EPS 电机行业篇助推汽车转向系统加速发展

文章来源:油水分离器时间:2024-02-14 22:24:16 点击:1

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  行业商业模式如何?1)EPS 系统由电控+电机+管柱组成,用于控制汽车的行驶方向,目前位于行业升级顶端,电动化和智能化拓宽其应用场景。2) EPS 电机是 EPS 系统的核心动力源,单车价值量在 200 元左右,其定子、转子组件等核心零部件成本占比达 80%以上,未来降价可能性不大。3)从产业链角度来看,EPS 行业位于行业中游,具备技术+资金+客户壁垒,进入门槛较高;4)从利润空间来看,电机纯硬件属性,利润空间一般,参考电机龙头日本电产及内资企业管理成本情况,预计国产 EPS 电机厂商的毛利率有望超过 25%,净利润率超过 10%;电控具备软件+硬件属性,技术壁垒较高带来较高附加值,预计电控厂商毛利率可达 30%左右,净利率在 15%以上。

  国产替代可能性如何?1)发展现状:当前外资主导,2021 年我国 EPS 系统的 CR5 达 75.58%,均为外资或合资企业,先发优势显著,并积极渗入国内供应体系。日本电产为电机市场绝对龙头(全球份额 49%),德国博世为电控市场绝对龙头(全球份额 40%)。2)国产化难点:性能稳定性是系统总成商的核心难点;量产过程的一致性及材料技术是电机厂商的核心难点。3)格局推演:随着国内技术的提升以及在性价比、供应链等方面的优势,国产化进程进入加速期,未来有望在 EPS 领域实现国产替代。

  行业空间多大?1)行业空间:新能源车需求旺盛支撑行业走强,若考虑国产替代,国产企业挤出日本电产 50%的份额,则国内企业有超 1700 万台的拓展空间,至 2025 年 CAGR 为 33%,国内整体销额达 50 亿元;若考虑全球市场,全球乘用车出货量约 1 亿台/年,对应空间为 200 亿元。2)盈利探讨:EPS 单车价值量偏利基市场,行业不可能会出现产能快速过剩,进入价格恶性竞争。作为纯制造业逻辑的行业,整车厂和 Tie 1 供应商并没有诉求通过自建产能的形式自配套。从汽车零部件的盈利模型来看,格局是真正决定盈利能力的关键。

  线控转向系统SBW 和电动助力转向系统EPS 是未来的技术主流。汽车转向系统即一套系列装置,用来改变或保持汽车行驶或倒退方向,使驾驶员按照意愿来控制汽车的行驶方向。汽车转向系统发展经历了机械转向、液压助力转向(HPS)、电控液压助力转向(EHPS)和电动助力转向(EPS)等路径,电动助力 EPS 是当前汽车转向系统的主流产品。线控转向 SBW 则是未来的技术方向,作为新一代线控转向系统,SBW 是在 EPS 的基础上发展而来,其进一步利用线控代替机械连接方向盘和执行机构,可实现转向系统与方向盘的完全解耦,具有响应快、舒适性好、轻量化、更安全、可升级等优势,是通往高阶智能驾驶的核心部件之一。

  根据中国汽车工业协会数据,EPS系统装车率从 2007 年的6.96%增至2017 年的60%左右,接下来几年EPS 渗透率将会到 90%以上。随市场成熟后,渗透率提高带来量的增长对公司营收增速贡献有限,未来核心是系统升级带来电机价值量的提升,以及国产电机替代外资品牌。

  EPS 系统(Electric Power Steering,即电动助力转向系统)的主要组成部分包括传感器、 ECU(电控单元)、电机、管柱等。通俗来讲,EPS 的基本功能是控制汽车的行驶方向,工作原理是当方向盘转动时,转矩传感器将信号发送至ECU,ECU 计算得出电机应当提供多大电动辅助量后,驾驶员提供的转向力和电机提供的转向力一同传送到齿条,并最终实现转向。

