汽車玻璃車頂市場研究報告2021年滲透率有望超5%

汽車玻璃車頂市場研究2021年滲透率有望超5%

報告綜述：智能化背景下，汽車玻璃有望成為車內信息流的核心輸出載體智能化大背景下，汽車端將發(fā)生類似于手機端（功能機-智能機）的歷史性變革，智能汽車作為“出行工具+生活空間”，其傳輸?shù)臄?shù)據流將遠遠超過手機端。汽車玻璃，占據汽車表面積的三分之一，車內立體環(huán)繞空間卡位，遠期有望疊加可調光甚至顯示功能，打造多種場景的“生活空間”，以其極大的覆蓋面，有望承接車機成為車內“第四屏”，成為智能汽車海量數(shù)據流的核心輸出載體，賦能智能駕駛。玻璃車頂：28款主流車型配備，2021年滲透率有望超5%我們統(tǒng)計了目前主流品牌在售或即將開售的車型，預計2020H1/2020年/2021年國內玻璃車頂滲透率分別約2.5%/3.24%/5.22%（其中2020H1是53款樣本車型統(tǒng)計數(shù)據，2020和2021年是全統(tǒng)計口徑數(shù)據，假設100%配置比例）。細分品類來看，新能源、新勢力、自主品牌、SUV車型具備更高的玻璃車頂搭載率。展望2025年，汽車玻璃單車均價有望提升至1200元/車（年化復合增速超10%）。美學意義：極簡的光滑+透明，玻璃車頂讓汽車變酷玻璃幕墻的普及對玻璃車頂?shù)陌l(fā)展具有鮮明的借鑒意義。特斯拉橫空出世，為采用玻璃車頂?shù)钠囃庑卧O計樹立了理想范本，塑造了科技個性的品牌形象，更為美觀光滑的轎跑姿態(tài)，隔熱和安全性能保障下，玻璃車頂已吸引蔚來、小鵬、大眾、長安、吉利幾何等知名廠商的沿用效仿。實用價值：人機交互，成本縮減，重量降低，安全無損成本端：基礎款的全玻璃車頂單車成本大約為700-1000元，滑動式天窗車頂?shù)膯诬嚦杀敬蠹s為2000-4000元（全玻璃車頂可以將成本降至約二分之一，極致情況下可降至約三分之一）。重量端：玻璃的密度通常為2.5t/m3，車身鋼鐵的密度通常為7.8t/m3，玻璃材料的重量相較于金屬材料下降了接近70%，有助于進一步實現(xiàn)車身輕量化。安全端：在正面、側面、追尾碰撞試驗中，常見的承載式車身對碰撞力的傳導通道主要取決于車身結構中的梁柱，車頂覆蓋材料本身并不起保護作用，也就是說玻璃車頂與金屬車頂在安全性方面基本沒有差距。前言：智能化大背景，汽車玻璃有望成為核心輸出載體，增量空間巨大電動化、智能化是未來汽車發(fā)展的兩條核心主線，智能化大背景下，汽車端將發(fā)生類似于手機端（功能機-智能機）的歷史性變革，展望未來智能汽車的終極狀態(tài)，“出行工具+生活空間”將成為其兩大核心功能（類比手機“通訊工具+娛樂工具”），而汽車由于其更為復雜的運動控制及更大型的個人空間屬性，故其傳輸?shù)臄?shù)據流將遠遠超過手機端，我們試圖從數(shù)據流的角度去挖掘未來汽車的核心要素，從數(shù)據的獲取、傳輸、存儲、處理和應用，最后到輸出，都對應智能汽車上的核心增量部件，傳感器、CAN/LIN/以太網、存儲芯片、計算芯片、自動駕駛算法和軟件應用，最后輸出端對應的部件，其核心就是人機交互件。人機交互的核心在眼睛和耳朵，根據柏格（Berger）的研究數(shù)據，人類由眼睛所獲取的資訊占80%，車上（車內+車外）主要抓取我們視覺關注度的不外乎屏幕和燈光，剩下部分或由聲音（智能語音）和體感進行交互。過去3-5年內，可以看到，作為人機交互核心載體的車機和車燈均實現(xiàn)了快速升級，是車型大小換代的必改項目，也是汽車上市宣傳的核心亮點。而汽車玻璃，占據汽車表面積的三分之一，車內立體環(huán)繞空間卡位，遠期有望疊加可調光甚至顯示功能，打造多種場景的“生活空間”?？偨Y而言，汽車智能化趨勢下，汽車玻璃以其極大的覆蓋面，有望承接車機成為車內“第四屏”，成為智能汽車海量數(shù)據流的核心輸出載體，賦能智能駕駛。