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【报告】2022年轮胎行业研究报告

时间: 2024-02-26 17:23:41 |   作者: 新闻中心


  新能源汽车在续航能力、车身重量、输出扭矩和体感噪音方面较传统燃油汽车区别较大,这要求新能源汽车轮胎在耐压性、抓地力、低噪音表现以及耐磨性方面需要较强的表现。

  新能源汽车与传统燃油汽车最大的不同之处在于驱动方式的改变。因此,除以传统燃油的驱动以外的车辆都可以称为“新能源汽车”,如电动汽车(EV)、油电混合动力汽车(PHEV)、 氢能源汽车等。由于氢能源汽车整体普及率较低,本篇文章主要讨论的新能源汽车为电动汽车及油电混合动力汽车。新能源汽车的动力结构主要是充电动力电池,而传统汽车的动力结构包括发动机和变速箱,所以新能源汽车和传统燃油汽车在续航能力、整车重量、动力输出和噪音表现方面有较大差异。

  (1)新能源汽车较传统燃油车对续航能力更为敏感。在现有电池材料技术尚未突破的前提下,怎么样提高新能源汽车的续航能力始终是行业亟待解决的核心问题。根据 NEDC 及小熊油耗的数据,大部分新能源汽车的 NEDC 续航能力均在 500 公里以下,而与之同品牌相对应的传统车型的续航能力却普遍在 700 公里以上。此外,电动车一般随着使用年数的限制的增加,电池的储能能力也会逐渐衰减,这就从另一方面代表着电动车的续航能力会是消费的人着重关注的主要指标。

  (2)新能源汽车的动力总成重量高于传统燃油汽车。由于车辆的动力总成变化,传统的发动机变速箱,被电池、电控、电机取代。看似是减负,但在实际的车重上确实实实在在的增重,同样尺寸的纯电动汽车与燃油车,前者至少要重 0.3 吨左右,通常燃油车的自重鲜有 2 吨以上,但在电动车当中却是十分普遍。

  传统燃油车:对于如今采用 4 缸发动机的普通燃油车来说,其发动机重量一般维持在 150-200kg,例如三菱的 4G63 发动机的重量为 150kg。常见的自动挡变速箱重量一般是 70-90kg 左右。因此,燃油车的动力总成在 200-300kg 左右。

  新能源汽车:尽管没有发动机和变速箱,但是电动汽车动力总成质量较燃油车更大。以一块 80kwh 的电池计算,三元锂电池的电池单体重量总和为 400kg,而磷酸铁 锂电池的电池单体重量总和则能达到 485kg,明显高于燃油车的水平。

  同级别新能源汽车较传统燃油车更重。挪威电动汽车专家比约恩.尼兰公布了对全球部分电动汽车进行称重的结果,榜单中最重的非 MPV 电动车为奥迪 e-tron 55,其重量超过 2.7 吨,而与之同级别的奥迪 Q7 45TFSI 重量仅为 2.1 吨。随着未来中大型电动汽车 的出现,预计整体平均重量进一步上升的可能性很大。

  (3)新能源汽车电机的扭矩输出较内燃机更为激进。电动车的峰值扭矩要比燃油车来得早得多,特别在起步阶段就有很大几率面临大扭矩。特斯拉作为电动性能车的代表,扭矩输出非常激进,轻踩油门踏板,扭矩很快就会达到峰值。而自然吸气内燃机的扭矩曲线是从零开始线%的最大转速达到扭矩的 90%。内燃机的扭矩输出曲线与电动机具有完全不同的表现,随着发动机的转速提升,扭矩输出更为线性、缓和。

  (4)驾驶新能源汽车产生的体感噪音较传统燃油车更为敏感。因没有发动机和变速器,相比传统燃油车,电动汽车的电驱动系统发出的噪声更小。在驾驶传统汽车时,汽油机有节奏的声音会掩盖掉很多其他不规则声音,如车辆风燥、胎噪、底盘悬挂声响等。但是,一旦发动机的声音不存在,其他之前被发动机声音掩盖掉的声音就占据了主要声源。此类声音本身较不规则,所以驾驶新能源汽车产生的体感噪音较传统燃油车更为敏 感。在所有行驶产生的噪音中,胎噪在高速行驶中对汽车的噪音的表现影响是非常大的, 是电动车要关注的一个主要指标。