  EPS 系统大致上可以分为 C-EPS、P-EPS、R-EPS 系统三大类,三类系统的主要不同之处在于电机位置及提供的扭矩大小。C-EPS 系统的电机位于方向盘下方,且不防水,提供的助力较小;P-EPS 系统和 R-EPS 系统的电机均防水,P 系统提供的助力中等,电机位于管柱下方;R 系统提供的助力更大,电机更接近底盘。整机厂商对这三类系统主要根据车型及所需的助力大小进行选择。

  从汽车转向系统来看,EPS 系统位于行业升级顶端。汽车机械转向系统(MS)由于采用纯人力驱动,驾驶员负担较重,适合使用的范围较小,因此目前仅在一些农用车、微型轿车部分使用。我们主要从油耗、环保、效率、售后、操作稳定性和辅助动力六个方面对HPS、 EHPS 和 EPS 系统来进行比较。能够正常的看到,EPS 系统整体性能更优秀,适用于乘用车。另外,EPS 体积小、耗电少、轻便灵活等特点,使得其成为新能源汽车的首选。

  油耗:EPS 系统以蓄电池为能源,可独立于发动机工作,能耗和运行噪音都较低,而 HPS 系统比EPS 油耗高3%-5%;

  售后:EPS 系统免维护,但HPS 和 EHPS 系统都需要经常保养,维修成本较高;

  操作稳定性:EPS 的操作稳定性和路感反馈不及 HPS,但是手力轻便可回调,回正性能更优秀;

  辅助动力:EPS 结构精简、重量少、占用空间小,但也因此辅助力度有限,难以在大型商用车上使用。

  当前,虽然也出现了线控转向系统(SBW)等新技术,但是由于价格较高和技术不够成熟等原因,并未实现大范围的应用。2017 年 EPS 系统在整车市场的渗透率为 60%,在各类转向系统中应用最为广泛。

  线控转向系统SBW 和电动助力转向系统EPS 是未来的技术主流。汽车转向系统即一套系列装置,用来改变或保持汽车行驶或倒退方向,使驾驶员按照意愿来控制汽车的行驶方向。汽车转向系统发展经历了机械转向、液压助力转向(HPS)、电控液压助力转向(EHPS)和电动助力转向(EPS)等路径,电动助力 EPS 是当前汽车转向系统的主流产品。线控转向 SBW 则是未来的技术方向,作为新一代线控转向系统,SBW 是在 EPS 的基础上发展而来,其进一步利用线控代替机械连接方向盘和执行机构,可实现转向系统与方向盘的完全解耦,具有响应快、舒适性好、轻量化、更安全、可升级等优势,是通往高阶智能驾驶的核心部件之一。

  EPS 总体销量保持增长,国产替代加速是未来公司业绩的核心驱动。随只能辅助驾驶的渗透率提升,EPS 的销量会促进提高。

  电动化和智能化拓宽EPS 系统应用场景。由于储能和动力装置加大汽车自重,新能源车的转向系统要比传统燃油车提供更大的助力,因此 EPS 系统基本成为新能源汽车的标配。作为智能汽车产业链最前端的 ADAS(先进驾驶辅助系统)是目前实现无人驾驶相对成熟的发展趋势,EPS 是其底层控制模块的一大组成部分。EPS 能支持车道保持辅助、交通拥堵辅助、自动泊车等功能的实现,相对而言,底层控制管理系统在执行层面更容易实现,因此我国零部件企业大多选择从这个环节切入无人驾驶产业链,以此来实现传统零部件的电子化升级。

  EPS 电机作为 EPS 系统的动力源,根据ECU 的指令输出合适的助力转矩,相当于在人手转向力的基础上增加一个更大的力,电机性能特别大程度上影响汽车转向时的路感。

  从产业链的角度看,EPS 行业位于行业中游,存在一定的资金、客户和技术进入壁垒。EPS 作为汽车零部件,成本受上游大宗原材料价格波动影响;下游为一级供应商与整机厂商,拥有较强议价权。当前,EPS 系统仍由外资企业主导,2018 年外资占比达80%,但以湘油泵、易力达等为代表的国产企业正在加速国产替代进程。

