汽车电子控制技术的发展趋势（汽车智能化专题报告）
汽车电子控制技术的发展趋势（汽车智能化专题报告）域控制器将控制策略等向上集成，但在具体的执行端来看基础系统控制器将依然保留负 责具体功能，比如车灯控制器负责 LED 车灯的灯控，底盘执行机构 ESC、ibooster 等 负责基础刹车的控制、微电机控制器负责无刷电机的运行等。基础系统控制器也会有整 合，典型的例子是线控制动 One-Box 解决方案，将 ESC 和 ibooster 的 ECU 整合在一 起。域控制的出现并非意味其他控制器的全部消失，执行端的控制器依然会负责具体功能。分布向集中，形成自动驾驶、座舱、中央控制三大增量域从分布式到集中式，电气架构的变化带来控制器的集成和域控制器的引入。过去汽车的 控制器主要以分布式为主，每个控制器针对一个功能。随着汽车智能化等级的提升，原 本的多个控制器将集成为域控制。从博世的电气构架来看，汽车的电气构架将从分布向 集中式升级，未来可能融合成一个中心化计算机。新的电气架构好处：1）软硬的解耦
架构变化：从分布到集中，三大增量域控制成为焦点控制器种类繁多，具备不同单车价值
控制器的主要功能是通过接受传感器信号经过微处理器的运算实现对执行机构的运行。 传感器信号从简单的位置、压力、加速度信号到更为复杂的视频信号、雷达毫米波信号 等等，随之也是根据不同信号处理难度对应微处理器的软件和硬件的不同要求。最后， 通过改变电流、电阻等对执行机构比如电机、车灯、显示设备等完成控制。
从控制器功能做划分，主要可以分成 5 类控制器：1）信息娱乐系统：主要包括多媒体 系统 ECU、信息电子系统 ECU、倒车影像 ECU 等；2）车身系统：主要包括安全气囊 ECU、车门 ECU、空调 ECU、车窗 ECU 等；3）车身运动系统：主要包括 ABS ECU、 主力转向 ECU 等、自动泊车 ECU 等；4）动力总成系统：主要包括发动机 ECU、变速 箱 ECU 等；5）智能驾驶相关 ECU：主要包括 ADAS、自动泊车等等。
从产品复杂程度角度看，控制器从简单的控制程序到具备复杂的算法应用，产品价值量 从 50 元到上千元不等，更高级的自动驾驶域控制器价值量可以超过万元。控制器的功 能主要从简单的复杂可以大致划分为：1）简单开关功能；2）对电机的精确控制；3） 车灯、空调等专项控制功能；4）与车辆运动状态相关发动机、底盘等较为复杂算法功 能；5)自动驾驶 AI 算法等。控制器的复杂程度依次提升，单车价值也有显著的上升。 1）从硬件能力来说，控制器算力持续的提升，储存器的空间越来越大；2）从软件层面， 更加复杂的代码数据也带来软件层面操作系统及协议从 Autosar Classic 到 Adaptive Autosar 以及 Posix OS 等复杂操作系统的需求。
分布向集中，形成自动驾驶、座舱、中央控制三大增量域
从分布式到集中式，电气架构的变化带来控制器的集成和域控制器的引入。过去汽车的 控制器主要以分布式为主，每个控制器针对一个功能。随着汽车智能化等级的提升，原 本的多个控制器将集成为域控制。从博世的电气构架来看，汽车的电气构架将从分布向 集中式升级，未来可能融合成一个中心化计算机。
新的电气架构好处：1）软硬的解耦，在新的电气构架下，域控制作为对一个功能的集 成，实现软件层面在域控制器的上进行整合。过去，供应商通过提供“黑匣子”的汽车 电子产品，对产品的维护更新较难，实现软硬解耦后，对于不同控制器对应的算法成为一个函数子集整合到域控制中，较为方便地去整合；2）OTA 升级变得更加便利，也得 益于软硬件的解耦，在 OTA 升级中在技术层面上变得更容易实现；3）加快开发流程， 通过新的电气架构，车企可以将开发流程从原本的 4-5 年压缩到 2 年左右；4）降低成 本：减少 ECU 也同时意味着减少线束以及对车内空间的优化，从显性上减少了硬件成 本，而隐性的帮助包括提高了汽车的自动化率等。
