汽车电动化技术专题报告博世应对电动化变革的“十八般武艺”

汽车电动化技术专题报告-博世应对电动化变革的“十八般武艺”一、电动化浪潮对传统车企的挑战为什么宝马、奔驰、丰田等车企打造不出能与媲美的电动车

在引领全球汽车电动化之际，传统车企的电动车产品却屡遭挫折

而且电动化技术水平相对落后。很多人会有疑问，为什么像丰田、奔驰、

宝马这样强大的车企，制造不出一辆与特斯拉媲美的电动车？

传统车企发展至今，最擅长的模式是做整车解决方案，他们从车辆设计、

平台开发、底盘布置和消费者需求等各方面积累了大量的数据，并且在

供应链管理、生产制造上有长期积累的经验，在销售渠道上有成熟的经

销商网络。车企掌握的核心技术是动力系统，而为了成本和效率，将零

件外包给大型零部件供应商，很多零配件的专利掌握在博世、大陆等供

应商手上。大型零部件供应商继续发挥外包的理念，将非关键技术和零

件层层外包，由此催生了庞大的汽车供应链体系。

从整车解决方案的角度考虑，对电动车的研发，传统车企并不会完全由

自己投入大量的资金去覆盖所有环节，而是倾向于通过产业链中的分工

去解决问题，外包自己没有核心优势的部分，像选择其他配件一样，选

择合作伙伴来完成电动车的生产。比如，奔驰

EQC电驱模块由采埃孚

提供，宝马电动车的电池由

CATL提供，大众电动车的集成电池解决方

案和电驱动总成组件由

LG化学和法雷奥等提供。

但这种模式似乎无法打造出成功的产品且问题频出，例如奔驰

EQC无

法达到预期产能，奥迪

e-Tron不支持整车

OTA，大众

ID3

因软件问题

上市时间一再推迟。传统车企迫切的需要一款畅销的电动车来面对这场

变革。而车企在台前的“厮杀”，背后需要强大的电子电气化供应商进行

支撑，汽车零部件供应商面临历史性的挑战和机遇。二、“新四化”为博世对未来汽车的定位2.1

百年车企，百年博世

全球第一大汽车技术供应商。博世成立于

1885

年，成立之初创始人就

将公司定位为“精密机械及电气工程的工厂”。经过

100

多年的发展，

公司已成为全球最大的汽车技术供应商，目前的业务分为四大领域，分

别是汽车与智能交通技术（汽车零部件及技术等）、工业技术（提供工业

4.0

产品和服务）、消费品（白色家电，电动工具等）、能源与建筑（智

能安防，智慧楼宇，智慧城市等）。汽车业务一直以来为公司的主要收入

来源，其中

2019

年营收约

468

亿欧元，占公司总收入的

60%左右。

一战后促使其战略升级，两个十年一举奠定如今集团的战略框架。博世

早期凭借电磁点火装置与柴油喷射泵成功，但一战过后公司面临近乎一

切业务归零的窘境。之后公司通过两个

10

年的战略升级完成凤凰磐涅。

第一个

10

年，博世做了两方面调整，一是通过扩展南美市场的业务打

开“增量市场”。二是提供零部件生态解决方案能力，进行横纵向拓展。

横向涉及汽车鸣笛、电池、伺服制动器等业务，纵向开始向柴油发动机

研发迈进。第二个

10

年实现业务重心多元化，通过收购多家电气工程

产业的厂商，踏入供暖、冰箱、无线广播、电视等领域，从汽车零件供

应商转型为汽车与电气工程企业。

二战后再度崛起，不断多元化的业务和服务。二战使博世再度经历毁灭

性打击。战后挨过最艰难的

5

年之后，公司于

50

年代借助证

明了其产品在极端恶劣环境下的可靠性和耐用性，从而促使业务逐步重

回正轨。同时，公司推出了大量的厨房电器、电钻、车载收音机等产品，

不断多样化其业务和服务。

博世一直走在汽车电子工业的最前端。博世为最早开拓电子元件领域的

企业之一，自

1950

年起，博世便在汽车电子元件领域进行研究与开发。

之后推出了

ABS、MEMS、ESP等一系列汽车领域划时代的技术与产品，

成为了汽车工程领域的技术标准，也逐步造就了公司今日在汽车电子领

域的龙头地位。目前博世汽车电子提供了包含车用传感器、半导体和

IP模块在内全面的产品组合。2.2

博世如何定义未来汽车的方向