  EPS 电机作为转向系统的核心零部件,单车价值量不高。EPS 电机的单车价值量在200元左右,在整车中的占比较低,约占汽车转向系统成本的 20%。从其技术演进来看,无刷电机本身不具备整流作用,通过内置转角传感器较好解决灵敏度问题,目前已经实现大规模量产;从成本拆分来看,其定子、转子组件等核心零部件成本占比达 80%以上,本质上和大宗原材料价格挂钩,我们大家都认为未来进一步降价可能性不大。

  EPS电机分为有刷和无刷电机,无刷电机稳定性更高。EPS 有刷电机技术较为传统,主要优点是技术成熟和成本低廉;但缺点是绕组布置在转子侧,随着输出功率增大,电机的惯性力矩也随之增大,导致整体操作灵敏度降低。EPS 无刷电机针对上述缺点进行了优化,将绕组布置在定子侧,转子侧改为磁体,惯性力矩问题得以解决,电机稳定性增强。随着国内无刷电机技术的成熟和成本降低,EPS 无刷电机将成为主流。从具体的终端产品来看,转向柱助力式 EPS 成本低,被广泛采用;但齿条助力式助力损失小,噪声低和震动小,主要被高档的乘用车以及新能源汽车应用,随技术成熟,未来将成为主流。

  1)电机的性能属性:EPS 电机设计需要考虑扭矩的发挥和稳定能力、电机噪音、电机转速等参数,较为复杂的设计过程决定需要大规模的仿线)电机的适配性:电机作为EPS 系统的一部分,需要与传感器、ECU 以及其他零部件等在集成程度方面有良好配合。因此,产品本身及其外延属性都决定EPS 电机生产企业要一定的人才和技术储备。

  1)固定资产投入:前期需要购置大批高精度自动化生产设备;2)研发投入:在研发、并购过程中需要大量资产金额的投入;3)数字化管理等后端投入:大型龙头公司在产品的生产效率和良率方面处于高精尖水平。能够正常的看到,EPS 电机是一个高投资行业,在固定资产和运用资金方面都需要大量、持续的投入,可以通过规模效应摊薄成本的企业才能更好生存。

  认证壁垒:一般而言,零部件厂商最终销售产品要经历第三方管理体系认证、候选供应商、合格供应商认证等一系列过程,其中从候选供应商到成为合格供应商就需要 1-3年的时间;

  2)客户关系壁垒:日系和德系车企大多数供应商为车企分部转化而来,天然与整车厂商保持紧密联系;大型零部件供应商业务多元化程度高,不同业务间协同引流性较好。综合上述两大壁垒,知名车企与其零部件供应商一般保持长期合作的关系,不会轻易更换供应商,这就给中小企业切入这一市场带来了挑战。

  EPS 系统由电控+电机+管柱组成,电机纯硬件属性,利润空间一般。以电机龙头日本电产来看,2021 年其销售毛利率达 22.65%,EBIT/总收入达 9.56%。但考虑到内资企业,管理成本更低,我们预计国产 EPS 电机厂商的毛利率有望超过 25%,净利润率超过10%。电控具备软件+硬件属性,技术壁垒较高带来较高附加值,预计毛利率可达30%左右,净利率在15%以上。

  当前行业外资主导,内资厂商实力相对较弱。EPS 行业资源高度集中于以日本电产、博世、日本精工等为代表的德系和日系企业。国内厂商目前集中度较低,竞争非常激烈,中小企业大多实力较弱、规模较小、研发能力不够。但随着研发实力提升、性价比优势凸显及新能源车带来供应链重塑机会,国产替代开始提上日程。