域控制的出现并非意味其他控制器的全部消失，执行端的控制器依然会负责具体功能。
域控制器将控制策略等向上集成，但在具体的执行端来看基础系统控制器将依然保留负 责具体功能，比如车灯控制器负责 LED 车灯的灯控，底盘执行机构 ESC、ibooster 等 负责基础刹车的控制、微电机控制器负责无刷电机的运行等。基础系统控制器也会有整 合，典型的例子是线控制动 One-Box 解决方案，将 ESC 和 ibooster 的 ECU 整合在一 起。
自动驾驶域和信息娱乐域负责的特定功能将成为最重要的增量域控制器，车身、动力、 底盘等或将以中央控制器统一管理。根据博世的经典五域来看，主要的域控制器包括自 动驾驶域、底盘域、信息娱乐域、车身域、动力总成域等。但不同的车企对域控制的定 义并不相同，而且目前域控制器 中央控制器的混合架构可能成为一个较为理想的解决 方案。目前自动驾驶域和信息娱乐域不管是从软硬件要求还是从实现强大的功能需求来 说都比较明确作为单独的域控制来看。动力域、车身域和底盘域等在执行端依然会保留 基础控制器复杂终端执行功能，控制算法上由中央控制器统一控制。
车身控制器实际是域控制的雏形，车企负责控制，供应商提供终端的执行，未来有望升 级成为中央控制器。在过去的分布式架构中，比如空调具有单独控制器，连接在 CAN 总 线上实现独立控制，但随着车身控制器功能的持续升级，逐步集成到了车身控制器中。 目前以宝马 I3 的车身控制器来看，大量的终端执行机构以 Lin 总线的方式连接在车身控 制器（BDC）上，由车身控制器统一实现对终端的如空调步进电机、座椅调节等执行机 构的控制。这种域控制的变化带来的是主机厂在控制层面上的掌控，以及供应商在产品 提供上更类似于提供终端的执行机构。
自动驾驶域控制器是集中化趋势下最具备意义的域控制器之一，通过综合处理传感器信 号并对自动驾驶的控制决策做处理，实现自动驾驶功能是自动驾驶域的主要职责。zFAS 是全球首个量产的域控制器，将 ADAS 的所有子域都集中到一个计算平台上。从奥迪公 布的资料来看，zFAS 有 4 个核心元件：Mobileye 的 EyeQ3，主要负责交通信号识别、 行人检测、碰撞报警、光线探测和车道线识别；英特尔（Altera）的 Cyclone V 负责目 标识别融合，地图融合，自动泊车，预刹车，激光雷达传感器数据处理；英飞凌的 Aurix TC297T 负责监测辅助驾驶系统运行状态及各 ECU 之间的通信，同时还负责矩阵大灯； 而英伟达的 Tegra K1 负责驾驶员状态检测，360 度全景及所有与图像相关的计算。
自动驾驶域控制器国际 Tier1 开始加速推出自身的域控制产品，如伟世通 DriverCore 与 广汽合作。中国企业汽车电子企业也开始推出自身的域控制产品，典型的合作是德赛西 威与小鹏汽车的域控制器量产项目，东软睿驰和经纬恒润也均有域控制产品。
信息娱乐域实现“一芯多屏”将是座舱电子趋势，对于车企降低成本和结构复杂度，对 供应商来说龙头企业有望以点带面进一步扩张。目前数字仪表、车载娱乐系统、HUD 等 均采用独立的控制器，这样一方面成本较高，另一方面在座舱电子信息交互越来越频繁 下也加大了 ECU 之间联动的难度。“一芯多屏”通过采用一个控制器去管理座舱内部多 个产品，是解决目前分布式产品痛点的有效方案。伟世通在 2015 年就推出 Smartcore 产品，并将在 2020 年在戴姆勒车型上实现量产。“一芯多屏”对于车企来说也进一步降 低了采购面向多家供应商的管理成本，也带来座舱电子龙头更强的以点带面提供拓展品 类的能力。
