特斯拉研究报告：用软件定义汽车.pdf

请务必阅读正文之后免责条款部分 Table_Summary 特斯拉 研究报告： 用 软件定义汽车 恒大研究院研究报告 科技行业 专题报告 2019/5/7 研究员 ： 连一席 lianyixievergrande 联系人 ： 谢嘉琪 xiejiaqievergrande 相关研究 ： 1.固态电池：能否成为下一代电池技术？ 2018-10-24 2.揭开动力电池巨头崛起之谜 2018-10-23 3. 平价价格时代渐行渐远，万亿产业整装待发 电动汽车行业发展简史、主要挑战与前景展望（下） 2018-03-23 4. 平价价格时代渐行渐远， 万亿产业整装待发 电动汽车行业发展简史、主要挑战与前景展望（上 ） 2018-03-22 导读 ： 特斯拉是一家充满话题与争议的公司 。 支持者认为特斯拉是硅 谷创新精神的代表，“汽车界的苹果”；做空者认为特斯拉烧钱 模式 不可持续 ，是“庞氏骗局” 。 特斯拉 究竟是否具有颠覆性 ？ 它 的 核心竞争力是什么 ？ 未来特斯拉的 前景和挑战是什么 ？ 摘要： 自 2003年创立以来 ， 特斯拉 的发展历史可以 分为三个阶段 ： 第一阶段 ， 特斯拉 需要 造出一辆车 （ Roadster）。 2005年前后 电动车仍是新鲜事物，第一款车并不需要完美，只需要在外观、性能和营销上形成差异化优势 就足以让部分消费者买单 。 但 特斯拉 一开始 在供应链 管理 、关键零部件研发遭遇严重瓶颈，交付延期、成本飙升 ，几乎在金融危机中破产。 2008 年 马斯克亲任 CEO并赌上了所有身家 ， 在他强悍的管理风格下， 公司 执行了激进的成本削减计划，最终得以走出困境。 第二阶段 ， 特斯拉需要造好一辆车 （ Model S） ，为此特斯拉不仅需要延续 Roadster在外观和性能上的优势 ，更需要在三电技术研发、供应链管理、生产制造、销售交付和服务 领域 摸索并 打造一系列成熟体系。 凭借独特的电池管理技术 ， 2009 年特斯拉 拿到奔驰和丰田的战略投资 ， 并向这两家全球顶尖的 OEM 学习 整车制造的 know-how。 2012 年 特斯拉推 出 业内 第一款能够实现空中升级（ OTA）的电动轿跑 Model S 并 成为年度车型 ， Model S的畅销使得 特斯拉市值 大幅上涨，甚至比肩于通用、福特。 第三阶段 ， 特斯拉需要大规模地造好车 （ Model 3） 。 Model 3是电动汽车发展史上具有里程碑意义的一款车型 。 相比于特斯拉的前几款车型 ，Model 3 不仅在三电的工程技术层面做了进一步改进 ， 而且采用了类似于智能手机的集中式电子电气架构 ，即用一个中央处理器和操作系统控制所有 车辆上 的硬件。 Model 3推出 后收到了近 50万份订单 ， 这 给特斯拉的生产和交付体系带来了极大挑战。 经历了 2018 年艰难的产能爬坡后 ， 特斯拉 放弃 了激进的完全自动化生产 ， 选择了更加传统稳健的半自动化方案， 目前周产 能 达到 7000 辆 。 在长期而清晰的发展战略指导之下 ， 特斯拉 以“加速全球向可持续能源转变”为使命，以三代产品定位依次下沉为路径，逐步扩大用户群体 ，同时维持环保、科技、高端的品牌形象 。 在执行层面 ， 特斯拉吸取了第一代产品研发的经验教训 ，并在后续的产品生命周期中更加注重 创新 、工程 制造 、 用户体验和成本四 者之间的平衡 ， 逐步构建 核心竞争力 ： 一 、 研发 设计 ： 特斯拉历年研发强度基本在 10%以上 ， 远超传统车企 5%的平均水平。在三电领域，特斯拉 拥有不少黑科技 ， 例如高镍电芯和高精度电池管理系统的组合、开关磁阻电机和碳化硅功率半导体 的首次应用，既提升续航里程、又降低整车电耗 。 在 智能化 和自动驾驶 领域 ，特斯拉 自研车载 操作系统和 自动驾驶 芯片，目前在整车 OTA与 L2自动驾驶的用户体验上超过大多数竞争对手 。 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 2 服务国家大局战略 二 、 生产 制造 ： 特斯拉奉行高度垂直整合的生产模式 ， 在 电芯、电机等核心零部件 上基本采用自主设计 +代工或者合资的形式，牢牢把握供应链主导权，通过规模效应不断降低成本。 根据瑞银拆解测算， Model 3 电芯成 本约 110美元 /KWh，低于 LG、 CATL等 其他主流电芯制造商。 