華西證券：加速的汽車輕量化

本文來源微信公眾號“汽車琰究”，作者崔琰、鄭青青。

主要觀點

在節(jié)能減排政策與電動化加速的驅動下，汽車輕量化正在加速。本篇深度報告從電動化加速發(fā)展下的視角洞察產(chǎn)業(yè)，解析驅動因素、實現(xiàn)途徑、應用領域等要素的變化與趨勢，汽車輕量化主要通過采用輕量化材料搭配特定的輕量化工藝來實現(xiàn)，其中鋁合金和熱成型高強度鋼為主流，底盤輕量化為新藍海，鋁電池盒為全新增量。本報告全方位剖析汽車輕量化產(chǎn)業(yè)，試圖為產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢畫像，并提供未來的投資主線。

政策+電動化驅動 汽車輕量化加速

汽車的輕量化是指在保持汽車的強度和安全性能不降低的前提下盡可能地降低汽車車身質量。1）節(jié)能減排政策推動：傳統(tǒng)汽車整車重量每降低10%，油耗降低6%-8%。我國在2020年和2025年燃料消耗目標值分別為5L/100km和4L/100km，2019實際值為5.7L/100km，距離目標值仍有差距，政策要求下使得主機廠加速輕量化布局。2）電動化加速驅動：新能源汽車對輕量化需求更為迫切，純電動汽車整車重量每降低10kg，續(xù)航里程可增加2.5km。IEA   數(shù)據(jù)顯示，2019年全球新能源汽車（BEV和PHEV,下同）滲透率為2.6%，其中中國為4.9%，預計2025年有望提升至16%/25%。對應銷量表現(xiàn)，2019年全球新能源汽車銷量210.2萬輛，其中中國新能源汽車銷量為106.0萬輛，預計2025年有望提升至1400/600萬輛。特斯拉和蔚來汽車輕量化引領行業(yè)，在材料、工藝和結構輕量化上形成自身獨有技術優(yōu)勢，比亞迪、北汽新能源、吉利汽車等傳統(tǒng)車企亦紛紛加碼輕量化布局。因此，在節(jié)能減排壓力和新能源汽車性能提升需求的雙重推動下，汽車輕量化正在加速。國際鋁業(yè)協(xié)會統(tǒng)計2019年燃油與新能源汽車單車用鋁分別為128/143KG，預計2025年達179/226KG。

材料輕量化大趨勢 鋁合金和熱成型高強度鋼為主流

目前實現(xiàn)輕量化可以通過三種途徑：1）輕量化材料，如使用結構更輕的高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復合材料對傳統(tǒng)普通鋼結構進行代替；2）輕量化設計，如通過開發(fā)全新的汽車架構實現(xiàn)輕量化，甚至優(yōu)化車身零部件數(shù)量、減少零部件尺寸等；3）輕量化工藝，如熱成型、激光拼焊板等工藝。實務中輕量化主要通過采用輕量化材料搭配特定的輕量化工藝來實現(xiàn)減重效果。目前最主流的輕量化材料為高強度鋼和鋁合金材料，預計2020年高強度鋼和鋁合金將占據(jù)汽車輕量化市場的85%以上，其中鋁合金占比近65%,隨著鎂和碳纖維等滲透率提升,預計2025年高強度鋼和鋁合金占比將降至75%，其中鋁合金占比為60%。

底盤輕量化新藍海 鋁電池盒為全新增量

汽車輕量化主要有四個領域：車身輕量化、底盤輕量化、動力系統(tǒng)輕量化與內外飾件輕量化。從性價比來看，由于簧下質量（懸掛以下的控制臂、卡鉗、輪轂等）減重性價比遠高于簧上質量（懸掛以上的車身結構件等），有著“簧下1公斤，簧上10公斤”的說法。2019年國內高強度鋼及鋁合金底盤市場規(guī)模分別為139/138億元，隨著材料成本逐漸降低，工藝制造技術升級，預計2025年將分別提升至349/398億元。其中2019年鋁合金轉向節(jié)、副車架、控制臂、制動鉗滲透率分別為28%/10%/19%/6%，預計2025年滲透率有望達到60%/25%/40%/20%，對應規(guī)模為78/196/104/21億元。新能源汽車輕量化發(fā)展速度更快，2019年國內新能源汽車底盤輕量化市場規(guī)模為46億元，隨著新能源汽車銷量增長疊加輕量化滲透率提升，預計2025年有望提升至320億元，CAGR達38%，其中鋁電池盒、副車架市場規(guī)模分別為180/75億元，CAGR分別為31%/55%。