市场空间：智能电动驱动，执行和中央控制同步发展汽车智能化电动化应用的不断提升是控制器数量提升的驱动力，汽车电子在汽车内部价 值的占比将跃升，也带来控制器在车内价值量的提升。一方面在智能化、电动化驱动下， 车灯控制器、底盘控制器、微电机控制器等数量将持续上升，另一方面，自动驾驶和智 能座舱的需求以及电气架构的升级带来三大域控制器的引入。前者可以作为后者的执行 端控制器，执行端控制与上层控制的分工以及爆发式的功能需求将推升基础系统控制器 与域控制的同步高增长。
电动智能渗透提升，驱动功能性控制器持续增长
为解决当下不断新增的智能、电动化功能需求，分布式控制器会持续增长。目前主机厂 首先需要满足汽车智能化电动化配置的快速需求。一方面主机厂尚不掌控所有的软件开 发能力且也并无必要，另一方面供应商直接供应的产品也具备成本优势。以实现特定功 能的分布式基础系统控制器依然具有较大需求，尤其在底盘电子、车灯、热管理等领域。
控制器的发展的背后是汽车电子持续创新的带来的增量。汽车电子从最初在汽车内部占 比不到 10%，到目前的占比提升到超过 25%，背后的核心驱动是在汽车在安全、信息 娱乐、动力等功能的持续提升。汽车电子从最初主要在发动机的 ECU 上，后续汽车行 驶安全的需求以及舒适娱乐的需求，增加了大量底盘电子和信息娱乐的控制器，随着智 能驾驶的到来，辅助驾驶和车联网相关控制器成为目前新的增量。
智能化：智能配置带来新的控制器引入
汽车新增功能的持续增加会实现控制器量的提升，典型产品包括车灯控制器、底盘电子 控制器等。
车灯从“卤素→氙气→LED→ADB”的升级，控制器从无到有，从简单到复杂。1）卤 素车灯不需要控制器，氙气车灯主要采用的镇流器，到了 LED 车灯时代，每颗 LED 灯 需要由控制器去驱动，控制器成为必要增量；2）LED 车灯随着灯珠的上升，对于控制 器多路车灯的控制要求也大幅提升，控制器价值量进一步提升，而到了 ADB 矩阵式车 灯，控制器更需要完成复杂灯控，难度显著上升。
底盘电子也是控制器持续升级的典型代表，从 ABS，到 ABS TCS、再到 ESC 以及 ACC 等功能，底盘电子从起初简单的防抱死功能逐渐升级到承担辅助驾驶的自动跟踪功能， 控制器的性能和算法也持续升级。随着制动刹车功能持续升级，产品单车价值从 ABS 的 200-300 元提升至上千元。
电动化：微电机控制器刚性需求提升
从机械驱动向电机驱动，以及从简单的电机向更精密功能更复杂的电机的升级中也带来 控制器的增量市场。
新能源汽车能量输出源的切换以及节能和精密控制的需求将加速机械向电机升级的进 程。我们认为汽车机械驱动向电机驱动升级的核心推动来自于两点：1）传统车向新能 源汽车，尤其是纯电动汽车升级，发动机消失导致各类机械泵等依赖发动机的能量驱动 的产品能量源消失。因此，各类机械泵必须升级为电机驱动的电子泵，代表的产品包括 水泵、油泵、真空助力泵等。2）不管从传统车还是新能源汽车而言，降低能耗以及提高 更加精密的汽车性能是推动电机渗透的重要驱动力，代表的产品包括液压助力转向升级 电子转向，普通刹车升级电控刹车。
汽车更高精密控制的要求带来无刷电机应用的持续提升。1）直流有刷电机主要应用于 相对简单的汽车电机需求，比如摇窗机、天窗、后备箱开关等，本身电机运行的整体速 率、稳定性、平稳性等要求都不是很高；2）直流无刷电机主要应用于需要更加精密的汽 车电子控制上，如电子水泵、电子油泵、电子转向的电机、电子刹车的电机等。随着汽车智能化与电动化进程的不断提升，以热管理为代表的高精度流量控制需要更多的无刷 直流电机产品，智能化的底盘电子执行机构的应用也将带来大功率无刷直流的电机的持 续渗透。
以微电机中的电子油泵和电子水泵为例，根据日本电产的预测，预计 2025 年电子油泵 和电子水泵全球的需求量将分别达到 6000 万只和 4000 万只，对应相应的电机控制器 需求超过 1 亿只，平均每台车将配套一只控制器。