“新四化”时代，博世打造模块化解决方案。为应对全球汽车市场的变

化，博世对汽车与智能交通技术业务的转型聚焦于四个方面：电气化

（Powertrainandelectrifiedmobility）；自动化（Automatedmobility）；

互联化（Connectedmobility）；个性化（Personalizedmobility）。比如，

汽车产业借助互联化解决方案，可以实现更高效的电气化管理；电气化

是实现自动驾驶的必要条件之一；个性化服务，则是在大数据分析和开

发的基础之上发展而来。三、电气化：从零件到平台，提供电动车全方位解决方案3.1

模块化的电动车底盘解决方案

2019

年

9

月，博世与德国本特勒集团合作研发的底盘滚动平台。博世提

供动力总成系统，转向系统、制动系统等电动车所必须的基础部件，本

特勒提供底盘、轮胎等其他部件，并将其集成到滚动底盘中，形成的一

体化、模块化的高效整合平台，可为不同类型的电动车提供高度通用的

基础，帮助客户大幅缩短研发周期及降低成本，还有助于博世更好地了

解汽车生产商在汽车配件方面的需求，以便进行相应的产品开发。3.2

一体化设计的动力总成系统

博世推出的电桥（eAxle）将原本独立的三个动力总成内部件—电机、逆

变器及传动部件，整合为一个紧凑型单元。其优点包括：1）更高效。通

过一体化缩减高压电缆、插头、冷却装置等部件，使其能耗最小化；2）

功率范围在

50kW-300kW，扭矩范围在

1000-6000Nm，适用于大中小

多种电动车型；3）重量轻。一个

150kW的电动轴重量仅为

90

千克，

远小于目前独立式动力驱动系统总重量；4）更经济。减少了部件数量，

简化了冷却系统的结构，无需为转动部件配置轴承。5）节省空间。电桥

的传动部件位置离电机较近，节省了安装空间，支持车型紧凑的

动力布局。3.3

掌握电动车动力系统核心部件

2011

年

8

月戴姆勒和博世合资成立

EM-motive公司，目前是欧洲最成

功的电机制造商之一，客户包括戴姆勒、保时捷、菲亚特、沃尔沃等，

到

2020

年公司预期将生产

100

万台电机。目前博世已推出电机、电力

电子控制器、电驱动模块等一系列产品，并采用集成化设计，具有重量

轻、能效高、体积小等优势。

长鹰信质为博世电机定转子供应商之一。公司是全球电机核心零部件龙

头企业，主要产品包括电机定子铁芯、定子总成、电机转子等，适用于

48V微混系统电机，与法雷奥、博世、大陆、电装等全球一线汽零供应

商均有长期稳定的合作关系。2019

年公司电动车转子及配件业务营收

6.25

亿元，同比+14.89%，毛利率为

9.11%。

科宁达为博世永磁电机材料供应商之一。全资子公司及永磁材

料生产基地科宁达为博世提供钕铁硼产品。科宁达下游客户包括奔驰、

宝马、博世、、施耐德等，2019

年科宁达营收

12.48

亿元，净利

润为

1.07

亿元。

国内电机电控龙头企业差距逐步缩小。目前生产电机电控的企业可分为

两类：1）一类为整车及传统零部件供应商企业，例如、、博世等。

采用自研自产或自研+代工生产的模式。其中比亚迪元

EV上搭载自主研

发的永磁同步电机，在功率、扭矩等技术水平方面已经能与

Model3

同

台竞争。2）另一类为电机电控生产企业，如、、等，

以供应核心零部件的模式为主。例如汇川技术为小鹏

P7、威马

EX5

提

供电机控制器。卧龙电驱为采埃孚电机生产供应商。目前国内头部企业

能够提供一体化产品，并在重量及电机效率上不断缩小与博世、大陆的

差距。3.4

制动能量回收系统是电动汽车重要技术之一

博世的智能刹车系统能通过制动能量回收从而增加电动车续航里程。该

系统基本原理为利用车辆减速时的惯性，使得车轮带动电机转动，使电

机变为发电机，回收电能储存至电池组内；同时电机反向扭矩产生电制

动力施加于驱动轴，使车辆减速。博世的智能助力器

iBooster，连接到

