2022年商用车市场仍面临全球口罩反复、外部环境复杂、经济波动、治超治限常态化因素影响,市场由全球“增量竞争”逐步转变为内循环“存量竞争”,且随着上篇文章说到股比开放政策的实施,国际车企加紧布局中国巨大市场,国内本土商用车企业面临严峻挑战。同时,商用车新能源和智能网联技术快速发展,商用车产业格局不断被重塑,为商用车行业带来了新的机遇。就“十四五”期间,商用车市场进入调整期,市场波动促进优胜劣汰,推动产业、产品、技术向高质量发展。
一、产品趋势
1、高端化
从商用车产品需求端看,当前我国物流行业集中度不断提高,大型车队与企业客户比重显著增加,对产品的全生命周期成本、售后服务、综合解决方案等提出了更高的要求。用户不再是单一的整车产品,而是向金融、保险、服务等共同组成的“产品包”。企业必须转型并向高端化发展,为客户提供完整解决方案,以保持市场竞争力。
从供给端来看,股比放开后,高端商用车品牌涌入,本土制造商面临挑战,需要在设计、管理、营销、服务等方面“学习”国际高端品牌,促进自身发展。
从政策端看,在经济高质量发展、“双碳”目标以及循环经济发展背景下,国内商用车企业又在加快向高端化发展的方向。
从车主端看,安全、经济、耐操依旧是客户本身的需求,如果有更智能的车载系统、车载应用、帮助车主调度物流和配送,保证人、车、货安全,省心省力,会成为多数车主或者车队的首选。
2、轻量化
伴随重卡的超载超限治理和轻卡大吨小标治理,轻量化产品越来越受到市场和消费者的关注。据估算,柴油车减重10%,油耗降低6-8%,新能源车减重100KG,续航里程提升10-11%,同时降低20%的电池成本和日常损耗成本。无论是传统大马力的柴油车还是新能源车,轻量化均能够提升动力系统工作效率,从而减少能量消耗,提升整车续航,轻量化逐渐成为各大整车及零部件企业的技术研发方向,比如全铝车身、全铝发动机的大量应用。
3、电动化
在“双碳”目标下,新能源电动商用车是未来的发展重点。在城市路权政策的推动下,城市物流、环卫、城市公交等车辆纯电动化成为趋势。随着电池技术发展和快速换电商业模式的逐渐成熟,新能源商用车的应用场景将得到扩展,逐步缓解用户的里程焦虑和价格焦虑。此外,智慧物流已成为物流行业发展的主流趋势之一,AI、物联网、大数据、云计算、TBOX、VBOX(video-box)、域控制器、高速以太网等新技术的快速发展和应用,将进一步带动新能源商用车的效率提升,推动用户对新能源商用车的需求增加。
4、数字化
2018年,交通运输部发布了运营货车安全技术新标准,商用车主动安全设备和ADAS系统成为法规要求,促使商用车远程车载终端升级,商用车车联网2.0加速发展。
随着互联网和大数据产业发展,客户组织化对车队管理的要求,司机对数字化产品的体验以及国家对行业监管的要求,共同促进了数字化智能终端上车,数字化产品已打通商用车企业与客户之间沟通的桥接,平台成为他们之间的载体,数据是建立信任、规避风险的关键。
比如山东能源集团VBOX(video-box)对贵重货物流程的系统监控、对司机驾驶行为的规范管理,TBOX对车队车辆工况的健康管理、保养维修建议、服务咨询,云计算对路径规划、预计抵达时间与安全驾驶行为及运营成本数字化评估等等;ADAS对行车安全及疲劳驾驶等监管等等,这些技术的应用利好天泽信息、锐明视讯、物泊集团、华为、速锐得、华为海思、中兴、海康威视等。
5、智能化
在新型城镇化、智慧城市带动下,智慧物流作为关键支撑技术之一,将促进交通运输行业智能化、数字化发展。
目前,各大主机厂量产车辆辅助驾驶等级大部分为L1和L2,并逐渐向L3演进。部分科技公司采取高举高打的策略,直接研发L4级别的自动驾驶技术,并在部分城市路段或特定场景下测试,如城市郊区道路、部分高速公路、快速公路、园区等等。
