新能源汽車零部件車身&底盤&內外飾:結構、材質和工藝的變革(相關A股公司)
輕量化:簧下減重為重點方向
簧上:高強度鋼仍為車身主力材料
簧上:高強度鋼仍為車身主力材料
簧下:底盤佈局簡化,托盤為新增要點
簧下:鋁合金替代初現端倪
放眼未來:廣闊天地,鋁鎂大有可為
工藝:鑄鋁為主,新工藝與新品種為研發方向
剖析鑄鋁:應用廣泛,歷久彌新
內外飾:裝飾、功能、安全是永恆主題
內外飾:輕量化、環保、高端化是前進方向
內外飾:市場集中度較低,國內一超多強
內外飾:科技賦能,車燈等功能件成主戰場
結構件:相關上市標的
輕量化:簧下減重為重點方向
增加新能源汽車續航里程是核心要義,技術路線上除提高電池能量密度外,主要靠提升電池在整備重量中的佔比,即保證汽車整體安全和強度前提下,提高車身其他部件的輕量化水平;
以懸掛系統為界,對整車質量分佈可分為簧上和簧下質量。簧下質量是指不由懸掛系統中的彈性元件所支撐的質量,一般包括有輪圈、彈簧、減震器等相關部件(連桿、扭力梁、副車架等部件因與車身直接相連只計算其質量的一半),而簧上質量自然就是車輛剩餘部分的質量,一般包括車身、內外飾等。其中,車身與底盤各佔整車質量的40%和30%左右;
簧上與簧下質量之比越大,車輛擁有更好的動態舒適性(降低簧下運動慣性、行駛時車廂整體相對路面近似靜止),以及操控性和經濟性(降低簧下轉動慣量)。
因此,從實際效果出發,應以簧下質量的減重為重點。
簧上:高強度鋼仍為車身主力材料
減重可以通過結構、工藝、材料三方面實現,尤其以材料為本質實現手段。材料上,目前以結構件、加強件為主要應用領域的高強度鋼仍占主導地位。第三代AHSS鋼面世後,強度和延展性均大大提高,降低了加工難度和製造成本,結合薄壁化、結構優化等改進有效實現了輕量化目標;但這同時也側面延緩甚至逼退了鋁合金在車身材料佔比的提升進程;
趨勢上,結構件減重仍可能繼續採用增加低密度(g/cm³)材料使用比例的途徑,如鋁(2.7)、鎂(小於2)、鈦(取代鋼(7.9)在合金成分中的佔比)或陶瓷、碳纖維等非金屬材料。新興材料在結構件上的普及難度主要在於強度不足(結構件和加強件承擔車輛承擔承載、受力、碰撞吸能等功能,對強度要求高)、成本價格高(高強度鋼、鋁合金較普通鋼板成本分別增加約1.5倍、2~5倍)、成型和焊接難度大等;
除材料外,工藝上目前已逐步應用激光拼焊技術(不同位置匹配不同強度重量的材料並拼接)、內高壓成形技術(空心替代實心)等,結構上採取打孔、薄壁等優化手段助力輕量化實現。
簧下:底盤佈局簡化,托盤為新增要點
新能源汽車較傳統燃油車因動力總成變化,底盤佈局簡化較多。主要增加的部件為底部電池托盤,以及電機及減速器對燃油車動力總成的替代;
托盤的存在,是為保護和支撐動力電池,防止其受到過度衝擊、振動及水、塵汙染等外部影響,並搭配框架、加強結構形成完整的電池保護盒,約佔電池整體重量的20%~30%;
現階段,歐美電池托盤全部為鋁合金材質,國內電池托盤主流為鋁合金材質,也有部分不鏽鋼材質。其中,鋁質托盤主要採用6系鋁型材,其具備良好的塑性和優良的耐蝕性,輔以攪拌摩擦焊接等先進焊技術,保障產品一體成型。單車價值約1000-3000元,具體取決於尺寸、功能及結構複雜程度。