踏板上，利用电机通过定速单元实现真空助力制动。据官网数据，

iBooster与

ESP组合可实现

10%以上的能量回收，相当于续航提升

10%。

国内企业自主获突破，但产业化仍有距离。博世、大陆、日本

电装等海外龙头具备提供整套制动能量回收解决方案能力。、元

丰汽车是国内较早开发制动能量回收技术的代表性企业，但零部件及制

动能量回收系统还未实现产业化。目前需解决的关键技术问题主要有四

个方面：1）制动稳定性问题；2）制动能力回收充分性问题；3）制动

踏板平稳性问题；4）符合制动协调兼容问题。3.5

智能热管理技术延长

25%的续航里程

依靠余热回收技术的整车热管理系统解决方案。博世的智能热管理技术

能够把电动车内的冷量和热量持续精准地传递到所需要的相应部位，使

得电动车在冬季城市路况条件下的续航里程增加

25%。这主要得益于热

泵、冷却水泵和水阀相结合的水冷循环回路，通过回收电机、电池、和

电力电子装置中的余热、运用可调控空气循环系统，车内额外的冷却或

加热需求被减少

60%，使得电动车冬季供暖以及夏季制冷经济、高效、

节能，电池使用效率也得以优化。

电动车冷/热管理回路减少，单车价值量提升。车辆冷、热管理技术的核

心部件为制冷剂、水泵、压缩机、电子膨胀阀、多路流控阀、管路等。

由于电动车的热回路高度共享和集成，零部件整体数量和架构简化，我

们预计单车价值由燃油车约

3000-5000

元提升至约

8000-10000

元。

为国内热管理龙头，客户结构优异。公司作为制冷控

制元器件全球龙头，其电子膨胀阀、四通换向阀等产品具备全球竞争力，

并自主开发了电磁阀、车用水阀、电子油泵、电子水泵、板换、油冷器

等一系列新能源汽车热管理相关零部件。公司客户结构优异，目前已获

得如、大众、法雷奥、马勒、奔驰、宝马、沃尔沃、通用、吉利、、上汽等客户的订单，最大单车货值已近

5000

元。四、自动化：从感知到决策的自动驾驶技术多面手4.1

博世为自动驾驶感知层提供多种解决方案

博世提供自动驾驶需要的多种高精度传感器。实现智能自动驾驶必须以

视觉影像处理系统为基础，而摄像头+雷达是影像处理系统的输入。博

世能够提供摄像头、雷达、激光雷达、超声波雷达等一系列传感器，结

合开发的驾驶辅助系统，为自动驾驶的感知层提供了多种解决方案。目

前搭载博世传感器的车型包括

Golf7，路虎

Discovery，等。

舜宇车载为博世的车载摄像头供应商。据

IHS预测，2020/21

年车载摄

像头出货量预计分别为

1.28/1.43

亿件，以单价大约

30-50

美元测算，

市场空间为

64/72

亿美元。舜宇光学子公司舜宇车载为博世车载摄像头

供应商。公司于

04

年进入车载摄像头领域，自

12

年起出货量开始稳居

全球第一。据公司公告，2019

年车载镜头出货量达

5010.2

万件，同比

+25.4%，已进入各大车企（宝马、奔驰、奥迪、等）前装市场。

国内车载雷达及摄像头市场主要由国外零部件巨头所占据。车载摄像头

国内有、思比科、、舜宇光学、等，其产品目前主

要应用在中低端车型。激光雷达领头羊有速腾聚创、

光电、北科天

绘。毫米波雷达供应商有、等，并逐步由部件拓展至

系统集成配套。超声波雷达市场基本由博世、法雷、日本电装等供应商

占据，长期看超声波雷达或将被综合性能更好的毫米波雷达所替代。4.2

电动助力转向系统是自动驾驶的必经之路

博世开发的

Servolectric电子助力转向系统（EPS）通过传感器的电子

信号驱动电机来控制和辅助车辆进行转向。该系统拥有失效可操作性，

具备了符合

SAE4

级高度自动驾驶的能力，转向系统出现故障时，第二

套完全独立的电子系统电路可接管转向功能，从而确保车辆的安全。该

系统的优点还包括：传动效率更高，由系统计算随速可变助力，结构紧

凑，可实现自动泊车、道路偏移纠正等功能，成本更低，维护简便等。

国内供应商逐步由部件拓展至系统集成配套。国内

EPS供应商包括耐