在商用车领域、矿山、港口、机场等具有低速、场景封闭、固定线路的特征,自动驾驶商用车辆和自动驾驶技术可帮助企业降低人力成本,保障人身安全,使更多的人参与到附加值更高的环节中,短期内技术落地性较强。
二、技术趋势
新一轮技术革命和产业变革重构全球创新版图,正改造着全球传统生产模式和服务业态,推动生产方式和商业模式大变革,促进工业和服务业的融合与发展。以人工智能、区块链、云计算、大数据为代表的新一代信息技术,以先进传感、通信定位和地图、智能决策与控制为代表的智能技术,以高热效率内燃机、混合动力、纯电动、氢燃料电池为代表的清洁能源技术、融合机器人、新材料碳纤维、石墨烯等先进制造技术,正在加速推进全球产业向信息、智能和绿色等方向转型。
商用车技术发展面临着碳中和及碳排放增长率为零,环境零污染即整车排放对环境无影响、交通零伤害即智能安全大脑实现交通事故为零和司机伤害为零、全生命周期成本TCO最优等多维度的重大挑战。未来商用车发展应聚焦低碳化、智能化、生态化、电动化、高品质的技术发展方向,关注智能体系对车辆节油、降低能耗的智能管理,新节能绿色动力总成、轻量化、电动化、新能源、智能驾驶、新材料、智能底盘、车联网、高可靠长寿命、后处理等技术领域。
从现有发展技术路径来看,动力系统中柴油机和天然气发动机热效率等关键技术还有突破,向康明斯动力学习,智能体系助力节油降耗、后处理突破涂层挂号件技术,攻克系统控制、电驱系统、燃料电池等关键核心技术。2025年新能源商用车占比可能会达到20%,那么探索智能驾驶,安全行车,实现交通事故为零、司机伤害为零、突破L4级、L5级智能驾驶核心技术,也是尤为重要。
1、新能源技术
新能源商用车涉及多种动力总成技术路线,目前以中央控制器驱动为主,电驱桥是未来发展方向,并向高效率、高集成、高品质、轻量化、平台化和低成本(批量的低成本)方向发展。首先呢,为使用复杂工况、提高爬坡等动力性、协调电机最大限度地工作在高效率的区间,还要缩小电机规格,减轻总成重量,增多变速器;其次,重卡的负荷大,由单电机高效向追求运行综合高效方向发展,会采用多电机;其三是电机、电控、变速箱与车桥逐步形成集成,电驱动桥成为发展方向,同时电驱动桥开始与电池包、车架、悬架等集成,形成电动化专用底盘;其四是高速电机和高速变速器的应用,降低了电机扭矩,提高了变速箱速比,减轻了总成的重量,拓展了高效区。
我国推广和应用氢燃料电池商用车具有很大的优势,很早的时候客车系列就推出了氢燃料动力的客车,东风也推出了氢燃料的轻卡,速锐得在2018年就拿到了丰田mirai整车的CAN控制策略DBC文件。从制氢技术角度,随着技术发展,通过化石能源(如煤炭、天然气(CNG)、甲醇等)、工业副产、可再生能源电解水、生物等均可实现制氢。从储氢角度,高压气态、固态材料、低温材料、有机液态等均可实现储氢。同时,随着技术的发展,预计到2025年,氢运输将以高压气氢运输为主,并试点推广液氢运输,到2030年将以液氢运输为主动脉,高压气态储运为毛细血管。
氢燃料电池技术路线包括燃料电池电解质技术路线、双极板技术路线、氢气储罐技术路线,氢燃料电池电控系统等。
在燃料电池电解质技术路线方面,短期PEMFC(质子交换膜燃料电池)为重点技术路线,中长期固体氧化物在储能等领域的发挥空间更大。在双极板技术路线方面,氢燃料重卡对系统使用寿命、效率、系统功率等的要求更高,在石墨、金属、复合双极板电堆三种技术路线方面,短中期兼顾寿命和效率等方面,短中期兼顾寿命和效率等方面的石墨双极板电堆路线是主流,部分企业将复合双极板作为过渡,未来3-5年内随着重卡对功率和功率密度要求的提高,并逐步解决金属双极板寿命短的问题后,重卡电堆中金属双极板的使用将逐渐增加。