本文承接國信汽車前期的汽車玻璃深度及跟蹤研究，對2020年上半年、2020年全年、2021年的全景天幕（玻璃車頂）中國市場滲透率進行測算，對2025年汽車玻璃行業(yè)遠期ASP進行預測，并且從美學價值、實用價值兩大維度多層次論述全景天幕的意義。根據本文第一部分的滲透率測算結論，預計2020H1/2020年/2021年國內玻璃車頂滲透率分別約2.5%/3.24%/5.22%（其中2020H1是53款樣本車型統(tǒng)計數(shù)據，2020和2021年是全統(tǒng)計口徑數(shù)據）。28款主流車型配備，2021年滲透率有望超5%測算玻璃車頂2021年國內滲透率有望超5%。純金屬車頂-小天窗-大天窗-玻璃車頂，玻璃材料以其優(yōu)越的視覺效果和豐富的實用功能在車頂?shù)母采w面積越來越廣。我們統(tǒng)計了目前主流品牌在售或即將開售的車型，共有28款車型可裝配玻璃車頂，其中特斯拉、路虎、日產是較早采用的先行者。由于玻璃車頂?shù)木唧w參數(shù)行業(yè)內尚無標準定義，我們在篩選的時候主要遵循3條原則：1）不可開啟；2）玻璃面積占比較大（基本>1㎡）；3）視覺效果優(yōu)秀（打造穹頂效果）。我們預計，假設同一車型內玻璃車頂?shù)呐渲帽壤?00%，這28款車型2021年國內銷量有望達到116萬臺，假設2021年國內乘用車總銷量達2220萬臺（同比+10%），則玻璃車頂在國內乘用車中的滲透率有望超過5%。分價位：起售價10-20萬元居多，部分車型下探至10萬元以內玻璃車頂?shù)闹饕刃姓咛厮估?、路虎起售價普遍較高，特斯拉Model3起售價27萬元，路虎攬勝極光起售價36萬元。早期的玻璃車頂仍屬于高端配置，2020年后迅速向下滲透，吉利、大眾、上汽等主流車企紛紛在起售價10-20萬元價位段的車型采用。排除2021年未開售及未公布價位段的車型，截至2020年，玻璃車頂已形成極廣闊的價位段覆蓋面，從凱翼炫界頂配版8萬元，到特斯拉ModelS、Polestar1等100萬元以上價位段的各類車型，遠期寶馬新5系等核心車型也有望加配玻璃車頂。目前，搭載玻璃車頂?shù)能囆椭校ㄒ韵戮僭O100%搭載率），起售價位于10-20萬元價位段的最多，共有10款，車型數(shù)量占比為40%，2020年實際銷量占比為47%，2021年預測銷量占比為53%。起售價位于0-10/20-30/30-40萬元價位段的車型數(shù)量分布較為平均，分別是4/3/4款。玻璃車頂已經初步實現(xiàn)了從高端車型向中端車型的滲透。分品類：新能源、新勢力、自主品牌、SUV車型玻璃車頂搭載率更高從能源結構來看，搭載玻璃車頂?shù)男履茉窜囆蜑?9款，占比66%；燃油車10款，占比34%（吉利ICON同時有汽油版和混動版）。從品牌來看，新品牌（造車新勢力+傳統(tǒng)廠商新能源品牌）車型共有17款，占比61%；傳統(tǒng)品牌共11款，占比39%。從國別來看，自主品牌17款，占比61%；合資或外資品牌11款，占比39%，日系/美系/德系/英系/瑞典品牌分別有1/4/2/2/2款。從類別來看，SUV16款，占比57%；轎車11款，占比39%；MPV1款，占比4%。通過以上數(shù)據，我們可以初步做出如下結論：1）雖然玻璃車頂?shù)南刃姓咛厮估⒙坊?、日產都是外資或合資品牌，但是自主品牌跟進速度極快，截至2021年3月已有17款車型搭載玻璃車頂，吉利在華銷售的車型中搭載玻璃車頂?shù)能囆蛿?shù)量最多，為5款，其次是特斯拉3款。日系品牌對采用玻璃車頂?shù)膽B(tài)度尤為保守，在華銷售的主流車型中僅有一款日產逍客（后續(xù)德系寶馬新5系、日系豐田等車型或有望在玻璃車頂上跟進搭載）。2）新品牌，即造車新勢力與傳統(tǒng)廠商的新能源品牌，對于玻璃車頂有更高的接受度，17款車型搭載，占比61%。我們認為原因可能在于新品牌迫切地需要在消費者心中樹立潮流、科技、個性、酷炫的品牌形象，玻璃車頂?shù)囊曈X效果迎合了品牌發(fā)展的需求。3）SUV采用玻璃車頂比轎車更加積極，部分原因在于玻璃車頂相較于傳統(tǒng)的天窗車頂，結構更加簡潔，可以釋放更多的車內空間，而舒適度、大空間一向是SUV的主打賣點。