投資建議

在節(jié)能減排政策與電動化加速的驅動下，汽車輕量化正在加速，其中底盤輕量化為新藍海，鋁制電池盒、副車架、控制臂、轉向節(jié)等滲透率不斷提升，同時熱成型車身件也開始大規(guī)模應用，國產(chǎn)替代加速進行，我們建議重點關注底盤輕量化集大成者、鋁電池盒供應商、熱成型車身件先發(fā)者及精密鋁件隱形冠軍。

報告正文

1.政策+電動化驅動 汽車輕量化加速

政策+電動化驅動，汽車輕量化加速。汽車的輕量化是指在保持汽車的強度和安全性能不降低的前提下盡可能地降低汽車車身質量。1）節(jié)能減排政策推動：傳統(tǒng)汽車整車重量每降低10%，油耗降低6%-8%。我國在2020年和2025年燃料消耗目標值分別為5L/100km和4L/100km，2019實際值為5.7L/100km，距離目標值仍有差距，政策要求下使得主機廠逐漸接受輕量化帶來的成本上漲，滲透率進一步提高。2）電動化加速驅動：新能源汽車對輕量化需求更為迫切，純電動汽車整車重量每降低10kg，續(xù)航里程可增加2.5km。因此，在節(jié)能減排壓力和新能源汽車性能提升需求的雙重推動下，汽車輕量化正在加速。

產(chǎn)業(yè)助力，輕量化技術為汽車行業(yè)的重要發(fā)展方向。《中國制造2025》中在汽車發(fā)展的整體規(guī)劃上強調了“輕量化仍然是重中之重”；2016年，中國汽車工程學會節(jié)能與新能源汽車技術路線圖發(fā)布會中，指出汽車輕量化技術將成為汽車行業(yè)未來重點發(fā)展目標之一，其中要在2025年，力爭整車質量平均減輕20%，汽車鋼鐵比例占汽車總重的30%，單車用鋁合金達到250kg，單車用鎂量達到25kg，碳纖維使用量占車輛比重的2%，對汽車輕量化提出了具體目標。

新能源汽車對輕量化的需求更為迫切：

由于智能網(wǎng)聯(lián)化的配置要求，新能源汽車搭載三電系統(tǒng)和大量智能化設備，相對傳統(tǒng)汽車增重比較大，國創(chuàng)中心研究認為，我國新能源汽車輕量化嚴重落后，對標國外同類產(chǎn)品，我國電動乘用車普遍偏重10%-30%，電動商用車普遍偏重10%-15%。

純電動汽車整車重量每降低10kg，續(xù)航里程可增加2.5km。

輕量化技術的應用有利于減少制動距離，增加動能節(jié)省，亦有利于減輕噪音振動性。

由于消費者對于續(xù)航里程及充電時間的敏感，輕量化對于新能源汽車尤為重要，隨著未來新能源汽車不斷普及，充電設施陸續(xù)覆蓋，節(jié)能環(huán)保需求提高，新能源汽車輕量化市場空間非常廣闊。

質變撬動需求，新能源汽車滲透率有望迎來加速提升。新能源汽車產(chǎn)業(yè)正處于從政策驅動向供給端驅動轉變的關鍵時刻：政策端國家補貼延長兩年至2022年，同時2020版“雙積分”政策落地明確最新積分要求，長效激勵機制逐步完善；供給端爆款車型密集上市成為核心驅動力，類比智能手機發(fā)展史，爆款車型的出現(xiàn)將推動行業(yè)從導入期邁入成長期，從2.0時代邁入3.0時代。新能源汽車滲透率有望加速提升根據(jù)IEA數(shù)據(jù)，2019年全球新能源汽車（BEV和PHEV，下同）滲透率為2.6%，其中中國新能源汽車滲透率為4.9%，預計2025年有望提升至16%/25%。對應銷量表現(xiàn)，2019年全球新能源汽車銷量210.2萬輛，其中中國新能源汽車銷量為106.0萬輛，預計2025年有望提升至1400/600萬輛。

1.4.造車新勢力引領 傳統(tǒng)車企跟進

1.4.1.特斯拉輕量化布局特斯拉引領新能源汽車輕量化。

作為新能源汽車領域領軍企業(yè)，特斯拉在新能源汽車的輕量化方面持續(xù)加碼，擁有極為深厚的技術基礎，在多方面對其旗下車型進行輕量化。1 ）電池密度：特斯拉電池能量密度的提升賦予了Model 3更長的續(xù)航能力，且應用單個容量更大的2170電池還可降低電池數(shù)量的使用數(shù)量，從Model S的7000多節(jié)降低到Model 3的4416節(jié)，電池節(jié)數(shù)的下降使特斯拉質量進一步減重。