  2015 年开始,EPS 系统总成、电机及电控等部件开启同步国产化进程,但目前国内厂商份额仍较低。对于系统总成商而言,性能稳定性的一大核心难点。系统总成商经历整车厂商两轮样机测试、上路测试、量产测试等环节,国产化切入至少需要一年半到两年时间。对于电机厂商而言,量产过程的一致性及材料技术是核心难点。首先,国内的材料技术在电流损耗等方面可能高于国外,整体性能较差;其次,量产化过程需要控制不良率,外资不良率基本在百万分之五左右,但国内厂商仍受制于相关技术。

  但我们认为,随着国内技术的提升以及在性价比、供应链等方面的优势,国产化进程进入加速期,未来有望在EPS 领域实现国产替代。

  外资主导,日本电产、德国博世为EPS 行业绝对龙头。1)从电机来看,日本电产在全球 EPS 电机的份额达 49%,占据 EPS 电机市场的半壁江山,下游客户囊括大部分一级供应商;2)从电控来看,德国博世在全球 EPS 电控市场占据 40%左右的份额,为行业龙头;3)从EPS 系统来看,跨国企业占据国内主要市场,2021 年我国EPS 系统的CR5高达 75.58%,均为外资或中外合资企业。

  外资先发优势显著,并积极渗入国内供应体系。在EPS 电机领域,日本电产的客户几乎囊括 EPS 系统所有一级供应商。大部分外资企业覆盖多项汽零部件、转向系统业务,供应链之前存在协同效应。通过在华独资或合资建厂,跨国公司占据高端车企供应渠道,并渗透入国内汽车厂商供应体系中。

  易力达引领国产EPS行业。易力达于2001年率先研制成功国内首台自主知识产权EPS, 2004 年实现量产,并在 2016 年实现无刷系统的批量上市,目前 EPS 系统年产能达到180 万套。同时,易力达实控人的另一公司东兴昌(湘油泵子公司)主业涵盖多种新能源车零部件,核心技术协同下形成从 1→N 的研发杠杆效应,驱动市场规模的持续扩大。

  EPS 电机国产化进程加速。2001 年国内自主研发的 EPS 样机首次成功,标志着 EPS 电机国产化启程,后续在易力达、江苏超力、阜新德尔和安徽广博机电、德昌电机等公司带动下,我国自主品牌 EPS电机国产化进程加速。 国内汽车 EPS 市场规模有望持续增长。根据智研咨询多个方面数据显示,2013 年我国汽车EPS 行业市场规模111.7 亿元,到 2017 年增至250.18 亿元。2016-2019 年受汽车消费市场不景气影响,国内汽车 EPS 市场增速有所放缓,2019 年我国汽车 EPS 市场规模为 275.48 亿元,同比增长 3.54%。随着新能源车渗透率提升,国内EPS 市场规模有望保持增长,预计2026 年国内EPS 市场规模约347 亿元。

  2026 年国内 EPS 电机市场空间有望达到 69 亿元。近年来国内汽车 EPS 产品价格出现小幅下滑,2019 年单套系统均价为 1513 元/套,根本原因系产品型号增多后,低端产品拉低了行业均价,其次则是新品供应价格经过保护期后的下调。整体上看,EPS系统价格较为稳定,继续下调空间存在限制。EPS 电机占系统成本的 20%,单台价格约300 元,作为转向系统的核心部件,在整车中的占比较低。根据成本占比和智研咨询的EPS 行业市场规模测算,预计2026 年国内EPS 电机市场空间约 69 亿元。

  国产EPS 系统在直接材料和制造成本方面具备性价比优势。从原材料来看,EPS 系统所需的稀土、钢材、注塑等大宗原材料直接从国内采购,价格更低但性能可与国外媲美;从管理经营成本看,国际龙头全球工厂管理难度和经营成本较高,国产厂商仅需专注国内运营;从研发成本来看,过往外资项目落地至少需要两年半,国内项目直接应用国外成熟的平台,项目落地只需要 1 年左右时间。能够正常的看到,国产 EPS 电机的均价低于进口产品 20-40 元,同理在ECU 上也可具备同等的价格上的优势,整体 EPS 系统的性价比凸显。

