智能驾驶围绕数据展开，推动芯片算力升级

“感知-决策-执行”，智能驾驶围绕数据展开

智能驾驶主要由三大系统构成：负责环境识别的环境感知系统，