2）電池連接工藝：特斯拉電池模組里的電池連接方式比起傳統(tǒng)的電阻焊有著質的改變，與Model S相比，Model 3上將正負極連接片從一整片鋁片連接變成了布局在電池組兩側，將兩面鋁片結合成了單面鋁片，減少鋁片使用量，降低電池重量。

3）電池包結構：減少模組使用，相較于Model S車型（電池包分為16個小模組），Model 3長續(xù)航版的電池包則只有4個模組，更少的模組意味著更少的電池包內部隔斷、電池組BMS、線束和散熱管路接口；電池殼結構變遷，與Model S專門設置電池殼保護電池不同，Model 3的電池組安裝位置基本覆蓋了乘員艙，利用車身底部高強度鋼結構同保護電池，電池包結構組件只用于承載電池包自身重量，相較Model S電池包減重125KG。

4）輕量化材料：目前鋁合金和高強度鋼仍然是輕量化材料的首選。車身支架上，特斯拉Model  S采用了全鋁合金車身有效的降低了車身重量，Model 3由于考慮到自身定位與成本控制更多采用了高強度鋼。2019國產(chǎn)Model  3采用鋼鋁混合車身，鋁材占比下降至21%，超高強鋼占比上升至15%；在高壓導線上，特斯拉使用高壓鋁導線，較相同載流量的銅導線相比減重21%，且成本更低。

5）車身結構：特斯拉采用了不同的車身設計，Model 3取消了空氣室下板，由塑料件代替下板流水，減重效果達40%；車門無窗框設計相比于沖壓窗框減重65%；車門內板、前后車門內板不等料厚設計，優(yōu)化車門下沉，可實現(xiàn)減重效果。

6）先進工藝使用：特斯拉不同部分的零件使用了不同的先進工藝，在碰撞吸能的位置（如前縱梁、A柱、B柱、后縱梁等）采用熱沖壓鋼板工藝，提高了強度且減輕了重量。Model 3 在側碰吸能的位置如車地板橫梁采用超高強度鋼輥壓成型工藝，比沖壓件減重17%以上。

1.4.2.蔚來汽車輕量化布局

蔚來汽車為國內新能源汽車輕量化風向標。蔚來汽車作為國內的新能源汽車明星品牌，加注輕量化，在新能源汽車輕量化領域也取得了一定的成效。

1）鋁制車身：蔚來ES8車身運用了諾貝麗斯(Novelis)先進的汽車鋁合金，全鋁車身比傳統(tǒng)鋼制車身降低了約40%的重量，最終實現(xiàn)白車身重量僅為335kg。ES8還采用了麥格納所為其設計、制造的全鋁前/后副車架；同時蔚來ES8在底盤和懸掛系統(tǒng)全部采用鋁合金材質，車身用鋁率達到95.8%，為全球最高。

2）先進連接技術：為了應對鋁合金材質本身延展性差、形變難以恢復等特點，蔚來采用多種先進連接技術。包括熱融自攻鉚接、自沖鉚接、鋁點焊、冷金屬過渡弧焊、結構膠、激光焊接、高強度抽芯拉等先進連接技術。

3）高密度電池：蔚來ES6電池類型是三元鋰電池，供應商是寧德時代，ES6車型都可以選裝容量更大的84kwh液冷恒溫電池組（ES8電池組為70kwh），單體電芯能量密度為170wh/kg，NEDC綜合工況下的續(xù)航里程超過了510公里 。較大的電池容量有效的減少了電池包本身帶來的重量。

4）輕量化電池殼：德國西格里碳素公司已與中國汽車制造商蔚來達成合作，將為蔚來研發(fā)碳纖維增強型塑料（CFRP）電池外殼原型，該電池外殼比傳統(tǒng)的鋁或鋼制電池外殼輕40%，具有高剛性，而且比鋁的熱導率低200倍。采用該材料的電池包后不僅可為蔚來旗下電動車型減輕一定的重量，還會給換電帶來便利。

1.4.3.其他車企加速布局輕量化

傳統(tǒng)車企加碼輕量化。進年來，除了新能源汽車造車新勢力，傳統(tǒng)車企也逐步進入新能源汽車賽道。同時憑借本身在造車方面的技術積累和資金優(yōu)勢，傳統(tǒng)車企在新能源汽車輕量化方面也有著亮眼的表現(xiàn)。