世特、等。据中国产业网预计，2020

年

EPS市场超

500

亿元。

据智研咨询，EPS单车价值量约

2000

元以上，国内乘用车中

EPS的装

车率超过

60%，但仍低于欧洲（75%）、日本（90%）等，渗透率有望

进一步提升。4.3

电控刹车既能帮助能量回收又能实现自动刹车

博世的

iBooster利用传感器的电子信号对车辆进行刹车，配合

ESP最

多可以实现

0.3G的刹车减速度，同时实现再生制动。其特点包括：可

通过传感器的信号进行自动刹车，响应速度提升了

3

倍，安全性更高。

具有失效可操作性，若在传感器失效情况下仍做作为传统刹车装置。由

于是根据电子信号进行控制，后期可进行定制化的精度调节。

博世在

15

年推出了第

2

代

iBooster，能适用于所有的动力总成解决方

案，单车价值量约

400-600

美元。国内首个

iBooster生产基地于

17

年

在南京建设，总投资金额达

1

亿欧元，并于

19

年正式投产。该项目计

划建设两条生产线，目前已建成一条，年产能在

150

万套左右，公司预

计到

2024

年将达

300

余万套。据博世底盘控制系统中国区总裁表示，

在中国

19

年约有

15

个

iBooster合作项目，包括

Model3、吉利

领克、上汽荣威、奔驰、大众以及本田等车企车型。4.4

自动驾驶域控制器

博世研发的

DASy为自动驾驶的域控制器，高运算能力支持达到最高功

能安全

ASIL-D等级，可满足部分和高度自动化驾驶所需要的功能性和

扩展性要求，在行驶过程中，来自传感器的信号会在传感器的控制单元

中进行预处理，并整合到

DASy中。利用这些数据，DASy可以生成车

辆周围环境的高精度

360°模型。集成的驾驶功能利用来自周围环境模

型的信息来确定合适的驾驶策略，然后，通过对转向，制动和动力总成

系统进行有针对性的干预，从而实现自动驾驶。五、互联化：博世将汽车变成互联网的一个重要部分

博世对互联化的焦点在将车辆内外的系统与智能出行解决方案相连，使

驾驶体验更为智能。这一切的实现都有赖于中央网关、传感器、ESP等。

博世在互联汽车技术方面的产品及服务包括中央网关、V2X车载互联控

制单元、自动寻找停车位、停车场管理系统、错向行驶警示系统、驾驶

员监控系统、智能无钥匙、自动代客泊车等。5.1

OTA技术是打开汽车智能化大门的钥匙

汽车

OTA升级优势凸显，可节省百亿美元成本。在汽车领域，OTA（OvertheAir）指的是云端服务器通过网络与车辆建立连接并且传输更新包，

进而对车辆不同模块进行修复或更新，与手机升级有异曲同工之妙。具

备整车

OTA功能的车辆优点包括：1）对车企，减少车辆召回，车辆远

程状态监控、远程诊断、修复系统缺陷快等。据

IHSMarkit预测，车企

从

OTA软件更新中节省的成本将从

2015

年的

27

亿美元增长到

2022

年的

350

亿美；2）对用户，自动推送最新版本，开放最新功能，用车

体验不断升级。

高效可靠的

OTA技术至关重要。OTA分为两类，一种是

FOTA（固件

升级），车辆需要下载完整的固件镜像。另一种是

SOTA（软件升级），

整车企业仅发送需要更改或更新的部分。博世的

FOTA和

SOTA技术特

点包括：1）高效：应用增量和压缩机制的高速更新技术加快传输并降低

成本；2）安全：博世物联网云通过加密算法，防火墙和入侵检测系统以

及硬件安全模块来提供高数据的传输安全性。

博世掌握

FOTA的核心中央网关。中央网关（CGW）是车辆的中央通

信节点，允许车辆内不同域和控制单元之间的数据交换，并且是所有数

据进入车辆的大门。博世的

CGW支持车辆内的

ECU通过

CAN、LIN和以太网连接，其产品功能特点包括：1）对车企：集中通信节点，用于

域之间的数据交换；支持不断增长的总线网络和数据速率；防火墙和入