三 、 产品矩阵 ： Roadster 之后 特斯拉平均 2-3 年才推出一款新车型 ，Model S/X 定位于高端轿跑 /SUV， Model 3/Y定位于中高端轿车 /SUV。 少而精 、 平台化 的车型矩阵 带有苹果式的极简主义风格 ， 也让特斯拉能够更加聚焦精力打造爆款 ， 从而 摊薄单个车型的研发生产成本 。 四 、 品牌、营销与服务 ： 特斯拉从来不做广告，但 CEO 马斯克 凭借 成功塑造 的 “硅谷钢铁侠” 人设和 Twitter 互动 ， 为特斯拉带来超高 流量和媒体曝光度 。“ 2018年 BrandZ全球品牌价值 100强 ”榜单显示，特斯拉品牌价值达到 94亿美元 ， 超越保时捷等老牌豪车品牌 。 同时，特斯拉采用了直营模式而非传统经销体系，利用软件 +OTA的方式为用户提供车辆全生命周期的售后服务 ， 进一步改善 用户体验 。 随着垂直整合程度的加深，特斯拉正不断开拓业务 边界，所面临的竞争对手不仅仅是大众、丰田等传统 OEM，更有谷歌、英伟达、 Uber 等高科技企业，甚至还有石油巨头。 尽管面临产能、产品安全与质量 、现金流等方面的问题与 争议 ， 然而 在当今全球创新普遍依赖模式驱动而非技术驱动的环境下，有着“第一性原理”基因的特斯拉可能成为为数不多的“硬核”玩家，用软件和智能重新定义汽车。 一 、 特斯拉将真正成为一家全球化车企 。 Model 3 在美国 市场 已经 成为现象级的产品 ， 特斯拉 的当务之急在于 将成功经验复制到中国和欧洲 ，同时交付基于同一平台打造的 Model Y以满足 SUV用户的需求 。 此后特斯拉还将推出电动卡车 Tesla Semi。 我们预测 2030 年全球电动汽车销量将达到 3500 万辆，特斯拉年销量将达到 300万辆，海外市场营收占比将超过 50%。 二、未来 特斯拉在电动化领域的领先优势可能被逐步 缩小， 核心竞争力在于智能化 、 无人驾驶技术 、 数据 和品牌 。 从智能手机发展史来看，外观和供应链都极易被模仿借鉴，但苹果的利润却超过所有竞争对手总和，核心在于自研 A系列芯片、 iOS系统 ，并打造 应用生态 和 高端 品牌 。特斯拉目前已经拥有极佳的赛道卡位，通过自研自动驾驶 芯片 和人工智能 算法， 并 配合数量最大的车队 不断提供用于深度学习的 真实 路况数据 ， 特斯拉 将拥有比其他 竞争对手 更高的算法迭代效率 。 未来一旦特斯拉的摄像头路线被证明可行性，相对于激光雷达路线将体现出极大的成本优势。 三 、 长期来看，汽车服务和能源服务将成为特斯拉新的增长点 。 特斯拉已经建立了全球范围的 直营店 和充电网络，通过 OTA 不断向用户推送新的软件与功能 ， 特 斯拉正持续 构建 线上 +线下 、 汽车 +能源的服务闭环 。全自动驾驶成熟以后，特斯拉还将自建车队提供出租车服务。 风险提示 ： 汽车安全事故 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 3 服务国家大局战略 目录 1 特斯拉发展简史 . 6 1.1 2003-2008 年： Roadster 艰难诞生 . 7 1.2 2009-2015 年：绝处逢生，打造爆款 . 7 1.2.1 化解危机，成功上市 . 7 1.2.2 四年磨一剑， Model S 成为爆款 . 8 1.3 2016 年至今：走向大规模量产 . 10 2 特斯拉有坚固的护城河吗？ .11 2.1 研发设计：业界最先进的三电技术 . 12 2.1.1 电池系统 . 12 2.1.2 电机电控 . 16 2.2 软件与架构：汽车将成为移动的计算机 . 20 2.2.1 系统软件 . 20 2.2.2 应用软件 . 22 2.3 生产制造：高度垂直一体化 . 24 2.4 销售、品牌与 服务：直营与全生命周期交互 . 26 3 特斯拉的下一个十年：挑战与前景 . 27 3.1 挑战 . 27 3.2 前景 . 31 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 4 服务国家大局战略 图表目录 图表 2： 特斯拉发展大记事 . 6 图表 4： 2009-2010 年是特斯拉发展的转折点 . 8 图表 5： Model S 销量情况 . 9 图表 6： 2013 年美国中大型豪华轿车市场 Model S 市占率第一 . 9 图表 7： Model X 销量情况 . 9 图表 8： 2016 年美国中大型豪华 SUV 市场 . 