1）大眾：大眾在其全新的新能源汽車平臺MEB中使用全新的車身布局，將電池與電機融入車身低架，采取平板式電池模組放置于車軸兩側，同時采用鋁合金材質作為電池殼保護電池，減少電池包重量推動輕量化。

2）吉利：作為國內重要的整車廠商，吉利也十分重視輕量化。使用以塑代鋼技術，采用薄壁化保險杠，采用高性能材料，在保證保險杠剛性的條件下，將前后保險杠壁厚降到2.5mm，實現(xiàn)單車減重約1kg。

3）比亞迪：比亞迪是國內重要的傳統(tǒng)燃油車廠商，同時也是重要的新能源廠商，在新能源汽車輕量化方面有較大優(yōu)勢。比亞迪在其e平臺上將電機、電機控制集為一體，有效的降低了車身體積與質量。其中重量下降25%，功率密度卻提升20%。

受益標桿效應，車企持續(xù)布局輕量化。特斯拉和蔚來汽車作為新能源汽車的領軍車企，其輕量化應用將具有標桿效應，國內車企如比亞迪、北汽新能源、吉利汽車等紛紛緊跟輕量化進程節(jié)奏，在材料、工藝和結構輕量化上均加速布局與應用，形成自身獨有技術優(yōu)勢。隨著新能源汽車快速發(fā)展，領軍車企引領輕量化導向，其他車企輕量化應用與布局將加速推進。

1.5.單車用量提升 汽車輕量化加速

單車用量遞增，輕量化進程加速。根據(jù)節(jié)能與新能源汽車技術路線圖戰(zhàn)略咨詢委員會的輕量化目標，在2020/2025/2030年要分別較2015年減重10%/20%/35%，提升高強度鋼應用占比，增加鋁合金、鎂合金、碳纖維材料單車用量以及降低材料的成本。根據(jù)國際鋁業(yè)協(xié)會統(tǒng)計顯示，2019年中國燃油車、純電動車、插電混動車的單車用鋁量分別為128/143/189Kg。鑒于新能源汽車對輕量化的需求更為迫切，國際鋁業(yè)協(xié)會預計到2025年新能源汽車的單車用鋁量將會達到227Kg，同期的傳統(tǒng)燃油車及插電混動車的單車用鋁量為180/238Kg。

2.材料輕量化大趨勢 鋁合金和高強度鋼為主流

輕量化主要通過輕量化材料搭配特定工藝實現(xiàn)。目前，實現(xiàn)輕量化可以通過三種途徑：1）輕量化材料。如使用結構更輕的高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復合材料對傳統(tǒng)普通鋼結構進行代替。2）輕量化設計。如通過開發(fā)全新的汽車架構實現(xiàn)輕量化、甚至優(yōu)化車身零部件數(shù)量、減少零部件尺寸等。3）輕量化工藝。如熱成型，激光拼焊板等工藝，實務中輕量化主要通過采用輕量化材料搭配特定的輕量化工藝來實現(xiàn)減重效果。

2.1.材料輕量化：高強度鋼和鋁合金性價比高

目前汽車行業(yè)輕量化材料主要有：高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復合材料，對應減重效果及成本費用上由低到高。

高強度鋼和鋁合金性價比高，占據(jù)輕量化市場較大份額。市場上最主流的輕量化材料為高強度鋼和鋁合金材料，高強度鋼由于其超高強度主要應用于車身骨架的關鍵部位；鋁合金材料由于其良好的減重效果主要應用于覆蓋件，殼體等位置。兩者的性能和價格可達到平衡，因此了實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。根據(jù)賽瑞研究和中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，預計2020年高強度鋼和鋁合金占據(jù)了汽車輕量化市場的85%以上，其中鋁合金的比例接近65%。

鎂合金和碳纖維材料目前缺陷顯著，限制其大規(guī)模商用。鎂合金耐腐蝕性差、易燃、成本較高的缺陷限制了其應用，因此鎂合金一般應用于內飾，輪轂和動力總成中。碳纖維復合材料成本遠超鎂鋁合金，但減重效果遠勝于金屬材料，目前僅應用于賽車、超級跑車等。若碳纖維成本能夠下降到合理水平，將有望得到更加普遍的應用。

2.1.1.鋁合金和高強度鋼最具性價比

減重降本成效高——鋁合金。鋁合金的密度低、質量輕、可加工性強，能夠根據(jù)特定需求加工成不同的形狀尺寸，疊加其擁有價格優(yōu)勢，是目前實現(xiàn)整車輕量化的首選材料，主要運用于前后防撞梁、水箱框架、機器蓋、翼子板、前后懸掛的擺臂、副車架等。