簧下:鋁合金替代初現端倪
除電池托盤外,其餘底盤部件也均存在不同程度的鋁合金滲透,尤其以海外和高端品牌車型為甚;
底盤可輕量化部件以副車架、擺臂、轉向節等為主,其中在質量較大的副車架、擺臂上均存在高強度鋁合金對傳統鋼材質的替代,涉及相關部件的單車價值總量近萬元。轉向節的鋁合金材質轉換後成本較低,目前已在較多中低端車型上應用。
放眼未來:廣闊天地,鋁鎂大有可為
根據國際鋁業協會《中國汽車工業用鋁量評估報告》預測,到2030年汽車行業鋁的總消費量將達到1070萬噸,CAGR為8.9%。
乘用車是鋁的主要市場,2017年的鋁消費量為290萬噸,佔總消費量的74%;新能源汽車的平均鋁消耗量估計為141.5千克(純電動汽車128.4千克,混合動力汽車為179.6千克),預測到2030年純電動汽車鋁的單位消費量將達到283.5千克;
據估測2030年新能源汽車單車使用鎂合金有望達到45kg。針對鎂合金的應用,目前國內單車不到1kg,國外單車約5kg。
鎂合金相比鋁重量再減40%,且近年來鎂鋁價格持續下降,我國作為產鎂第一大國,未來提升空間可期;邊際結構上,小型、低端電動車銷量佔比逐步走低,中高端產品湧不斷現,鋁鎂等新興金屬材料有望提高單車滲透率。
工藝:鑄鋁為主,新工藝與新品種為研發方向
鋁合金在新能源汽車上的應用形式主要包括軋製材、擠壓材、鍛造材、鑄造鋁合金等。
目前各類鋁合金在汽車上使用比例大致為:鑄鋁77%,軋製材10%,擠壓材10%,鍛壓材3%。
未來研發方向主要為兩塊:
1)新工藝,完善鋁型材、鋁板材的加工、成形、連接工藝。
2)新品種,目前已開發出了快速凝固鋁合金、粉末冶金鋁合金、超塑性鋁合金、纖維增強型鋁合金、泡沫鋁材等,另外高強度高韌性鑄造鋁合金、鋁基複合材料等也在研究之中。
剖析鑄鋁:應用廣泛,歷久彌新
新能源車用壓鑄鋁合金中,壓鑄件產量約佔70%。
重力鑄造, 工藝特點是將液體金屬通過重力澆入金屬型形成鑄件,鑄件品味比鋁合金砂型鑄造好,是生產較高質量組建的傳統方法。
像美國福特汽車公司就是採用金屬型重力鑄造方法,生產鋁缸體和鋁汽缸蓋。
壓力鑄造簡稱壓鑄,在一定壓力(非重力)作用下使熔提填充金屬型腔,鑄件組織緻密、力學性能高、尺寸精密、加工餘量小等。
目前,壓力鑄造主要應用在汽車變速殼、離合器殼、水泵殼、化油器殼、轉向機殼等。
低壓鑄造是介於重力鑄造和壓鑄之間的一種工藝,鋁熔液在壓力作用下沿升液管從設在底部的一二個澆口自下而上,並從遠離澆口的地方開始凝固,逐步向澆口擴展。
低壓鑄造時鋁熔體的利用率比金屬型(重力/壓力)鑄造高得多,可達85%~90%,而金屬型鑄造僅40%~60%,且產品的力學性能較高,緻密性更好,不過它的廢品率比極高高,生產過程也相對複雜一些。
內外飾:裝飾、功能、安全是永恆主題
相對於車身及底盤結構件來說,內外飾作用相對簡單統一,但分佈範圍廣、涉及細分種類較多。
內外飾成為汽車顏值的重要組成部分,是中國消費者購車考慮的重要影響因素,因此也成為主機廠迎合消費升級、豪華配置下沉的主要表現渠道之一。
內外飾:輕量化、環保、高端化是前進方向
材料與工藝是實現輕量化、環保化、高端化的主要途徑。