上文中提到的唯一日系車型，日產逍客就是一款SUV。先行者之一——路虎的玻璃車頂由福耀玻璃供應，福耀也于2018年獲得了捷豹路虎全球最佳供應商金獎?；仡?020H1:測算玻璃車頂國內滲透率約2.5%我們在2020年年中也對天窗玻璃的量級做出分析，根據我們對17家傳統(tǒng)主流車企和4家新勢力企業(yè)的53款熱銷車型（選用這21家車企前三熱銷車型進行統(tǒng)計，2020年上半年總銷量為342萬輛，占乘用車市場的43%）的天窗配置進行了統(tǒng)計，假設同一車型的銷量在不同配置中平均分配，截至2020年6月，按銷量計算，1）無天窗車型的銷量占比為18.7%；2）小天窗（面積<0.5㎡）占比為37.8%；3）大天窗（面積>0.5㎡）占比為41.0%；4）全景天幕（玻璃車頂）占比為2.5%。我們統(tǒng)計的第1-14款車型分別為：東風日產軒逸、東風日產奇駿、東風日產逍客、上汽通用別克英朗、上汽通用雪佛蘭科魯澤、上汽通用別克昂科威、上汽大眾朗逸、上汽大眾桑塔納、上汽大眾途觀L、上汽自主榮威RX5、上汽自主榮威i5、上汽自主名爵ZS、上汽通用五菱五菱宏光、上汽通用五菱寶駿530。我們統(tǒng)計的第15-30款車型分別為：上汽通用五菱寶駿510、廣汽豐田雷凌、廣汽豐田凱美瑞、廣汽豐田漢蘭達、廣汽本田雅閣、廣汽本田皓影、廣汽本田繽智、廣汽自主傳祺GS4、廣汽自主AionS、廣汽自主傳祺GS3、一汽豐田卡羅拉、一汽豐田RAV4、一汽豐田亞洲龍、一汽大眾寶來、一汽大眾速騰、一汽大眾探岳。我們統(tǒng)計的第31-45款車型為：一汽奧迪A6L、一汽奧迪Q5L、一汽奧迪A4L、長安福特福睿斯、長安福特銳際、長安福特?？怂埂㈤L安CS75、長安逸動XT、長安CS35、北京奔馳GLC、北京奔馳C級、北京奔馳E級、華晨寶馬3系、華晨寶馬X3、華晨寶馬5系。我們統(tǒng)計的第46-53款車型為：東風本田思域、東風本田CR-V、東風本田XR-V、蔚來ES6、特斯拉model3、小鵬汽車P7、理想汽車one、幾何汽車幾何C。玻璃車頂帶動汽車玻璃產業(yè)鏈地位提升，單車面積及單平米價值量提升全玻璃車頂已經成為近年來新車市場上的一種新潮流。國產新能源汽車推出的概念車以及2020年新上市、即將上市的傳統(tǒng)車系和新能源汽車中，全玻璃車頂也成為了一個特別的宣傳熱點。特斯拉ModelS/X/3的配置就為全玻璃車頂，我們認為，特斯拉在新能源汽車以及汽車行業(yè)中的范本作用也預示著未來汽車行業(yè)新車配置的車頂發(fā)展趨勢，全玻璃車頂配置車型將越來越多。玻璃車頂帶動汽車玻璃企業(yè)產業(yè)鏈地位提升（Tier2轉Tier1）。過去常見的電子滑動天窗，包含滑動機構、連接機構與驅動機構，主要由天窗玻璃、遮陽板、驅動電機、齒輪、滑動螺桿、滑軌、密封條、ECU等組成?？此坪唵蔚奶齑跋到y(tǒng)包含了數(shù)十個電子及機械零部件，同時涉及玻璃材料、金屬材料、橡膠材料、塑料材料、半導體材料等，通常汽車玻璃企業(yè)作為Tier2的身份僅供應其中的天窗玻璃材料，由偉巴斯特等Tier1供應商進行集成總裝之后再供應給主機廠，在此供應結構中，原汽車玻璃企業(yè)的玻璃材料售價基本按面積收費（鋼化玻璃100元/㎡，夾層玻璃約200元/㎡），傳統(tǒng)電動天窗中玻璃材料成本集中在50-200元區(qū)間不等（鋼化玻璃為主），而作為Tier1的電動天窗總成企業(yè)對車企收費基本在2000元以上，對車企而言含電動天窗的全車頂成本甚至高達3000元以上。在當前整車模塊化生產的行業(yè)背景下，零部件供應商也在向集成化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)電子天窗有著復雜的機械電子結構和數(shù)量眾多的零部件，對供應商的質量管控與供應效率構成了一定挑戰(zhàn)。與電動天窗相對，玻璃車頂采用的是封閉結構，無法開合，前部與前擋風拼接，后部與后尾門拼接，前后橫梁主要通過密封膠處理，頂蓋總成結構完全貼合在全景天幕玻璃的下部。