1）從性能角度看，鋁的密度約為鋼的 1／3，汽車使用1 kg鋁可替代自重2.25 kg的鋼材，且鋁合金結構設計優(yōu)化可以實現(xiàn)二次減重，整體減重效果大于50%，此外鋁合金具有強度高、可循環(huán)、耐腐蝕、密度低等優(yōu)點。

2）從成本的角度看，鋁合金價格僅為鋼的2.5倍，遠低于碳纖維復合材料，鎂合金的價格和鋁合金相近，但鎂合金的易腐蝕問題限制了其在汽車行業(yè)的大規(guī)模應用，因此鋁合金是現(xiàn)階段最佳的輕量化材料。

根據(jù)長城汽車發(fā)動機內、外板的輕量化數(shù)據(jù)，鋁制發(fā)動機內、外板較鋼制發(fā)動機內、外板分別輕6/4.5Kg，輕量化率（減重質量/原件質量）達到57%/54%，但價格同比僅為43%/53%，價格增幅要低于輕量化效率。隨著鋁制零部件制作工藝提升，逐步形成量產(chǎn)型生產(chǎn)線，制造成本下降，未來汽車各部件鋁制化將加速滲透，市場規(guī)模持續(xù)擴大。

鋁合金可廣泛應用于車身各系統(tǒng)，顯著減少車身重量。鋁合金對于車身整體減重具有顯著效果，因此可廣泛應用于白車身覆蓋件，如頂蓋、前后門、翼子板等。汽車的動力系統(tǒng)、傳統(tǒng)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、底盤及輪轂等也占據(jù)車體的主要重量，因此也是鋁合金輕量化應用的主要發(fā)展方向，采用鋁合金車身的捷豹XF比上一代車型減重190kg，減重效果為10%。新能源汽車方面，動力電池系統(tǒng)是新增系統(tǒng)且重量較大，對于輕量化需求更加迫切，因此鋁合金電池外殼也是新能源汽車輕量化的全新增量。

鋁合金成型工藝各有千秋，美日經(jīng)驗顯示擠壓鑄造或為未來方向。鑄造工藝方面，由于內部質量疏松的問題，鑄鋁壓鑄件不易由高壓壓鑄生產(chǎn)，一般為低壓/差壓壓鑄或者擠壓壓鑄工藝。但對比美國、日本，我國關于間接擠壓鑄造的研究起步較晚，在量產(chǎn)方面還有很多不足，導致擠壓鑄造產(chǎn)品質量穩(wěn)定性差、廢品率高等諸多問題；鍛造工藝方面，由于其能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結構，同時其適應性廣、原材料來源廣的特點有助于為鋁合金成型提供更多解決方案。

抗拉屈伸性能高——高強度鋼。國際上將抗拉強度210-550MPa的鋼板劃分為高強度鋼，大于550MPa為超高強度鋼。國際鋼鐵協(xié)會組織設立的“先進汽車概念”項目使得以高強鋼（HSS）和超高強鋼（UHSS）為主要材料的汽車白車體減重25%。高強度鋼有著較高的結構強度、優(yōu)越的碰撞吸能性和抗疲勞強度，且沖壓成形性、焊接性和可涂裝性均表現(xiàn)優(yōu)良，車身上高強度鋼多用于白車身上的結構件、安全件上。

2.1.2.其他材料逐步滲透

鎂合金—市場成長空間大。鎂的密度是  1.74 kg/m3，是鋁的  2/3，且鎂合金材料耐凹陷性、機械加工性、吸振性好，生產(chǎn)模具壽命高、尺寸穩(wěn)定，且易于回收，鎂合金在汽車各部件減重效果總降幅可達45%，作為輕量化材料更合適，受限于加工成本及技術工藝，現(xiàn)階段尚不具備量產(chǎn)條件，目前多應用于個別車型的發(fā)動機罩蓋、轉向盤、座椅支架、車內門板和變速器外殼等方面。

隨著鎂合金制造工藝及技術升級，成本逐漸降低，輕量化需求升級，單車用量及總需求將有望提高。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預測，我國2020、2025、2030年車用鎂合金需求將到達45/82.3/171.8萬噸，2015-2030年復合增長率達20.3%，單車需求分別達到15/25/45Kg，2015-2030年復合增長率達18.1%。