  客户+资金+技术壁垒是行业的三条护城河。客户准入角度:一般成为车企的合格供应商大约要 1-3 年,而合格的供应商与车企粘性较强,较高的供应链准入门槛也代表着体系内企业护城河宽,具备稳定的收入水平。资金面角度:由于导入期较长,供应商需要在前期设备和研发阶段支付较高的费用,成型的样品还需一直在改进生产效率和产品良率,形成规模优势前往往需要大量的资金铺垫。技术面角度:EPS 电机在设计时需考虑扭矩、稳定性、噪声和转速等多项参数,成型的样品还需实验室仿真和测试,多次调试后才能做出性能较优的产品;其次 EPS 电机需要和转向系统的传感器,ECU 以及其他零部件相匹配。

  本土优势+新能源车渗透率提升,供应商格局重塑迎来机遇期。从本土优势看,国内品牌无需缴纳关税,可以更关注国内供应链整合和运营;其次是电机所需的稀土和钢材等原材料可以就地采购,最终通过产品性价比抢占市场。国内新能源车渗透率的快速提升,也带来后续国产供应链安全问题,国产替代将成为趋势,全新的车型和客户也催生增量市场需求。

  新能源车风头正盛,EPS 作为标配带来机会。一方面,EPS 系统是新能源车的标配转向系统,全新搭载 EPS 系统的传统车企切入新能源车市场可能创造一部分国产零部件增量;另一方面,造车新势力增长迅猛,新兴企业对供应商选择更为灵活,为国产零部件突围创造机会。

  短期来看,受疫情和国际局势等影响,国内车企与国外供应商合作存在一定不确定性,某些特定的程度上降低了车企对国外 EPS 电机的依赖性,从而给予国内厂商弯道超车的机会;长期而言,国内厂商在各项技术方面达到国际水平的情况下,面对同等性能的EPS 电机,国内供应商对中国市场更了解,供应链反应速度也更快。

  当前,新能源车零部件已确定进入市场之间的竞争阶段,未来主要竞争方向是技术壁垒和规模优势。相对而言,新能源车上游供应链门槛较传统燃油车低,中国本土供应链企业能够与传统一级供应商一较高下。

  新能源车需求旺盛,实现爆发式增长。在低成本和牌照的双重吸引下,2021 年我们国家新能源汽车进入爆发增长期,根据中汽协数据,2021 年我们国家新能源车的销量为 352 万辆,同比+157.48%;新能源汽车开启加速渗透,2021 年我们国家新能源车的渗透率达 13.4%,同比高增 8pct。

  政策高空支持下,新能源车全产业链有望受益。国家各级部门出台了一系列新能源车全产业链的利好政策,除提升 EPS 系统装配率外,也加快了汽车零部件国产化进程。1)从国产替代角度讲,支持汽车零部件的国产化发展,提升新能源车产业链的成熟度;2)从成本端看,降度易成本、关税和议价成本,推动汽车零部件采购成本下降,提升 EPS 系统在整车中的渗透率;3)从下游整车的角度看,加快绿色低碳及产业升级进步,一方面高油耗的 EHPS 系统随之淘汰,EPS 系统的装配率上升,另一方面无人驾驶技术应用也逐渐提上议程。

  核心假设:1)根据中汽协预测,2022 年我国乘用车销量增速有望达 7%,假设后续由于基数较大的燃油车下滑较多导致总销量增速每年下降 1pct;2)根据国务院发布的《新能源汽车产业高质量发展规划(2021-2035 年)》,预计中短期新能源车销量CAGR 达30%以上;3)考虑欧洲等地区 EPS 装配率在 90%以上,假设我国 EPS 燃油车/新能源车装配率在2025 年分别提升至 90%/100%。

  1)新能源车加速渗透,叠加EPS 电机配套率稳步提升下,我们判断至2025 年我国 EPS 电机总销量可达 2514 万套,总装配率达 93.54%。其中传统燃油乘用车EPS 电机销量为1563 万套,较 2021 年有1 倍多增长空间;新能源车 EPS 电机销量达 950 万套,较2021 年增长为近 3 倍。