未来 5 年，仅车灯、底盘电子、微电机控制器需求将翻番
从未来 5 年控制器的增量市场来看，车灯、底盘电子、微电机控制等产品渗透将大幅提 升，比如 LED 渗透率将从目前 30%有望提升到 70%将带来 LED 控制器需求的提升， 底盘电子在目前中国的渗透率约在 40%左右，未来有望提升到 70%以上。目前不同控 制器单个价格在 100-200 元左右，预计目前车灯、底盘、热管理、微电机的控制器市场 空间约在 150 亿左右，到 2025 年市场空间有望到 280 亿左右，实现近乎翻番。汽车其 他创新功能持续的引入，如电动尾门、主动进气格栅等，也将创造新的需求。
电气架构升级 高阶智能化需求，域控制将 2-3 年加速引入
域控制器何时引入？我们认为域控制器的引入的进度主要取决于电子电气架构升级的 进展和对于特定功能如自动驾驶、智能座舱引入的需求。对于域控制器的引入，首先需 要电子电气架构的升级实现从分布式到集中式的转变。同时，因为如智能座舱升级和自 动驾驶的应用的加速推出，主机厂也可以对电子电气架构实现部分的改造升级，率先支 持座舱域和自动驾驶域的应用等。
从电子电气架构的升级来看，主机厂在未来 2-3年将加速实现自身电子电气架构的升级。 电子电气架构升级已经成为各家主机厂最为重视的方向。实际上，领先的主机厂如大众、 宝马等在考虑纯电动新平台时同时也将电子电气架构以及软件架构升级考虑在内，大众 MEB 平台支持多域控的升级。中国企业中，新兴造车势力在车型设计初期均有已将新 的电子电气架构考虑在内，如小鹏的 SEPA 平台。长城的咖啡智能平台、吉利的浩瀚平 台也陆续推出，支持新的电子电气架构升级。
从特定功能域的角度，随着 L2.5 以上自动驾驶的推出，自动驾驶等域控制器将加速引 入。1）自动驾驶域主要根据主机厂对 L2.5 和 L3 级智能驾驶功能推进中引入，典型的 自动驾驶域控制如小鹏基于英伟达 Xavier 和理想基于 Orien 芯片的自动驾驶域控制器； 2）座舱域控制器随着液晶仪表的渗透以及安卓系统在车机层面的全面应用将逐步引入， 同时座舱域能显著降低成本，将进入快速渗透阶段；3）车身域已经基本具备域控的雏 形未来向中央控制器升级。
随着域控制器的引入，三类主要控制器在 2025 年有望形成 484 亿的市场规模，到 2030 有望达到 930 亿的市场规模。1）中央控制器：目前每台车均会配备车身控制器（中央 控制器前身），但随着功能的上升，单车价值会从目前 300 元左右提升到 1000 元，2025 年和 2030 年预计中国市场空间分别达到 130 亿和 300 亿；2）座舱域控制器：座舱域 控制随着一芯多屏逐渐成为主流解决方案，随着规模的上升座舱域的价格会有所下降。 我们预计到 2025 年和 2030 年座舱域的渗透率将分别达到 30%和 60%的渗透率，形成 93.6 亿和 180 亿的市场需求；3）自动驾驶域：自动驾驶域控制器目前处于导入阶段， 价格较高，随着规模的提升，未来合理的价格水平在单车 5000 元左右，预计到 2025 年和 2030 年自动驾驶域将分别有 10%和 30%的渗透率，带来 260 亿和 450 亿的市场规 模。
汽车电子巨头覆盖全面，控制器集中度较高
控制器的供应商主要以具备全球实力的汽车电子企业为主，集中度相对较高。控制器最 终市场的表现形式基本以汽车电子作为载体。全球和中国汽车电子市场均呈现较高的集 中度，中国汽车电子更为集中。全球汽车电子市场中，前三的大陆、博世和电装分别占 据 20%、20%和 11.5%的市场份额，而其他公司占比均不超过 5%，行业集中度较高。 中国汽车电子市场亦呈现类似的格局，电装、大陆、博世分别占据 30.5%、20%、20% 的市场份额，合计占比超 70%，剩余其他公司占比和前三差距较大。