玻璃車頂省去了天窗開合的滑動機構及驅動機構，成本大幅縮減。普通的玻璃車頂成本大約1000元-2000元，最基礎的可低至700-800元，附帶Low-E鍍膜、智能調光等拓展功能的成本最高可達6000-7000元。綜合來看，對車企而言，玻璃車頂?shù)南噍^于傳統(tǒng)的滑動式天窗車頂，成本可降至二分之一，極致情況下可降至三分之一，大幅降本的背景下，整車企業(yè)的使用意愿增強。更為重要的是，玻璃車頂通常是由汽車玻璃企業(yè)直接向整車企業(yè)供應總成，汽車玻璃企業(yè)供應地位提升（從Tier2轉Tier1），且供應價值量大幅提升（從不到200元提升全玻璃車頂“上車”，單車玻璃面積的增加促使汽車玻璃行業(yè)在“量變”上受益。因全景天窗已經是較大的車頂玻璃配置選項，下面對比全景天窗玻璃尺寸和2020款已經上市或即將上市的全玻璃車頂配置車型的車頂玻璃尺寸。首先選取幾款已經上市的主流豪華品牌中型SUV全景天窗尺寸進行對比。全玻璃車頂“上車”，單車玻璃面積的增加促使汽車玻璃行業(yè)在“量變”上受益。因全景天窗已經是較大的車頂玻璃配置選項，下面對比全景天窗玻璃尺寸和2020款已經上市或即將上市的全玻璃車頂配置車型的車頂玻璃尺寸。首先選取幾款已經上市的主流豪華品牌中型SUV全景天窗尺寸進行對比。單從尺寸來看，主流豪華品牌SUV全景天窗尺寸一般在0.5-1.0平方米，可開啟面積一般小于0.5平方米。如果同時對比其他緊湊型SUV全景天窗面積，全景天窗面積一般來說也是小于1平方米，例如，途觀天窗整體面積0.819平方米，可打開面積0.426平方米；奇駿天窗整體面積0.666平方米；現(xiàn)代ix35天窗整體面積0.77平方米，可打開面積0.389平方米。而全玻璃車頂配置車型的車頂玻璃面積一般至少是大于1平方米，很多車型全玻璃配置玻璃面積甚至達到2.5平方米以上，達到全景天窗尺寸的2-3倍，這也就使得汽車玻璃單車玻璃面積的“絕對”上升。特斯拉Model系列給智能車型未來外觀設計開了一個好頭，全玻璃車頂也勢必成為未來國產新能源智能汽車吸引消費者很重要的一個點。就已知數(shù)據和各個車企新發(fā)布的汽車外形趨勢，我們預測，未來全玻璃車頂配置（單車玻璃面積增加）量產有望加速。全玻璃車頂打開“質變”空間，單平米價值量提升前景廣闊。在單車面積增長之外，全玻璃車頂質變空間廣闊，主要集中在幾方面：1）鋼化玻璃轉夾層玻璃，原有電動天窗由于不承擔安全功能（大部分時候關閉），部分會采用鋼化玻璃，而轉化為全玻璃車頂之后，固定式不可開啟的設置要求車頂玻璃的安全性能增強，基本都會從鋼化玻璃轉夾層玻璃；2）隔熱功能日益成剛性需求，漸變玻璃、LOWE玻璃有望逐漸成為車頂標配；3）隱私保護需求下，智能調光功能在遠期搭載空間廣闊。此外，加裝照明RGB節(jié)點打造星空項、加裝5G天線等功能也有望進一步提升玻璃車頂?shù)拿缹W性能和實用性能，在夾層、隔熱、智能調光等附加功能堆積下，全玻璃車頂?shù)膯纹矫變r值量有望從150元/㎡提升到700-1000元/㎡甚至更高。近年來汽車玻璃主要從1）安全舒適（隔音、電加熱、憎水、HUD）；2）智能控制（AR-HUD、智能調光玻璃、玻璃天線）；3）節(jié)能環(huán)保（太陽能、隔熱玻璃）；4）美觀時尚：氛圍燈玻璃等四個方面進行升級，帶來ASP成倍數(shù)的提升。其中隔熱、防紫外線、除霜等功能基本實現(xiàn)規(guī)?；瘧?，較為前瞻的全景天幕、HUD（車機第四屏）、智能調光、玻璃天線等人車交互類產品當前滲透率較低（<5%），未來有望跟隨L3+車型進入快速拓展。展望2025年，汽車玻璃單車均價有望提升至1200元/車（年化復合增速超10%）。