侵检测等功能可确保车辆通信和连接的服务安全；网关中提供的所有数

据能支持跨域功能的高效集成；通过

OTA维修故障降低成本。2）对驾

驶员：启用车辆远程功能；实现高度自动化驾驶所需的数据交换；通过

OTA修复故障，体验最新功能及服务。

整车

OTA技术为行业标杆。特斯拉电动车与云端传输的是通过

RedBend的

OTA平台，能够更新与升级整车控制系统、电池管理系统、

车内娱乐系统等。市场上其他多数电动车目前着重在娱乐系统的升级，

在车辆控制方面的升级技术成熟度较低。而奥迪

e-Tron与奔驰

EQC不

支持整车

OTA。目前能提供成熟

OTA平台的供应商包括博世、RedBend、

大陆集团、安波福、艾拉比、科络达等。5.2

车联网是智能网联汽车的关键技术

车路协同解决方案。V2X或车辆网，是指借助车与车，车与路测基础设

施、车与路人之间的无线通信，实时感知车辆周边状况进行及时预警，

其价值包括提高道路安全性、改善交通流量、协同驾驶操作、协助实现

自动驾驶功能等。

预计中国车联网市场规模超

2000

亿元。据华为预测，车联网是物联网

领域内行业成熟度较高并且连接数量最多的领域，预计

2020

年中国车

联网连接数量将达到6000万规模。据数据显示，预计2020年，

中国

V2X市场将达到

2010

亿元，渗透率超过

20%。而位于车联网整个

产业链上的服务商、服务提供商、硬件商、通信运营商分别占有

61%、

12%、17%和

10%的市场份额。

博世

V2X产品安全稳定。博世的

V2X控制单元配备了

LTE，C-V2X，

DSRC和

Wi-Fi多种通信技术，无论是车对车通信，与基础设施交换信

息还是上传和下载大量数据，该产品会始终自动选择最稳定且最具成本

效益的连接类型。该产品的核心技术是控制单元的智能连接管理系统，

该系统负责各个通信技术的优先级，并保证连接的安全与稳定。

华为入局领域。2019

年

5

月华为设立智能汽车解决方案事业

部，计划以一个架构为基础、三个平台为发展重点、联接和云服务并举。

一个架构是指“计算＋通信”架构。三个平台是智能驾驶平台、智能座

舱平台和智能电动平台。联接是指智能网联解决方案，解决车内、车外

网络高速连接问题。云服务则是基于云计算提供的服务，如在线车主服

务、娱乐和

OTA等。华为希望通过自身通信技术、芯片研发、软件系统

开发等方面的优势，成为智能网联电动汽车增量部件提供商。目前除了

推出

HiCar投屏功能外，华为麒麟芯片已在车型上展开智能座舱方面

的技术研发。5.3

依托于互联和自动化的停车解决方案

互联技术可自动寻找停车位。博世的停车解决方案覆盖多种场景：1）

在街道。通过超声波传感器识别停车位，同时数据被发往博世

IoT云端，

经过智能算法处理后的数字化停车信息通过车载仪表分享给其他驾驶员；

2）在停车场。借助安装在地面的传感器识别停车位使用状态，并将信息

发往云端，驾驶员可通过手机等设备实时接收到最近的可用停车位。3）

在家停车。通过保存停车路线，实现自动停车入库，若感应到障碍物则

系统会自动制动车辆。若只需小幅调整路线，则系统会绕开障碍物继续

驾驶。据博世官网数据，该停车解决方案能帮助车主每年降低约

60

小

时的寻找停车时间。

运用传感器智能停车。通过博世停车解决方案，结合博世的摄像头、超

声波传感器、电子助力转向以及自动化停车辅助系统，可让汽车自行完

成“寻找车位”及“停车入位”两大动作，为驾驶员提供更高效、便捷

的泊车整体解决方案。5.4

实现厘米级精度的自动驾驶定位解决方案

博世道路特征（Boschroadsignature）服务是结合高精地图、车载传感

器与博世卫星共同构成的自动驾驶定位解决方案，精度可达

10cm。工

作原理为：摄像头与雷达通过识别道路周围的环境特征，通过车载通讯

模块将信息传输至云端服务器，云端生成独立的传感器定位层并传输至车辆内，集成为高精度地图的一部分。自动驾驶车辆实时与高