  轮胎存在“魔鬼三角”,很难同时满足高滚阻、高耐磨性及抗湿滑性三项指标。轮胎行业 曾经存在“魔鬼三角”理论,指的是轮胎的三项指标,即滚动阻力、耐磨性和抗湿滑性。这三项指标相对平衡,如果有一项指标发生了改变,其他两项也会随即改变。比如,如果一款轮胎的滚动阻力小,那么,它的耐磨性就会提升,但它的抗湿滑性便会随之降低。这样带来的结果就是车辆在行驶中燃油经济性会出色一些,但是在操控性和安全性上就会有所降低。

  应对全新需求,新能源车专用轮胎需具备更高耐压性、抓地力、低噪音表现以及耐磨性。针对电动车用轮胎,性能需求的多样性导致了较大矛盾。设计并生产一款好的新能源汽车轮胎,其性能需要有很低的滚动阻力和噪声、较佳的抓着和耐磨性能。由于以上的许多性能之间是相互制约对立的,这就给轮胎制造企业在轮胎结构设计和原材料选择方面提出了新的挑战和更高的要求:

  (1)超低滚动阻力:新能源汽车的设计初衷就是节约能源,因此超低滚动阻力是新能源汽车轮胎的首要要求。电池技术发展的滞后使得电动汽车的充电容量受限,单次充电续航里程短,同时车辆电池重量的增加也会影响续航里程。为减少电池的电力消耗, 延长续航里程,电动汽车轮胎要求具有更低的滚动阻力。

  (2)高负荷:新能源汽车(尤其是纯电动汽车)都会有蓄电装置,汽车的整车质量在正常的情况下要比同尺寸的燃油汽车大,因此电动汽车对轮胎负荷能力提出了更高的要求。

  (3)轻量化:由于新能源汽车增加了电池质量,这就要求新能源汽车在整车设计的时 候进行轻量化的设计。轮胎作为车辆的不可或缺的一部分,轻量化设计是必然要求,这 就需要采用高性能、轻质材料来实现,因此对轮胎新材料的应用研究提出了更高要求。

  (4)高耐磨和高抓地性能:新能源汽车电动机初始扭矩大,车辆提速快,需要轮胎具 有更好的抓地性能,避免轮胎打滑,同时需要提高耐磨性能,保障行驶安全。这就要求 新能源汽车轮胎有很好的抓地性能和耐磨性能。由于负荷的增加,这也要求轮胎具 有非常好的耐磨性能。

  (5)低噪声:新能源汽车没有发动机带来的噪声,比常规内燃机汽车更安静,轮胎噪声 的大小就会格外引人关注,新能源汽车的发展也对轮胎噪声的控制提出了更严格的要求。

  由于复杂的性能要求,新能源车轮胎在橡胶配方、轮胎高宽比、轮胎体积、胎面材料、 胎面花纹等方面做改善便可更加适应新场景的需求。

  轮胎规格:一般来说,以 225mm 胎宽为分界线,在这一个数字之上的是宽胎,反之 则是窄胎。目前市场上几乎所有新能源车使用的轮胎型号均与传统车轮胎规格一 致,不过也有个别车款的轮胎是“窄高胎”,如五菱宏光 MINI EV(145mm)、长 安奔奔 EV(175mm)、比亚迪秦 PLUS DM-i(215mm)等。此种规格相对传统规 格,轮胎接地面积窄,能量损失小,滚动半径大,再加上胎压高,可以相应帮助整 车提升续航里程。一般来说,中级车以下车型,如果将轮胎换成更窄的轮胎,油耗 大概能下降 0.5L/100km。“窄高胎”在短期内对于经济型新能源车型的轮胎选用 来说是一个趋势。

  轮胎胎压:新能源车型相比传统车型胎压较高(平均在 270kPa 左右,而传统车型 大多在 220kPa 左右),根本原因有两点:(1)车辆重量:由于新能源车型相比传统车重量较重。以帝豪 GSE(新能源)和帝豪 GS(燃油)为例:帝豪 GSE 重为 1635kg;帝豪 GS 最高配车重为 1398kg,二者相差 250kg,因此如果仍然维持和 传统车相同的胎压会造成轮胎负载率过高,有一定的安全风险隐患。(2)提升续航里程:较高的胎压,能够大大减少轮胎滚动过程中的能量损失,从而提升续航里程。“高胎压” 对于未来新能源车型设计是必然的趋势。在新能源车型开发时轮胎在满足载荷率 的基础上适当提升胎压,从而帮助提升续航里程。