我們基于對2025年各高附加值汽車玻璃品類滲透率保守、中性、樂觀三類假設，對汽車玻璃行業(yè)平均單車價值量水平進行預測，保守假設下（全景天幕和HUD前檔2025年滲透率20%），預計汽車玻璃單車均價2025年約1064元/車，ASP年化復合增速在7.8%；中性假設下（全景天幕和HUD前檔2025年滲透率30%），預計汽車玻璃單車均價2025年約1255元/車，ASP年化復合增速在11.5%；樂觀假設下（全景天幕和HUD前檔2025年滲透率40%），預計汽車玻璃單車均價2025年約1446元/車，ASP年化復合增速在14.7%。美學意義：極簡的光滑+透明，玻璃車頂讓汽車變酷核心思想：玻璃車頂在汽車網聯(lián)化、模塊化的背景下流行起來絕非偶然，新時代的產品設計與審美訴求，結合玻璃材料本身光滑、透明、簡潔的特質，玻璃組件標準化、批量化的生產模式，玻璃車頂?shù)募铀贊B透具有一定的必然性。此外，消費者長久以來所關注的，玻璃車頂?shù)母魺釂栴}與安全性能，也完全可以通過技術手段解決，不會成為玻璃車頂普及的長久障礙。汽車行業(yè)已發(fā)展到一個特殊階段，在車聯(lián)網技術支撐下，汽車正從傳統(tǒng)印象中相對封閉孤立的交通工具變成數(shù)據網絡中一個智能開放的節(jié)點，這一形象轉變需要更加開放的車身設計與之匹配，加強汽車內部與外界環(huán)境的互動。而玻璃材料透明、光滑、堅硬的特質正與這一需求完美契合。建筑行業(yè)用玻璃幕墻替換傳統(tǒng)的鋼筋混凝土，手機行業(yè)用玻璃后蓋替換傳統(tǒng)的金屬外殼，玻璃材料對傳統(tǒng)材料基于美學意義上的替換早已在現(xiàn)代主義設計風潮的引領下展開。特斯拉橫空出世，為采用玻璃車頂?shù)钠囃庑卧O計樹立了理想范本，塑造了科技個性的品牌形象，已吸引蔚來、小鵬、大眾等知名廠商沿用效仿。我們認為，產品設計的突破與對視覺效果的追求，是推動玻璃車頂快速滲透的第一動力。除了可以營造開放環(huán)境外，玻璃擁有與水晶、鉆石等昂貴飾品相似的半透明光澤，可以帶來更強的美感和價值感。此外，玻璃的表面比金屬更加光滑，更光滑的材料在消費者的潛意識中往往意味著更先進的科技和工藝。浮法拋光的玻璃表面粗糙度小于0.2納米，而超精磨金屬的表面粗糙度仍然在微米級別。超出使用需求的材料表面光滑程度是對現(xiàn)代科技的炫技式展現(xiàn)，可以有效渲染產品的科技感和未來感。玻璃材料在其它行業(yè)對傳統(tǒng)材料的替代早已展開，我們將分析玻璃材料在建筑行業(yè)中被廣泛采用的背景和歷程，找到它們與汽車行業(yè)的共性，為我們研究玻璃車頂?shù)臐B透發(fā)展提供參考。玻璃幕墻應用于建筑行業(yè)，相較于玻璃車頂應用于汽車行業(yè)，我們認為有幾個突出的相似點：1）誕生背景：舊有的設計繁瑣冗余，沿用已久，不適應新的工業(yè)模式；2）設計突破：新時代呼喚新設計，用戶渴求開放空間和流動空間；3）結構設計：玻璃與鋼材組成最基本的結構單元，玻璃覆蓋，鋼材受力；3）安全質疑：玻璃材料的安全性在產品誕生之初遭受質疑；4）導熱處理：玻璃材料的透光和隔熱問題需要利用技術手段解決。5）技術復用：很多誕生于建筑玻璃的技術可以復用于汽車玻璃，比如Low-E鍍膜等。6）產品屬性：建筑與汽車從某種程度上說都是為用戶提供的一種“空間產品”。誕生背景：技術進步改變產品形態(tài)，刪繁就簡成為審美訴求“簡單幾何形式的、功能主義的建筑符合20世紀廣大群眾的需求，而不應該主張繁瑣的結構和裝飾?！薄⒌婪颉ぢ匪菇ㄖ袠I(yè)：新技術帶來新的城市形態(tài)，亟需全新的建筑設計與之相適應19世紀末20世紀初，第二次工業(yè)革命正值高潮，工業(yè)技術飛速發(fā)展，對當時歐美市民的精神和思想產生了巨大的影響，也推動了城市形態(tài)改頭換面。當時流行的建筑設計思想主要有：1）古典的洛可可風格：強調內外部裝飾，華麗精巧，紛繁瑣細；2）工藝美術運動：主張恢復手工藝傳統(tǒng)，反對機器美學；3）新藝術運動：熱衷于以曲線、有機形態(tài)、自然形態(tài)作為裝飾。這些建筑風格普遍存在結構復雜與過度裝飾的問題，墻體、梁柱、屋頂?shù)入S處可見手工匠人雕琢的痕跡，不適應工業(yè)經濟批量化、標準化、簡潔化的建筑需求?