2.3.工藝輕量化：熱成型應用最廣

工藝技術為紐帶，助力輕量化進程。汽車輕量化設計中，工藝技術能夠起到“畫龍點睛”之作用。工藝與材料、結構一道，是汽車輕量化設計技術的“鐵三角”。材料是基礎，結構是結果，而工藝是材料與結構之間的紐帶，是由材料轉化為結構的必經(jīng)之路。三者相互協(xié)調、缺一不可。目前主流工藝技術為激光拼焊、熱成型、液壓以及輕量化連接等成型工藝技術。

熱成型：熱成型技術是將高強度鋼板加熱至奧氏體化狀態(tài)，然后快速轉移到模具中進行沖壓成形，保壓淬火一段時間，以獲得具有均勻馬氏體組織的超高強鋼零件。熱成型零部件精度高、成型質量好、回彈性小，主要應用在汽車前/后保險杠、A/B/C柱、車頂構架、車底框架及車門內板、車門防撞桿等構件生產(chǎn)。

熱成型技術已在汽車工業(yè)中廣泛使用。由于熱成型技術具有輕量化、高強度等優(yōu)勢，多家汽車企業(yè)已然使用熱成型技術作為發(fā)展方向。一汽紅旗HS5車身用材中高強度鋼板應用比例超過60%，熱成型鋼板應用比例為16.8%，車身被動安全獲得提高的同時實現(xiàn)了車身輕量化；奧迪A8D5中熱成型高強度鋼材取代奧迪  A8D4中的部分鋁合金材料，在汽車A柱、 B柱、門檻內外板、前封板下部、頂蓋側邊梁以及底盤組件等白車身的材料占比中進一步提升占比率。

3.底盤輕量化新藍海 鋁電池盒為全新增量

底盤輕量化為汽車輕量化市場的新藍海。汽車輕量化主要有四個領域，車身輕量化、底盤輕量化、動力系統(tǒng)輕量化與內外飾件輕量化。從性價比來看，由于簧下質量（懸掛以下的控制臂、卡鉗、輪轂等）減重性價比遠高于簧上質量（懸掛以上的車身結構件等），有著“簧下1公斤，簧上10公斤”的說法，底盤輕量化相較于車身輕量化性價比更高，而車身輕量化由于耗材量大、成本高，短時間內滲透率難以提升。從滲透率來看，鋁合金起初就用于動力系統(tǒng)中如發(fā)動機缸體、缸蓋等產(chǎn)品上，滲透率已比較高。內外飾輕量化由于材料與環(huán)保性的限制，還有待進一步發(fā)展。

3.1.底盤輕量化：汽車輕量化的新藍海

底盤承載占比高，簧下輕量化為關鍵。汽車底盤作用在于支撐、安裝汽車發(fā)動機及其各部件、總成，成形汽車的整體造型，作為汽車三大部件之一，在汽車整車占比達27%，位列汽車部件質量排名第三。汽車底盤承載著近70%的汽車總重量，對于汽車行駛性而言，簧下質量每減輕1Kg，帶來的效果等效于簧上質量減輕5-10Kg，特別在汽車加速性能、穩(wěn)定性能及操控性能等方面尤為明顯。

底盤輕量化市場空間有望大幅增加。我們預計鋁制控制臂、副車架、轉向節(jié)、制動鉗輕量化產(chǎn)品滲透率將大幅提升，帶動市場份額的大幅增加，2019-2025年CAGR分別為17%、21%、17%、25%。整體底盤輕量化市場有望從2019年的137億元增長至20

25年的398億元，實現(xiàn)CAGR為19%的高增長。

新能源汽車輕量化底盤規(guī)模可達300億元以上。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2019年我國新能源汽車銷量為120.6萬輛，同比減少4%，主要受新能源政策退坡及2018年高基數(shù)影響。根據(jù)三部委印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，要求我國2025年新能源汽車銷量占總銷量20%以上，預計2025年我國新能源汽車銷量將達到600萬輛，CAGR達31%。2019年我國新能源汽車底盤輕量化市場規(guī)模為45.6億元，隨著新能源汽車產(chǎn)銷持續(xù)增長，輕量化材料逐步滲透，預計2025年新能源汽車底盤輕量化市場規(guī)模達約320億元，CAGR達38%。

底盤材料輕量化，滲透率增長空間大。2019年國內主力新能源車型均開始采用輕量化底盤方案。以廣汽AionS、上汽MarvelX為主的純電動車型目前均大量采用輕量化底盤結構，轉向節(jié)、控制臂、副車架均使用鋁合金材料，其他相對經(jīng)濟型的車型目前采用部分鋁合金的部件。據(jù)測算，2019年轉向節(jié)、控制臂、副車架輕量化滲透率分別為27%/25%/18%，未來隨著輕量化材料成本下降、制造工藝逐步升級，輕量化底盤零部件將加速滲透，預計2025年轉向節(jié)、控制臂、副車將鋁合金滲透率可達80%/80%/50%，滲透率增長空間大。