9 图表 9： Model 3 销量情况 . 10 图表 10： 2018 年美国中型豪华轿车市场情况 . 10 图表 11： 2018 年特斯拉分项目收入情况 . 10 图表 12： 2018 年特斯拉各地 区销售情况 . 10 图表 13： 特斯拉储能产品销量情况 .11 图表 14： 特斯拉全球五大工厂 .11 图表 15： 特斯拉历年专利情况 . 12 图表 16： 特斯拉研发强度遥遥领先 . 12 图表 17： 特斯拉专利申请前十关键字 . 12 图表 18： 特斯拉电池单体对比 . 13 图表 19： 特斯拉电池钴含量大幅减少 . 14 图表 20： 特斯拉电池模组分层管理 . 14 图表 21： 特斯拉 BMS 技术 . 15 图表 22： 特斯拉 Model 3 高集成度的电池管理模块 . 15 图表 23： Model 3 热管理系统 . 16 图表 24： 特斯拉电芯冷却系统升级过程 . 16 图表 25： 铜电导率远高于铝 . 17 图表 26： 6 英寸铜芯转子成品出现不合缝隙、多气泡现象 . 18 图表 27： 特斯拉感 应电机结构示意图 . 18 图表 28： Model 3 与竞品电机性能对比 . 19 图表 29： Model 3 与 Model S 电机对比 . 19 图表 30： Model 3 动力总成运作图 . 20 图表 31： 主流汽车的分布式 EEA . 21 图表 32： 特斯拉 EEA： Vehicle Computer . 21 图表 33： 智能 汽车架构的四个层次：硬件、芯片、系统软件、应用软件 . 22 图表 34： Model 3 和雪佛兰 Bolt 内部结构对比 . 22 图表 35： 辅助驾驶系统结构 . 22 图表 36： 大型豪华车美国出险率对比 . 23 图表 37： 辅助驾驶系统车道保持情况对比 ， Autopilot 8.1 表现突出 . 23 图表 38： 特斯拉 Autopilot 行驶里程数量 . 24 图表 39： 各电动汽车外包与 In-house 模式对比 . 25 图表 40： Model 3 热管理系统集成后，不需要 PTC 加热器 . 25 图表 41： Model 3 电机三合一 . 26 图表 42： 特斯拉品牌价值迅速增长 . 26 图表 43： 特斯拉营销费用占比连续降低 . 27 图表 44： 2018 年各公司营销费用占比情况 . 27 图表 45： Model 3 产能问题严重 . 28 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 5 服务国家大局战略 图表 46： 铝合金与钢材料对比 . 28 图表 47： Model 3 车身架构材料组成情 况 . 29 图表 48： Model 3 车身架构材料组成情况 . 29 图表 49： 2013 年以来特斯拉汽车事故情况 . 30 图表 50： 各项事故原因占比 . 30 图表 51： 特斯拉现金流问题严重（ FCFF） . 31 图表 52： 2018 年以来部分离 职高管情况 . 31 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 6 服务国家大局战略 1 特斯拉 发展 简史 2003 年 ， 硅谷工程师艾伯哈德和塔本宁 创立电动汽车制造公司， 为致敬 交流电发明者尼古拉 特斯拉 ， 公司 取名 为特斯拉（ Tesla Motors）。2004 年 ， 硅谷新贵马斯克 在特斯拉 A 轮 融资中 领投 650 万美元 ， 成为 特斯拉 最大股东和董事长，并 在 2006年 8月提出贯穿特斯拉发展的路线图“ Master Plan”，即“三步走”战略： 一 、 打造一台昂贵 、 小众的跑车 （ Roadster）； 二 、 用挣到的钱 ， 打造一台更便宜 、 销量中等的车 （ Model S/X）； 三 、 用挣到的钱 ， 打造一台更具经济性 的畅销 车型 （ Model 3）； 四 、 在做到上述各项的同时，还提供零排放发电选项 。 图表 1： 马斯克 2006年提出特斯拉的发展路线图“ Master Plan” 资料来源： 特斯拉，恒大研究院 图表 2： 特斯拉发展大记事 资料来源： 恒大研究院 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 7 服务国家大局战略 1.1 2003-2008 年 ： Roadster 艰难 诞生 特斯拉 以高端小众电动跑车切入汽车行业 。 