，F(xiàn)代都市在歐美如雨后春筍般涌現(xiàn)，城市面積不斷擴大，高層建筑林立，但此時還沒有一種符合現(xiàn)代都市的建筑設計思想，這嚴重制約了當時的城市規(guī)劃和建筑管理。汽車行業(yè)：模塊化生產，復雜的天窗結構對質量管控與供應效率構成挑戰(zhàn)在20世紀早期，由擋風玻璃、車門、車頂、底盤等構成的車身結構已基本成型，整車類似于一個封閉的盒子，由此帶來車內光線昏暗的問題。當時的電氣技術不足以在車內裝配完善的照明系統(tǒng)，所以部分汽車制造商在車頂開口，設計了最早的天窗。1932年奧斯汀的七廂轎車是目前可核實的歷史上最早配備車頂天窗的車型，1941林肯推出的DerhanCoupe是第一款配備全景天窗的車型，1973年約翰·阿特金森在福特林肯ContinentalMarkIV車型上首次裝配了滑動式天窗?，F(xiàn)在常見的天窗都是電子滑動天窗，包含滑動機構、連接機構與驅動機構，主要由天窗玻璃、遮陽板、驅動電機、齒輪、滑動螺桿、滑軌、密封條、ECU等組成?？此坪唵蔚奶齑跋到y(tǒng)包含了數(shù)十個電子及機械零部件，同時涉及玻璃材料、金屬材料、橡膠材料、塑料材料、半導體材料等，結構繁瑣復雜，易出差錯，開關故障及滲水問題間或發(fā)生。更為重要的是，在當前整車模塊化生產的行業(yè)背景下，零部件供應商也在向集成化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)電子天窗有著復雜的機械電子結構和數(shù)量眾多的零部件，對供應商的質量管控與供應效率構成了一定挑戰(zhàn)。設計突破：Lessismore，構建精簡的開放空間與流動空間“少即是多，建筑以空間形式體現(xiàn)出時代精神?！薄芩埂し驳铝_建筑行業(yè)：現(xiàn)代主義設計追求開放空間與流動空間，玻璃盒子風靡全球1851年，約瑟夫·帕克斯頓在英國世界博覽會商設計的水晶宮是歷史上第一個大型的玻璃幕墻建筑，開創(chuàng)了采用由玻璃和鋼鐵組成的標準組件設計和建造的先河，但此時的技術和思想還不足以支撐采用玻璃幕墻修建高層建筑。到了20世紀20年代，工業(yè)革命推動建筑部件大規(guī)模批量化生產，歐洲出現(xiàn)了一批具有個性色彩的先進建筑師，它們依靠進步的技術和新材料，引領了一場以現(xiàn)代主義為核心思想的建筑設計革命，密斯·凡德羅就是其中最著名的人物之一。密斯·凡德羅于1919年完成弗雷德里希路辦公大樓E的設計方案，率先提出窗和墻合二為一，成為歷史上第一個采用全部玻璃、鋼結構設計的高層玻璃幕墻建筑方案，被稱為“皮包骨”的建筑結構。1958年，密斯·凡德羅與菲利浦·約翰遜合作完成38層玻璃幕墻的西格拉姆大廈，成為追求純凈、透明和施工精確的鋼鐵玻璃盒子代表作。從根本上來說，密斯的設計思想和對玻璃材料的偏愛，背后的驅動力是流動空間和開放空間的概念。他認為，建筑應該體現(xiàn)空間的不斷流動，開放與外界環(huán)境的互動，模糊內部與外部之間的界限。玻璃材料與這一思想完美契合，密斯在開放式的空間內設計了以玻璃來覆蓋的半透明建筑。玻璃被看作典型的現(xiàn)代材料，運用在建筑中可以讓人與自然重新連接，其固有的透明、光滑、簡潔的特質帶來了微妙的和諧，塑造了現(xiàn)代流線型的建筑結構，玻璃幕墻也成為整個現(xiàn)代主義設計革命的精華。玻璃幕墻發(fā)展至今，按構造形式分類，主要有構件式、單元式、點支式、全玻璃四種類型。美國芝加哥西爾斯大廈、香港中國銀行大廈、上海金茂大廈、德國法蘭克福商業(yè)銀行大廈等世界知名高層建筑紛紛采用玻璃幕墻，這一設計風靡全球。汽車行業(yè)：數(shù)據互聯(lián)時代漸行漸近，汽車設計呼喚開放空間天窗設計一經推出就備受歡迎，即使人們早已解決車內照明問題，天窗依然被保留下來，并且快速滲透，目前已覆蓋絕大部分價位段的乘用車。近年來，天窗面積明顯呈擴大趨勢，從小天窗到大天窗，這其中的驅動力不僅有用戶對通風換氣的實用需求，更有對幽閉環(huán)境的天生排斥與對開放環(huán)境的渴望。