電池盒貢獻量多，副車架成長性高。新能源汽車較傳統(tǒng)汽車在底盤上多裝配了電池盒，電池盒與底盤系統(tǒng)結合作為汽車底部的承載部分。由于國內汽車鋁制電池盒單車配套價值量為3000   元以上，國外價格單車配套價值更高，電池盒對底盤輕量化市場規(guī)模貢獻最大；鋁制副車架單車價值在2500-3000元左右，目前滲透率較低，市場規(guī)模成長性高?？紤]新能源汽車高速增長帶動汽車輕量化需求提升，在市場需求和政策導向雙重刺激下，預計2025年國內新能源汽車鋁電池盒、副車架市場規(guī)模分別為180/75億元，CAGR分別為31%/55%。

3.2.車身輕量化：熱成型高強度鋼為核心

鑒于性能與成本雙重考慮，車身以鋼材為主。白車身作為整車占比最高的部分（25%-40%），通過使用輕量化材料（如鋁合金）可降低車身40%-60%重量，由于發(fā)動機、變速箱等機械部件受限于強度、設計、結構等方面存在較大的輕量化難度，車身作為駕駛艙的安全壁壘，其輕量化更受青睞。由于鋼材在屈服強度、拉伸強度、延伸率等性能上都較其他輕量化有著明顯安全性能優(yōu)勢，因此鋼材在車身上的使用面積更多。

同時成本昂貴也成了限制車身使用大量輕量化材料的重要原因，鋁合金的原材料價格為鋼材的3-4倍，由于鋁制車身各零部件之間的連接工藝目前并不成熟，成品率低，專業(yè)設備配置要求高，加工工藝的成本較已形成成熟體系的鋼材貴10倍左右，使得當前鋁制車身尚未得到廣泛的普及。

熱成型工藝可顯著提升鋼鐵材料性能。熱成型工藝是將特定鋼材原料加熱到奧氏體溫度區(qū)間（900°C以上）之后輸送到液壓機上，在鋼板仍具有延展性時進行沖壓，然后迅速冷卻。一般的高強度鋼板的抗拉強度在400-450MPa左右，采用熱成型工藝制造而成的高強度鋼材抗拉強度可提高至1300-1600  MPa，為普通高強度鋼的3-4倍，顯著提升了材料的強度與機械安全性。

熱成型高強度鋼是車身輕量化的核心材料。通過熱成型工藝加工而成的高強度鋼抗拉強度和屈服強度極高，因此用于車身的關鍵結構如A柱、B柱、C柱、車門防撞梁、前后保險杠等關鍵位置作為保護乘客的核心安全結構件。

1）安全方面，熱成型高強度鋼制成的車身關鍵結構可以顯著提升汽車車身的抗撞能力，減小碰撞過程中的駕駛艙形變，有效的保護乘客在行駛碰撞中的生命安全。如中保研正面偏置碰撞測試中，在汽車發(fā)動機艙幾乎全部潰縮的情況下，采用熱成型高強度鋼制成的結構件仍能保持原型，顯著增加成員安全性。

2）輕量化方面，高強度鋼可以通過比較小的厚度達到設計的強度要求，也不需要加強板對關鍵部位進行加固，因此采用高強度鋼制作的關鍵結構可以顯著減少零部件重量達20%-30%，從而實現(xiàn)輕量化目標。如奧迪A8全鋁車身的關鍵結構仍采用了一定比例的高強度鋼。

熱成型產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)替代已逐步實現(xiàn)。早期國內的熱成型產(chǎn)品主要由本特勒、海斯坦普等巨頭壟斷，中國的第一條熱成型生產(chǎn)線于2005年由本特勒長瑞汽車系統(tǒng)長春有限公司建成。目前全世界共有400條以上的熱沖壓生產(chǎn)線，中國地區(qū)已有100余條，國內主要的熱成型企業(yè)有凌云股份、東風天汽模、寧波華翔、重慶寶吉、屹豐集團等。國內企業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)外資與自主抗衡的局面，國產(chǎn)替代進行時。