材料上,PP、PC、ABS、PE、PVC等改性塑料佔比超過九成,少部分使用鋁合金、皮革、纖維等材料;工藝取決於材料流動性、成形特點、工藝要求等,包括注塑、壓塑、層壓、擠塑、吹塑、發泡以及金屬材料對應的壓鑄、衝壓等,此外為滿足審美要求,成型後還需進行噴塗、電鍍、印刷、皮紋腐蝕等工藝處理。
輕量化方面,同件部品“以塑代鋼”可有效減重40%;
環保化方面,以目前傳統的內外飾件溶劑型膠黏劑為例,容易產生小分子物質的揮發且揮發速度緩慢,是造成長時間車內空氣汙染的重要元兇,而熱熔膠、水性膠黏劑等環保材料的替代,在保證可靠的粘接質量大大降低VOC的排放、提升環保性;
高端化方面,PU和PVC等多種仿皮材料對硬質塑料的取代在提升中低端整車質感上具有直觀作用,透氣性、透水汽性、吸溼性、抗拉伸性等性能持續接近天然皮革。
內外飾:市場集中度較低,國內一超多強
以內飾件為例,全球內飾巨頭包括延鋒、弗吉亞、安通林、河西、豐田紡織、李爾等。
其中弗吉亞、安通林、李爾等均參與全球車企配套,豐田紡織等日韓供應商主要向日韓品牌的整車廠供貨;延鋒(華域全資子公司)作為國內龍頭,下游客戶覆蓋了包括上汽大眾、上汽通用、一汽大眾、長城、吉利等國內主流品牌,此外實力較強的國產廠商還包括寧波華翔、拓普等。
整體上,除掉車燈、座椅等功能性較強的品類外,內外飾件行業格局仍較為分散,2016年CR3近24%,同期車燈、汽玻行業CR3為56%、60%。
造成集中度差異的原因主要為汽車飾件單品價值量低,而卻因細分品類繁多、配套車型各異導致標準化程度極低,因此技術應用複雜、模具通用性差,導致相對單品價格來說開發成本較高、經濟性差(18年頭部企業平均毛利)。
零部件巨頭無意整合甚至剝離相關業務,但也給了國內優秀的內外飾件廠商新的發展機遇。
內外飾:科技賦能,車燈等功能件成主戰場
功能性內外飾件是區分等級高低的重點領域。
以車燈為例,目前市場中低端車型以鹵素、氙氣、LED配置為主,多LED燈組、激光大燈則因價格限制應用於豪華車型。不同配置車燈除外觀之外,在光線強度、色感、耐用性、照明效果、能耗上等功能性指標上均有顯著差異,成為消費者區分車輛優劣的直觀指標。
因較普通汽車飾件,構造複雜程度不在同一量級,承載功能特殊,智能化水平逐代增加。
內外飾整體整車配套價值約7000-18000元左右,區間較廣主要系功能件單價差異較大;普通內外飾件受整車降本壓力傳導,通過提升技術材料通用性、規模效應,有效拓展高端客戶的企業有望脫穎而出;
功能性飾件技術密集程度高,單品價值量與普通內外飾件差異顯著且有逐代拉大趨勢,成為核心汽零企業角逐重點領域。
結構件:相關上市標的
A股結構件相關上市公司格局較為分散,主要包括:
拓普集團(鋁合金懸架部件龍頭,深度綁定吉利汽車並佈局特斯拉等新能源車企)、
旭升股份(特斯拉產業鏈純正標的)、
愛柯迪(鋁合金壓鑄中小件標杆)、
伯特利(精於輕量化制動零部件)、
文燦股份(中高端汽車鋁壓鑄件供應商)、
廣東鴻圖(老牌鋁合金壓鑄零部件企業)、
雲海金屬(鎂合金龍頭)。
部分內容來自中泰證券研究所研報
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