在氢气储罐技术路线方面,当氢燃料电池车主要使用Ⅲ型铝内胆35MPa氢气储罐,未来可以做到70MPa,在液氢储罐方面,预计3年后液氢储罐在政策条件完善、产业链同步跟进的推动下将进入规模化拓展应用期。氢燃料电控系统上依旧可以采用稳定性高、成本低、传输速率快的CANBUS系统,整合速锐得对氢能源汽车解析的BDC文件可获取的核心数据包括储能SOC、储氢SCO、总里程、氢系统压力、整车功率、电池电压、电池电流、累计启动次数及车身信息,为后续商用车车联网系统奠定数据基础。
2、节油技术
从政策到用户,节能技术仍是传统车行业发力的重点,也是商用车企业提高市场竞争力的重要保障。以美国超级卡车为代表,节能技术聚焦发动机热效率、轻量化、空气动力学等方向,同时逐步实现电动化、智能化、网联化技术。围绕发动机热效率提升、低碳零碳燃料等技术研究,欧美车企不断探索兼顾高强动力与节能减排的技术路线。
在发动机热效率方面,通过提升发动机的进气效率、高压缩比及改进发动机结构设计等,行业已经突破50%热效率界线,正处于加紧验证及55%热效率开发攻关,为达成55%热效率目标,采用技术包括快速燃烧、高效涡轮增压、摩擦损失最小化、废热回收,以及使用热障涂层/低传导行材料减少冷却液和机油损失等等。
行业有各种改装公司,涉及商用车的节能技术改造,并通过OBD设备展示改造后的数据,在不少车队和矿卡中有应用,只是安装操作略微复杂,实际效果比对不是特别明显,甚至有的部分企业是打着“节油”旗号卖化工用品,虽然不影响油品,但是无显著效果,全靠一张嘴推广和销售。
3、轻量化技术
在节油技术体系统,轻量化技术居重要地位。轻量化的实现主要是材料应用的轻量化,结构设计的轻量化以及采用新的制造工艺。在材料应用的轻量化方面,以前从钢铁发动机升级到全铝发动机,通过应用高强度钢、铝镁合金等金属材料以及非金属复合材料等替代钢铁材料的方式实现,如发动机和汽车底盘铝合金部件;在结构设计的轻量化方面,主要通过优化结构,减少零部件,降低风阻,气流引导来实现降重;在采用新制造工艺方面,现阶段使用热成型钢等超强度钢材及强量化制造工艺,是实现车身轻量化的主流途径。
但同时,特斯拉倡导的一体化压铸能够使车身一次性成型,免去先分体冲压后焊装的复杂过程,大幅简化制造流程,是降低油耗、提升续航的重要途径。在一体化压铸技术中,便于压铸的铝合金将成为车身的主要材料,促使铝合金部件在整车上的应用增加,进一步提升汽车轻量化程度。预计未来将有更多的车企采用一体化压铸技术,一体化压铸渗透率有望持续提升。
4、车联网技术
未来载货汽车车联网技术的主要发展趋势主要有6个板块。
一是汽车网联化与智能化协同发展。新型电子电气信息架构是汽车智能化、网联化关键环节。随着车载网络带宽需求的快速提升,作为车载骨干网络重要承载技术的千兆或多G汽车以太网,作为边缘计算接入手段的CAN、CANFD、CANXL、LIN、FlexRay、10BASE-T1S及上下非对称速率的车载有线传输技术,是重点发展方向。当下,软件定义汽车已经成为共识,操作系统及中间键和底层数据是智能网联演进的关键,智能座舱成为汽车第三空间数据化革命的重要载体。车载屏幕日渐大屏/异性化,传统汽车消费电子应用逐渐向车载端迁移,智能座舱可通过各种数字化、网联化、智能化的手段,更加深入人性地洞察并满足驾驶员在车内的各种不同的需求,实现真正的智能,而非工具化的智能。
二是路侧感知与计算融合推进。我们之前写过一个关于V82自动驾驶类感知学习的幻灯片,以感知、计算为核心的路侧融合系统,向硬件功能集成化、建设部署敏捷化的方向演进。一方面,路侧传感器不断向感知与计算功能一体化的形态升级,比如车内的自动驾驶的核心控制器;另一方面,这个融合系统向软硬件解耦发展趋势显现。