电装、大陆和博世作为全球顶尖的汽车零部件公司，在控制器领域均具备较为广泛的产 品谱系。从发动机控制器到底盘控制器以及车身相关控制器均有部署。
电装是全球汽车电子代表，控制器公司单独成立事业部
电装公司是日本最大的汽车零部件制造商，总部位于爱知县。电装成立于 1949 年，其 前身为丰田的“电气部件”部门。截至 2020 年 3 月的年报中，电装披露合并销售额 5.2 万亿日元，成为日本第一、全球第二的汽车零部件制造商。电装的主要产品为热管理系 统、动力系统、移动电子以及电气化系统。目前电装在 35 个国家和地区拥有 200 家公 司，拥有员工超过 17 万人。
电装收入较为稳定。最近 5 个会计年度，电装分别实现营业收入 4.52、4.53、5.11、5.36、 5.15 万亿日元，年复合增速 3.31%，实现净利润 0.24、0.26、0.32、0.25、0.07 万亿 日元。受累于下游汽车行业较低景气度，2018 财年开始，电装收入和利润的增速均有 不同程度地放缓；受疫情影响，2019 财年第四季度收入较低，导致全财年营收同比下 降 3.9%，净利润同比下降 73.24%。
电装的电子系统业务（Electronic System）历史悠久，产品范围广，主要负责开发和生 产动力总成 ECU、车身控制器、微电子设备、车辆靠近报警系统等。
电装电子业务收入达到 421 亿元人民币，体量巨大。2019 财年在日本、中国汽车产量 继续增长的基础上，电装天（原富士通天）被纳入合并报表，带动电装电子业务进一步 增长，达到 421 亿元。
传统零部件电子升级，独立控制器厂商具有优势
从控制器机会而言，汽车电子新功能的引入和机械向电子结构升级过程中，更容易带来 控制器的供应商的介入。独立控制器企业具备软件开发以及更低的采购成本优势。1） 控制器的核心技术是对应的软件开发能力，而多数从传统机械向电控升级的企业来说， 需要重新搭建软件团队，直接外部采购控制器更为经济；2）控制器的硬件相对标准化 带来控制器企业的采购优势：同一车型平台的基本可以通用同一控制器，而即便是对于 不同车企，上游芯片及元器件也基本相同，这对于专注于供应控制器的企业来说具备较 为明显的采购优势。
以车灯控制为例，车灯升级过程中控制器要求越来越高，也带来电装、三菱、科博达持 续获取灯控订单。全球车灯市场分布较为集中，市占率前三的日本小糸、海拉和玛涅蒂 马瑞利合计占比为 53%。而车灯控制器的主要供应商除了在车灯市场占据较大份额的 日本小糸、海拉、法雷奥、斯坦雷之外，还有电装、三菱、科博达等主要玩家。背后的 原因是在卤素时代，车灯基本不涉及电子相关部件，多数企业也不具备控制器的开发能 力，只有如海拉本身具备较强的汽车电子背景才具备控制器和总成的打包供应商。随着车灯从卤素到 LED 升级，控制器的引入和更新持续提升，带来了车灯企业需要对外采 购控制器满足车灯升级的需求。
被动安全市场来看，博世、电装、大陆等企业也占据一席之地。被动安全市场集中度较 高，奥托立夫、均胜安全、采埃孚-天合为市占率前三的公司，合计占据超过 80%的份 额，是被动安全领域的绝对玩家。但在控制器领域，安全气囊和预碰撞安全带控制器的 主要供应商中，博世、电装、大陆等汽车电子巨头也有一席之地。
从新引入功能来看，如主动进气栅格和电动尾门等，原有供应商需要电控技术的支持， 因此加大与控制器供应商的合作。1）主动进气栅格引入电机以及控制器实现对应栅格 的自动开度，全球知名的栅格供应商劳士领通过与科博达合资提供 AGS；2）电动尾门 为例，整体系统包括撑杆、控制器和拉锁等，车企一般对三类产品拆分采购，撑杆主要 供应商包括博泽、斯坦必鲁斯和爱德夏等企业为主，控制器的主要供应商还是以博世、 大陆等企业为主。