尤其在這個智能網聯(lián)技術飛速發(fā)展的時代，汽車正逐漸從傳統(tǒng)印象中相對孤立封閉的交通工具演變?yōu)樾畔⒕W絡中智能聯(lián)通的數(shù)據節(jié)點，亟需一種先進的設計理念將汽車打造成與外界環(huán)境相連接的開放空間。在這一背景下，汽車設計師開始嘗試盡可能地擴大玻璃材料在車頂?shù)母采w面積，但仍未輕易采用全玻璃車頂?shù)募みM設計，受制于滑動天窗的固有結構，一種透光面積較大、打開面積較小的兩段式天窗逐漸流行起來，這種折衷方案通常被汽車廠商稱作全景天窗。目前我們可以找到的，在國內最早配置玻璃車頂?shù)能囆褪?011款日產逍客，它率先采用了不可開啟式的玻璃車頂，與自然環(huán)境相連通的開放空間已經初具雛形。值得注意的是，這款車型的車頂，在接近尾部橫梁的部分，仍采用了少量的金屬材料覆蓋，與現(xiàn)在的全玻璃車頂還有一定差別。在玻璃車頂?shù)脑O計上更進一步的突破來自于特斯拉，和大部分傳統(tǒng)車企車頂?shù)那皺n+頂棚（或有小天窗）+后檔所不同的是，特斯拉自ModelS/X/3發(fā)售之初即推出了大面積天窗玻璃，基本取代了原有頂棚的面積。以特斯拉ModelS為例，此款C級轎車的車頂采用前檔+天窗1+天窗2+后檔四塊玻璃，幾乎打造了一個“全玻璃車頂”。特斯拉Model3的車頂采用前檔+天窗+后檔三塊玻璃，車頂“全玻璃化”程度進一步提升。特斯拉的橫空出世，正如蘋果手機的橫空出世，打造了智能汽車外形設計的一個理想范本。其他車型競相追逐特斯拉外形設計元素，其中車頂玻璃化是一大重點跟隨元素（后續(xù)上市的小鵬/比亞迪/北汽新能源/蔚來/長安等車型紛紛采用玻璃車頂設計），構造開放空間和流動空間的設計理念在汽車行業(yè)也流行起來。隔熱處理：冬夏溫差與陽光透射，技術進步克服挑戰(zhàn)“建筑的歷史就是與光線斗爭的歷史，為構建虛擬透明立面而斗爭的歷史?！薄_伏伊建筑行業(yè)：隔熱問題與生俱來，伴隨技術發(fā)展逐步解決早在1921年，著名現(xiàn)代主義建筑師密斯·凡德羅就設計了用玻璃墻幕建造摩天大樓的方案。但這個方案完全是從藝術角度提出的，不具備可行性。當時僅有的透明玻璃導熱系數(shù)為5千卡/小時*平米*攝氏度，熱脹冷縮問題難以解決，而且冬天取暖與夏天制冷的成本都將翻倍式增長。1950年，密斯·凡德羅受邀設計了一座面積不到200平方米的小住宅，成為史上第一座用玻璃幕墻建造的住宅，但是玻璃的隔熱問題導致室內冬天寒冷、夏天炎熱，晴天刺目的陽光直射令人眩暈。20世紀50年代，一種全新的玻璃材料，染色隔熱玻璃問世，有效緩解了玻璃幕墻光線透射、導熱系數(shù)過高的問題，上文提到的西格拉姆大廈采用的正是這種新型玻璃。隨著建筑玻璃的生產工藝不斷優(yōu)化，各種新技術不斷應用于玻璃上，玻璃透光、隔熱的問題得到進一步解決。1984年，菲利普約翰遜設計的平板玻璃公司總部大樓采用了由高反射率玻璃制成的玻璃墻幕，外層玻璃的內測涂油彩色的金屬鍍膜，這種玻璃的導熱系數(shù)遠低于一般玻璃，保溫性能可以和傳統(tǒng)的石材相媲美。此后，現(xiàn)代主義建筑設計進一步發(fā)展出結構主義的分支，德國慕尼黑寶馬世界在玻璃幕墻中內置溫控系統(tǒng)調節(jié)室內溫度，在建筑頂部安裝太陽能光伏玻璃收集太陽能為整棟建筑供能，所有玻璃幕墻的導熱系數(shù)都降至優(yōu)于傳統(tǒng)建材的水平。此外，歐洲的制造商于上世紀60年代末開始實驗室研究Low-E玻璃。1978年，美國的英特佩(interqane)成功地將"Low-E"玻璃應用到建筑物上。在美國及歐洲，低輻射(Low-E)鍍膜玻璃由于其優(yōu)越的性能，得到了極大的關注。特別是德國的Wschvo法規(guī)，使Low-E玻璃有迅猛的發(fā)展。Low-E玻璃是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產品。