4.總結及投資建議

政策+電動化驅動，汽車輕量化加速。汽車的輕量化是指在保持汽車的強度和安全性能不降低的前提下盡可能地降低汽車車身質量。1）節(jié)能減排政策推動：傳統(tǒng)汽車整車重量每降低10%，油耗降低6%-8%。我國在2020年和2025年燃料消耗目標值分別為5L/100km和4L/100km，2019實際值為5.7L/100km，距離目標值仍有差距，政策要求下使得主機廠加速輕量化布局。2）電動化加速驅動：新能源汽車對輕量化需求更為迫切，純電動汽車整車重量每降低10kg，續(xù)航里程可增加2.5km。IEA   數(shù)據(jù)顯示，2019年全球新能源汽車（BEV和PHEV,下同）滲透率為2.6%，其中中國為4.9%，預計2025年有望提升至16%/25%。對應銷量表現(xiàn)，2019年全球新能源汽車銷量210.2萬輛，其中中國新能源汽車銷量為106.0萬輛，預計2025年有望提升至1400/600萬輛。特斯拉和蔚來汽車輕量化引領行業(yè)，在材料、工藝和結構輕量化上形成自身獨有技術優(yōu)勢，比亞迪、北汽新能源、吉利汽車等傳統(tǒng)車企亦紛紛加碼輕量化布局。因此在節(jié)能減排壓力和新能源汽車性能提升需求的雙重推動下，汽車輕量化正在加速。國際鋁業(yè)協(xié)會統(tǒng)計2019年燃油與新能源汽車單車用鋁分別為128/143KG，預計到2025年達179/226KG。

輕量化主要通過輕量化材料搭配特定工藝實現(xiàn)，鋁合金和熱成型高強度鋼為主流。目前實現(xiàn)輕量化可以通過三種途徑：1）輕量化材料，如使用結構更輕的高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復合材料對傳統(tǒng)普通鋼結構進行代替；2）輕量化設計，如通過開發(fā)全新的汽車架構實現(xiàn)輕量化、甚至優(yōu)化車身零部件數(shù)量、減少零部件尺寸等；3）輕量化工藝，如熱成型、激光拼焊板等工藝。實務中輕量化主要通過采用輕量化材料搭配特定的輕量化工藝來實現(xiàn)減重效果。市場上最主流的輕量化材料為高強度鋼和鋁合金材料，預計2020年高強度鋼和鋁合金占據(jù)了汽車輕量化市場的85%以上，其中鋁合金的比例接近65%。

底盤輕量化是汽車輕量化新藍海，鋁電池盒為全新增量。汽車輕量化主要有四個領域：車身輕量化、底盤輕量化、動力系統(tǒng)輕量化與內外飾件輕量化。從性價比來看，由于簧下質量（懸掛以下的控制臂、卡鉗、輪轂等）減重性價比遠高于簧上質量（懸掛以上的車身結構件等），有著“簧下1公斤，簧上10公斤”的說法。2019年國內高強度鋼及鋁合金底盤市場規(guī)模分別為139/138億元，隨著材料成本逐漸降低，工藝制造技術升級，預計2025年將分別提升至349/398億元。其中2019年鋁合金轉向節(jié)、副車架、控制臂、制動鉗滲透率分別為28%/10%/19%/6%，預計2025年滲透率有望達到60%/25%/40%/20%，對應規(guī)模為78/196/104/21億元。新能源汽車輕量化發(fā)展速度更快，2019年國內新能源汽車底盤輕量化市場規(guī)模為46億元，隨著新能源汽車銷量增長疊加輕量化滲透率提升，預計2025年有望提升至320億元，CAGR達38%，其中鋁電池盒、副車架市場規(guī)模分別為180/75億元，CAGR分別為31%/55%。

在節(jié)能減排政策與電動化加速的驅動下，汽車輕量化正在加速，其中底盤輕量化為新藍海，鋁制電池盒、副車架、控制臂、轉向節(jié)等滲透率不斷提升，同時熱成型車身件也開始大規(guī)模應用，國產(chǎn)替代加速進行，建議關注底盤輕量化集大成者、鋁電池盒供應商、熱成型車身件先發(fā)者及精密鋁件隱形冠軍。

相關受益標的：

1) 底盤輕量化集大成者：華域汽車、拓普集團、伯特利等；

2) 鋁電池盒供應商：敏實集團、凌云股份等；

3) 熱車型車身件先發(fā)者：寧波華翔、凌云股份等；

4) 鋁壓鑄小件隱形冠軍：愛柯迪、旭升股份等。

5.風險提示

汽車行業(yè)銷量不及預期；政策落地不及預期；產(chǎn)品拓展不及預期；車企布局不及預期；原材料成本提升等。

（編輯：陳秋達）