  2)若考虑国产替代,国产企业挤出日本电产50%的份额,则国内企业有超1700万台的拓展空间,至2025 年CAGR 为33%。

  3)若考虑全球EPS 电机市场,全球年乘用车出货量约1 亿台/年,对应空间为200亿元。

  1)EPS 电机单车价值量不高,但行业进入门槛较高,投入产出比不高,因此行业并不可能会出现产能快速过剩,进入价格恶性竞争。

  2)在 EPS 系统中成本占比不高,纯制造业逻辑,因此整车厂和 Tie 1 供应商并没有诉求通过自建产能的形式自配套。

  3)从汽车零部件的盈利模型来看,格局才是真正决定盈利能力的关键。以爱柯迪为例, 2016 年公司雨刮系统零部件中的主流产品雨刮电机壳体销售数量为 2582.94 万件, 2016 年度全世界汽车(乘用车)产量为 7210.54 万辆,按每辆乘用车通常配备一个雨刮电机壳体,推算公司 2016 年雨刮电机壳体的销售量约占全球市场占有率的 35%以上,领先的市场地位以及较高的市场占有率使得公司在该类主流产品上具备较强的客户粘性及议价权。尽管雨刮器单车价值量仅 10 元/件,但该业务毛利率高达 40%,公司净利率达 20%以上。以岱美股份为例,遮阳板单车价值量仅 50 元左右,但该业务毛利率 30%以上,公司净利率 15%以上。

  多年研发投入 EPS 电机领域,拥有多项技术储备。通过对 EPS 电机领域长期的调研分析后,公司 2017 年正式开启EPS 电机项目并引进多位业内多年EPS 电机研发和生产经验的人才。2017-2020 年公司 EPS 电机生产的硬件设施从 33 万元快速增至 8512 万元,相关研发费用从 473 万元增至943 万元,研发人员数也从 13 人增至270 人。公司现已掌握EPS 电机系列新产品的核心技术及工艺,共有发明专利 19 项,实用新型专利 113 项,已投资建设了两条专用生产线和全套检验设备,目前公司正有序推进 30 多个涉及EPS 电机及制动电机型号的项目。

  EPS 电机大客户开拓取得积极进展,多个定点项目顺利推进中。根据高工智能汽车研究院数据,2021 年中国前装EPS 供应商市场仍以外资寡头垄断为主,博世,NSK 和采埃孚CR3 为55%。2022 年7 月15 日公司首次发布了重要的公告,其子公司宁波德昌科技收到采埃孚的《定点通知书》,选择其为国内某整车厂 EPS 转向系统电机的零部件供应商,项目生命周期4 年,总金额超过 2 亿元,预计 2023 年8 月开始量产。此外,公司也陆续为舍弗勒、耐世特等全球一级供应商提供多款电机型号的研发和试样;为跟随国产替代浪潮,公司也快速推进上汽、长城等规模靠前的整车厂沟通交流,成功实现 13 个项目定点。

  为了推动线控底盘技术发展,助力线控底盘技术创新,加速线控底盘核心部件开发及产业化,清华大学苏州汽车研究院、先导产投携手智车行家和易贸汽车、各大整车厂、Tier1、线控底盘上下游产业链企业代表于2023年9月21-22日于苏州举办“2023智能线控底盘前瞻技术展示交流会”,邀请国内外整车及零部件企业、科研机构、测试服务机构的专家,针对线控制动系统、线控转向系统、线控悬架系统、线控驱动系统、滑板底盘等领域,围绕标准化、前沿技术探讨研究、技术应用与解决方案、试验技术与测试装备等相关议题进行研讨。

  智车行家,专注于智能网联汽车行业智慧共享互动交流平台,组建了10+行业交流群,定期放送线上专题直播。

  群内包括国内500+线控底盘企业负责人,主机厂模块工程师,涵盖企业总经理,研发总监,主任工程师,高校教授专家等,集合关联产业链行业精英。欢迎进流。

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