三是边缘一区域一中心多级平台协同部署。车联网多层级平台体系架构基本形成共识,核心业务逐步明晰,部分关键技术都在进行进一步联调测试验证。
四是无线与有线网技术融合共存。C-V2X直连通信方面,LTE-V2X已经形成较为完善的技术标准体系和产业链;NR-V2X技术标准有待验证,现在还没成熟,没看到实际的案例方面的,蜂窝方面就不用说了,5G关键性能指标已经上来了,基础网络的建设从手机到车载,AR/VR等多元化信息服务逐步走向车路协同,远程遥控驾驶等方向,成熟的4G网络已经大规模应用到各个领域,比如公车管理、汽车共享、车队管理及物流货物运输、驾驶安全等等。
五是高精地图与定位基础作用凸显。高精度地图及定位技术呈现多元化发展趋势,在商用车车联网领域中应用广泛,包括了货车导航、货车定位、货车载重与路径等等,高精地图作为车联网、自动驾驶、智慧交通中的数据底层,在传统导航电子地图的基础上,新增高精度、高鲜度、多要素、可定制化(矿山、港口、驾校)等特点。
六是网络安全与数据安全关注度提升。伴随智能网联车辆的加速渗透和连接能力的持续升级,以及全国各地路侧网络和设施平台的加速扩展,车联网网络安全和数据安全亟须关注。针对车联网特有的安全问题,身份认证、安全防护等逐渐得到创新应用。一来利用身份认证技术解决车联网通信安全的核心技术手段,二来防止最终用户反向作弊行为,三来保障车辆自身安全核心,当前系统升级防护技术仍处于不断摸索阶段,硬件端硬加密、软加密、协议层加密相对来说比较成熟,云端核心技术和产品仍需加强攻关,尽可能避免往年监守自盗的行为。
5、自动驾驶技术
在汽车智能联网化变革中,汽车电子、软件、算法等的价值将因智能驾驶技术而显著提升,先进的通信、计算机、人工智能等技术不断应用于智能驾驶汽车,成为愈加重要的生产要素。
商用车自动驾驶方面拥有自动驾驶技术的商用车将在低速、封闭、固定路线和载物场景下率先落地。同时,由于城市工况、道路设计、天气、行人等在不同时间、不同区域差别较大,全场景自动驾驶难度远超预期。相较于L2级,L3级数据处理量呈指数级增长,对芯片、传感器、软件、电子电气架构、数据交互等都有着更高的要求,任一环节的技术滞后都难以实现自动驾驶的落地。特殊场景下部分企业采用云端强行断电控制,比如自动驾驶环卫车采用TBOX-E6S,在自动扫地车机器人出现其它故障的时候,E6S介入强行断电,所以,更高级别的自动驾驶落地在技术层面也面临较大挑战。
一汽、东风、广汽、长安、吉利等自主品牌的高级别自动驾驶车型已经进入测试阶段,其中部分商用车辆已在固定区域如港口、矿区等实现小规模应用。以百度为代表的互联网企业发挥自身优势开展自动驾驶研究,并与多家整车企业合作,在湖南长沙等城市推出Robotaxi ,促进自动驾驶技术的试运行,普通使劲可通过应用程序试乘试驾自动驾驶车辆。
基于城际物流,通过智能化和网联化技术的应用可实现重型卡车自动驾驶功能,包括实现车队自动编队、远程调度等功能,满足不同的矿物运输、货物运输、吨位、空间、冷藏性等多方面的物流运输需求。自动驾驶功能的推广应用存在可拓展物流卡车“仓到仓”场景功能,即实现具备自动驾驶功能的载货卡车,从一个物流园区仓库至另一个远端物流园区仓库间的全流程覆盖趋势。基于城区内物流需求,具备自动驾驶功能的物流车辆及运载工具可应用于物流仓到城区各个物流节点的配送工作,实现城区内站点配送的无人化。对于末端的配送,可以解决物流派送的“最后一公里”人工密集成本居高不下的问题,实现封闭园区、住宅小区内非结构化道路应用的“端对人”物流派送。