  轮胎花纹或结构:轮胎花纹选择建议侧重以下几方面:(1)优先选择非对称花纹, 提升抓地力的同时也能适应新能源车起步快的特点。(2)注重静音:新能源车型由于没发动机噪音,车内更加安静,此时轮胎的胎噪更明显,数据研究表明轮胎对新能源车辆噪音贡献约 40%左右,尤其在粗糙沥青路面表现越来越明显。因此花纹静音性能尤其重要。轮胎制造一定要通过 CAE 仿线D 打印,实车 /试验室测试等技术和手段研发出更加静音的花纹。这也是目前技术的难点。(3) 浅沟深设计:较浅的沟深可以大幅度降低轮胎滚阻阻力系数,确保轻量化,进而提升新能源车型的续航里程。

  胎面配方:根据《应对新能源汽车发展规划轮胎胎面配方应用新材料》,新能源汽车轮胎在橡胶组分、橡胶填料、偶联剂和助剂方面能进行配方的改变,便有望达到滚动阻力和抓地性能的平衡。(1)橡胶组分:分子主链改性的溶聚丁苯橡胶 (HPR850 和 LRE-100)可以明显减弱复合材料中填料的 Payne 效应,改善填料在橡胶基体中的分散,从而能够大大降低复合材料在动态形变下的生热。因此,优先选择改性溶聚丁苯橡胶,能够达到滚动阻力和抓地性能的平衡;(2)填料:以白炭黑为主,同时选用合适的无机填料进行并用;(3)偶联剂:可选用 NXT 来达到较低的滚动阻力,同时平衡了加工性能;(4)助剂:一些提高抗撕裂、降低门尼黏度的助剂可以参与橡胶交联反应,能预防助剂逸出,提高白炭黑分散性。

  智能轮胎或传感器:未来,新能源汽车整个神经体系都将实现智能化,其中也包括轮胎。电子电气架构的进化已经为轮胎提出了增加内部传感器来的需求。为满足目前的方向,轮胎传感器需感知路面状况,比如,根据路面的光滑程度来计算制动的时间和力道,通过轮胎和地面接触的声音来判断轮胎是否亏气和路面情况。因此,电动汽车轮胎不再是普通轮胎,而是智能化轮胎,特别是在高性能的电动汽车上。

  在全球节能减排的大趋势下,各国政府纷纷出台政策推动汽车电气化发展,部分国家也 明确了传统燃油车的禁售时间。在此背景下,不仅造车新势力早早布局新能源汽车,传统汽车企业也开始纷纷开启新能源汽车布局。2021 年 1-8 月,我们国家新能源汽车产量为 191.8 万辆,同比增长 179.6%,新能源汽车未来市场空间依然较大,渗透率及保有量仍具较大增长空间。作为新能源汽车的重要零部件,轮胎行业有望从汽车电动化浪潮中受益,带来配套端和零售端的双重利好。

  近 10 年,全球各国从环保、技术和能源安全方面出发,纷纷推动汽车电气化发展。汽 油、柴油等化石燃料优势不在,全球节能减排的大趋势削弱了化石燃料作为未来交通出 行能源的前景。近年来,随着全球各国对新能源汽车的重视,挪威、荷兰、法国、西班 牙、日本等国明确了燃油车的禁售时间;美国、中国等国家也出台了对未来新能源车渗 透率的指引,部分省份地区也出台了禁售政策。

  此外,全球新能源汽车利好政策频发,行业中长期发展的确定性进一步得到夯实。继欧 洲委员会于 2021 年 7 月 14 日再度提案加码乘用车减排力度,有望在 2030 年实现 55% 的减排量,2035 年实现新车净零排。根据以上描述的目标推算,2030 年出售的新车中至少有 60%应为电动车。8 月,拜登政府制定了 2030 年美国新能源车渗透率达到 50%的目标, 并计划推动 CAFÉ 油耗经济性标准的重新修订,全球进入新一轮政策加码期。

  在新能源汽车销量不断攀升的背景下,传统车企积极向电动化转型。随着全球环境污染、 石油危机等问题的加重,全球各国都格外的重视低污染且对石油依赖性较低的新能源汽车的发展。同时,全球最大的新能源汽车市场欧洲纷纷推出了新能源全车补贴计划促进新能源汽车行业的发展。

  发展新能源汽车大势所趋,全球传统汽车企业纷纷开启新能源汽车布局。全球性的“碳中和”目标,使得慢慢的变多传统汽车制造商在电动汽车方面投入巨资。而其中,从今年至 2025 年的未来五年间,将成为实现全面电动化的关键阶段。截至目前,全球已有 10 家以上的传统车企向电动化转型,包括大众、丰田、本田、戴姆勒等:

  造车新势力凭借先发优势,引领了全球新能源汽车浪潮。有别于传统车企,造车新势力对新能源车的研发生产时间早,并无历史包袱,在将来对特定的某些重点新技术(比如尖端动力电池解决方案、智能驾驶舱和无人驾驶)进行大量投资,以进一步巩固自身在新能源汽车领域的优势。而传统汽车制造商在维持现有燃油车业务的同时,需要同时建立新能源汽车生态,搭建从设计研发、生产和质量控制、销售渠道、售后服务等所有的环节。因此,与新势力相比,传统厂商需要投入更多的资本和资源。

  2021H1,头部造车新势力基本延续了 2020 年的趋势,在销量、品牌认知度等方面继续快速提升。2021H1,特斯拉以 38.6 万辆的销量占据全球首位,蔚来销量达 4.3 万辆, 小鹏和理想销量均超过 3 万辆,哪吒与零跑销量也均超过 2 万辆。由此可见,尽管当前造车新势力车企产销量不及传统车企,但在可预见的将来,造车新势力将成为引领新能源汽车浪潮的一股中坚力量。

  全球新能源汽车已进入政策扶持与产品力驱动共振的新周期,销量不断的提高。2020 年,全球新能源汽车销量达 324.0 万辆,同比增长 46.6%。根据高工锂电预测,2021 年全 球新能源汽车销量在 418-468 万辆,销售渗透率 5.0%-5.6%,同比增长 34.0%-50.0%;预计 2025 年销量将达到 1120-1389 万辆,销售渗透率达 11.8%-14.7%。展望未来 15 年,全球新能源汽车销量或接近 5000 万辆,销售渗透率或超 50%。

  近年来我们国家新能源汽车市场火热,新能源汽车产销量一直增长。根据国家统计局数据, 2021 年 1-8 月,我们国家新能源汽车产量为 191.8 万辆,同比增长 179.6%。2016-2020 年 国内新能源车产量复合增速达 33.7%。根据中汽协数据,2021 年 1-8 月,我们国家新能源汽车销量为 179.9 万辆,同比增长 202.0%。2016-2020 年国内新能源车销量复合增速 达 28.1%。未来,伴随新能源汽车的优惠政策和电动车本身的优势,各车企新能源汽车产销量有望继续走高,并有望创造巨大的新能源汽车零部件前装市场(如三电系统、新能源车配套轮胎等)。

  中国新能源汽车消费市场逐步下沉,人口需求优势有望创造巨大市场。从近几年新能源汽车在限购城市销量占比趋势来看,2016 年限购省市销量占比为 60%,而 2019 年限购省市新能源汽车销量占比约 39%,较 2018 年下降 2 pct,反映出国内新能源汽车消费市场逐步下沉,限购省市销量占比逐步下降。2020 年 7 月,工业与信息化部、农业农村部、商务部三部委联合下发《关于开展新能源汽车下乡活动的通知》,从 2020 年 7 月至 12 月,中国汽车工业协会在全国多地开展了一系列新能源汽车下乡活动,在山东青岛、江苏南京、海南海口、四川成都、云南昆明成功举办。截止到 2020 年底,此次 活动统计销量超过 18 万辆,其中,A 级及 A00 级纯电动汽车成为下乡主力车型,如五菱新能源产品在下乡期间销量累计突破 10 万辆。

  新能源汽车未来市场空间依然较大,渗透率及保有量仍具较大增长空间。2021 年 1-8 月,我们国家新能源汽车产量占整体汽车产量 11.7%,较 2020 年 5.9%的渗透率提升 4.9 pct。从汽车保有量上来看,截至 2021 年 9 月,我们国家新能源汽车保有量为 678.0 万辆, 占整体汽车保有量占比仅 2.3%,有较大的提升空间。

  作为新能源汽车的重要零部件,轮胎行业有望从汽车电动化浪潮中受益。上文提到,不 管是从政府和车企发展的新趋势还是从新能源汽车的市场增速和未来潜力来看,与其相关的前后装零部件及材料市场都具有很大的市场空间及未来潜力。而轮胎作为汽车的重要零部件之一,不仅与汽车产销量决定的前装配套市场相关(市场占比约 25%),和汽车保有量决定的替换零售市场关系更加密切(市场占比约 75%)。从新能源汽车维保业务的 工单结构来看,新能源汽车的轮胎工单比例(5.5%)高于传统燃油汽车(4.2%)。因此,具备高技术、大市场、好渠道的新能源轮胎生产企业有望从汽车电动化浪潮中受益。