软硬解耦，主机厂实现“控制”，供应商提供“功能”
过去的合作中，主机厂直接采用供应商的解决方案。比如以自动刹车功能为例，由博世 提供毫米波雷达以及 ESP，博世的 ESP 本身已经集成了 AEB 的算法。随着软硬解耦 以及域控制的引入，传感器和执行机构将更多完成自身感知和执行的功能，由主机厂实 现控制策略的开发。
新的软件架构带来的“软硬解耦”加速主机厂掌握软件的开发能力。传统控制器开发流 程中，控制器软件与硬件难以分割，供应商在提供产品中提供完整的控制策略和终端执 行。随着 Autosar 框架的引入，软件和硬件开始分层，也带来了 RTE 的中间层，通过 标准化 API 接口对于主机厂在选择不同供应商的产品时具有较为标准的软件开发流程， 也将进一步加速提升主机厂软件开发的效率和能力
汽车电子的软件主要是应用软件和底层软件，底层软件和硬件基本由供应商提供，主机 厂主要涉及应用软件。应用软件开发难点主要是对于特定功能的累积的经验，这也带来 像底盘电子、动力总成上供应商的壁垒。1）应用软件（ASW）核心是对于特定功能的 开发经验。控制器应用软件层面而言，比如对电机等控制需要决定何种转速下较为平稳 等，开发经验较为重要，决定了功能实现的优劣；2）底层软件（BSW）决定了供应商 产品开发周期和产品横向拓展的难度以及带来硬件端的优化成本优势。主要包括操作系 统、系统服务、诊断服务、内存管理、通信协议栈以及微控制的抽象层。对于底层开发 的理解也将帮助控制器供应商简短开发周期，以及在产品品类横向扩展时，减少底层开 发的投入。对于底层开发理解较为深入的供应商，在硬件的选型上也具备较强的优势， 可以通过优化硬件提供方案去节省成本。
理论上，主机厂有望掌控所有软件开发的能力，但实际情况需要考虑软件能力和综合成 本，由供应商去提供软硬一体的产品仍将存在较长时间。但软硬解耦的大势下，过去强 势的 Tier1 的地位将有所下降，同时也带来新的进入者的机会。1）主机厂来看：目前以 特斯拉为例，大量的软件由自身开发，供应商提供执行器产品。但对于目前大多数主机 厂而言，直接承担所有软件开发一方面能力上有不足，另一方面是否完全由主机厂完成 从综合成本来说未必是最优解。以底盘电子为例，开发难度较高，主机厂仍然大概率会 直接采购供应商的产品，让供应商的执行机构开放接口调用，车企主要在整车控制器领 域做车辆整体的算法控制。但因为整车控制器可以完成部分此前供应商的工作，执行机 构的控制器的复杂度也将有所下降，带来成本下降。2）供应商来看：过去强势的 Tier1 一般提供黑匣子的产品，而在新的业态下将开放更多的软件合作，甚至在某些领域只提 供硬件。整车企业与强势的 tier1 遇到的问题也可能导致整车企业与更为开放的企业合 作，培育新的供应商。
重点聚焦三条主线随着智能化电动化配置的提升，控制器市场需求将持续提升。控制器企业具备软件能力 和成本优势，更容易形成体量面向不同应用。而软硬解耦带来传统 Tier1 地位下降，主 机厂寻找新的供应商合作也带来新更多机会。我们总结控制器行业的三条投资主线：
1） 独立控制器企业具备更显著的软件能力和规模效应，具备产品的延展能力；
2）自动驾驶域、座舱域和中央控制器将成为未来更大增量，相关参与者面向广 袤市场；
3）执行端基础控制器将长期存 在，而目前智能电动具体功能的快速渗透将驱动底盘电子、车灯、热管理等控制器快速 增长。
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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源/作者：长江证券）
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