汽车是典型的 技术密集与资本密集型行业，也是初创企业存活几率最低的行业之一。 无论 生产制造工艺 、 供应链管理或是企业品牌 ， 特斯拉 初期 都无法比拟 有着几十年甚至上百年积淀的传统 车企 。 况且 在当时高达 $1000/KWh的 电池成本与产业链配套尚不成熟的客观环境下，不论造一辆跑车还是经济实用型轿车的成本都 相当昂贵 。 特斯拉的思路非常清楚： 既然第一款车注定亏钱，不如先 针对 高收入群体推出 高端 电动跑车 ， 高举高打，彻底颠覆人们对于电动车续航里程短、性能差的认知。 图表 3： 特斯拉的造车思路与传统车厂截然不同 资料来源： 恒大研究院 2006 年 7 月特斯拉 正式 推出 Roadster 跑车， Roadster 为特斯拉与英国莲花汽车共同打造 ， 起步 售价 9.8 万美元， 该 款超跑 百公里加速度约 3.7 秒， 最高续航达到约 400 公里，起步阶段的推背感甚至超越法拉利等传统跑车。 作为第一款采用锂电池技术的超跑 ， Roadster 一经推出便 受到诸多好莱坞明星和硅谷高管等社会名流 青睐 。 然而 ， 受制于供应链和核心零部件技术瓶颈， Roadster 生产成本失控、 量产艰难 。 当时 在 CEO艾伯哈德的领导下， 特斯拉团队 过于 注重技术研发 和性能提升，忽视了 生产安排 和 产品管控， 大大拖延了成品进度。2007年 6月，距离 Roadster正式投产只剩 2个 月时，特斯拉依然没有完成核心零部件两档变速箱的研制。此外， 由于供应链采购缺乏规模效应 ，最初 50 辆 Roadster 的研制成本从平均 6.5 万美元上涨超过 10 万美元 ，1000名预定用户中有 30多名因为 交付延期而取消订单 。 创始人出走 、高层动荡 ，马斯克 出任 CEO 力挽狂澜 。 因为管理失误和费用失控， 2007 年 8 月创始人 艾伯哈德 被罢免了 CEO 职务 ， 最后由马斯克亲自担任 。 为 实现 Roadster正常上市，特斯拉团队 决定 优化一档变速箱来替代研发全新的二档变速箱 ，并开始削减不必要的开支。 2008 年2月，第一辆 Roadster终于正式交付 。 因为产品定位 和 受众 的 局限性， Roadster 所带来的经济效益有限。从 2008年 2月上市到 2012年停产， Roadster销往 30多个国家，全球销量约 2450 辆。 按照 9.8 万美元售价计算，特斯拉也仅通过 Roadster 回笼现金流 2.4 亿美元，对于第二代车型 Model S 的研发和生产来说杯水车薪。 2008 年年末， 金融危机令特斯拉的财务状况雪上加霜 ，特斯拉 处于破产边缘 。 1.2 2009-2015 年 ： 绝处逢生，打造爆款 1.2.1 化解危机 ， 成功上市 恒大研究院研究报告 立足企业恒久发展 8 服务国家大局战略 奔驰和丰田的战略投资使特斯拉获得资金与品牌双重背书 。 2009 年1月底特律车展之后，戴姆勒向特斯拉订购了 4000颗电池组用于 奔驰 A-Class 车辆测试 ，并且以 5000 万美元取得了特斯拉 10%的股份，形成了合作伙伴关系。 2010 年 5 月特斯拉获得丰田 5000 万美元投资，取得 3%股份。 与两家传统车企巨头的战略合作不仅解决了特斯拉资金方面的燃眉之急，更让特斯拉快速学习到生产、管理经验和模式的 know-how。此外， 特斯拉还以 4200 万美元 低价 收购 原丰田与通用合资 、年产能 50 万辆 的工厂 NUMMI，为大规模量产打下基础 。 美国 政府大力支持 ， 特斯拉现金流 危机 暂缓 并成功上市 。 2008 年金融危机后，为促进经济发展，美国国会出台一系列政策帮扶各行各业，其中包括美国能源部的 250 亿美元 先进技术汽车制造贷款项目，通过补贴和低息贷款支持当地先进汽车技术和零部件研发。 2009 年 6 月， 特斯拉成功 获得 4.65亿美元贷款。 在加州零排放（ ZEV）政策背景下 ， 特斯拉车主还可以 获得最多 7500 美元联邦 税务抵免（ 2019 年降至 3750 美元） 。2010年 6月特斯拉成功于纳斯达克上市，共募集 资金 2.26亿美元， 这 也是继 1956年福特汽车 上市 以后 第 一 家美国汽车企业成功 上市。 图表 4： 2009-2010 年是特斯拉发展的转折点 资料来源： 恒大研究院 1.2.2