  海外龙头中,米其林在新能源汽车轮胎的发展方面位于全球领先水平。米其林针对新能源汽车特点及消费者需求,凭借高端轮胎制造技术,研发出为电动汽车量身定制的专用轮胎产品。针对高端电动汽车重车身、高扭矩等特性,米其林改良材料和产品结构,实现稳定续航和持久耐用。而对于被车主们广泛关注的胎噪问题,米其林引入行业领先的静音科技,优化驾乘体验。2021 年 5 月,米其林正式面向中国市场推出两款高端电动汽车专用轮胎——“e·聆悦”和“竞驰 EV”:

  e·聆悦(e·Primacy):采用独特的高弹性橡胶,将橡胶分子和填充物出色耦合, 降低行驶过程中轮胎的内能损耗,进而降低滚动能耗。此外,e·聆悦还添加了节 能带束层,使用全新的帘子线和钢丝排列方式,优化带束层附着内侧橡胶的厚度并保持相同的强度,大大降低行驶过程中轮胎的内能损耗,以及减少形变生热,改善 新能源车的续航能力。e·聆悦的静音筋技术,在车辆行驶过程中,保持轮胎接地 面积稳定不变,传导至车厢内的噪音波趋于平稳,营造更静音的车内环境。e·聆 悦 19 英寸轮胎配备 Acoustic 静音技术,在轮胎内侧融合了高科技的聚氨酯材料, 能吸收车辆行驶过程中产生的空腔噪音。

  竞驰 EV(PILOT SPORT EV):采用了压力均匀分布技术、高效低滚阻配方、 Acoustic 静音技术等科技,提升了耐用性,实现更长续航里程,并大大降低 20% 车厢内噪音。在胎面支撑、形变减少、橡胶热量产生减少等方面,竞驰 EV 都进行了针对性的优化和改进。承袭米其林 6 年来在电动方程式赛事中的轮胎开发经验, 竞驰 EV 胎面花纹的中央部分采用高刚性橡胶配方,提供突出的抓地力,有效地发 挥电动车的强大扭矩,通过设计与制造工艺的创新,轮胎转向刚性提升 15%。

  当前来看,以米其林为代表的海外轮胎品牌还是新能源汽车配套市场的主流,但国产品牌已开始占据一席之地。我们拉取了国内今年 1-9 月份累计销量排行前 15 的新能源汽车及相应的轮胎配套品牌,结合途虎养车给出的单胎零售价,总结出了几个现状。

  现状 1:海外轮胎配套轮胎尺寸大于国产品牌。韩泰、米其林、马牌、固特异所配 套的新能源汽车轮胎单胎尺寸明显大于国产品牌,上述四家企业所配套车型的平 均轮胎尺寸为 18.8 寸,而国产品牌为 15.4 寸。

  现状 2:海外轮胎所配套的大尺寸轮胎单胎售价高于小尺寸轮胎。韩泰、米其林、 马牌、固特异所配套的新能源汽车轮胎单胎售价明显大于国产品牌,上述四家企业 所配套单价为 1335.8 元,而国产品牌所配套的较小尺寸轮胎平均价格为 434.3 元。

  现状 4:国产轮胎品牌所配套新能源汽车销量大于海外品牌。韩泰、米其林、马牌、 固特异所配套的新能源汽车销量低于国产品牌,上述四家企业所配套新能源汽车 平均销量为 10.1 万辆。由于玲珑、正新/玛吉斯(中国台湾)等国内胎企配套了诸 如五菱宏光 MINI EV、长安奔奔 EV、广汽 Aion S、比亚迪秦 PLUS DM-i、比亚迪 秦 PLUS EV 等销量较高车型,国产品牌所配套新能源汽车平均销量则为 12.5 万 辆,超过了海外品牌。

  总结来看,海外龙头在高端电车配套及单胎尺寸方面具备较大优势,而国内轮胎品牌在 走量车型的配套方面已占据先机。尽管马牌、韩泰、米其林、正新在高端新能源汽车的 配套上取得了一定优势,但除了上述品牌外,其他老牌海外轮胎品牌并没有在新能源汽 车配套这条赛道上取得明显优势,这或许与其本国的新能源汽车行业发展进程息息相关。

  反观国内,尽管目前国内头部胎企所配套的新能源车型售价及单胎售价较低,但其已经在一些销量较高的车型市场取得配套优势。能这样说,相较于传统燃油车,国产轮胎品牌在新能源汽车的早期配套上取得了更大的进步。

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