其鍍膜層具有對可見光高透過及對中遠紅外線高反射的特性，使其與普通玻璃及傳統(tǒng)的建筑用鍍膜玻璃相比，具有優(yōu)異的隔熱效果和良好的透光性。經過數(shù)十年的發(fā)展，建筑行業(yè)目前提高玻璃隔熱性能的主流方案為：1）采用高性能Low-E玻璃；2）增加中控玻璃和腔體數(shù)量，如雙玻單腔增加到三玻兩腔；3）改變中空玻璃腔體內氣體成分，如充氬氣、氪氣等惰性氣體；4）將氣體抽走，制成真空玻璃；5）玻璃鍍膜。為了進一步提高玻璃材料的隔熱性能，以Low-E玻璃為基片，同時利用鍍膜、真空、惰性氣體等多種技術組合的高性能玻璃不斷發(fā)展，玻璃材料的透光及導熱問題在建筑行業(yè)已隨著技術進步和設計方案的優(yōu)化而基本解決。汽車行業(yè)：Low-E+智能調光，解決方案相對完備與建筑行業(yè)相似，玻璃材料的隔熱及光線問題在汽車行業(yè)也存在。汽車常用的玻璃種類有夾層玻璃、鋼化玻璃、區(qū)域鋼化玻璃、中控安全玻璃、塑玻復合材料等。早期的部分玻璃車頂只采用了普通的鋼化玻璃，或者未經特殊隔熱處理的夾層玻璃，存在過隔熱效果不理想的問題。后來，上文中提到的Low-E玻璃在玻璃車頂中同樣廣泛使用，可以有效解決車內的隔熱問題。此外，更先進、功能更強大的智能調光玻璃也在加速滲透中。調光玻璃的分類與原理：智能調光玻璃可分為電控、溫控、光控、壓控等各種類型。目前市場上主流的是電控調光玻璃，能夠通過電流來控制玻璃的透明度。主要工作原理是在玻璃之間加裝一層液晶調光膜（PDLC）。當通電時，液晶膜中的高分子液晶材料在電場的作用下，會進行有序排列，使光線可以輕易穿透玻璃變成透明狀，而反之關閉電源時，高分子液晶材料會被打亂不能正常排序，呈現(xiàn)透光而不透明的外觀狀態(tài)。調光玻璃的演進發(fā)展：美國肯特州立大學的科研人員在上世紀八十年代末發(fā)明了電控調光玻璃，并申請了發(fā)明專利US5004323A——“Extendedtemperaturerangepolymerdispersedliquidcrystallightshutters”。這是一種液晶玻璃，工作溫度范圍為-40℃至100℃，可在透明狀態(tài)和不透明狀態(tài)之間切換聚合物分散。此后，美國德州Polytronix,Inc公司于1991年開始量產電控調光玻璃，用于華盛頓醫(yī)院監(jiān)控室、IBM監(jiān)控室等特定場景。最初的調光玻璃生產成本高昂，僅少量用于政府部門及公共事業(yè)部門。2003年，智能調光玻璃進入中國市場，由于價格昂貴，使用場景受限，在此后的十多年間發(fā)展緩慢。近年來，隨著國民經濟高速增長，生產技術不斷優(yōu)化改良，調光玻璃的價格從1萬元下降到大約3000元/㎡，開始被建筑設計行業(yè)接受且大規(guī)模應用，并逐步進入汽車玻璃行業(yè)，成為智能座艙的重要組成部分。調光玻璃的實用價值：1）隱私保護，智能調光玻璃的最大功用是隱私保護功能，可以隨時控制玻璃的透明或不透明狀態(tài)；2）投影功能，智能調光玻璃還是一款非常優(yōu)秀的投影硬屏，在光線適宜的環(huán)境下，如果選用高流明投影機，投影成像效果非常清晰出眾；3）具備安全玻璃的優(yōu)點，包括破裂后防止碎片飛濺的安全性能，抗打擊強度好；4）環(huán)保特性，調光電子玻璃中間的調光膜及膠片可以隔熱、阻隔99%以上的紫外線及98%以上的紅外線。屏蔽部分紅外線減少熱輻射及傳遞。屏蔽紫外線，可保護室內的陳設不因紫外輻照而出現(xiàn)褪色、老化等情況，保護人員不受紫外線直射而引起的疾??；5）隔音特性，調光電子玻璃中間的的調光膜及膠片有聲音阻尼作用，可部分阻隔噪音。產業(yè)界在調光玻璃方面的布局：1）大陸集團利用集成到玻璃的特殊膜片，根據電子控制信號來調整玻璃的透明度，為駕乘人員創(chuàng)造更舒適、安全和節(jié)能的駕乘體驗。具體而言，大陸集團的自動調光玻璃技術能讓汽車的每個車窗都可以根據指令單獨調暗。如果擋風玻璃上的變色功能與車載電源和云連接相互關聯(lián)，還能根據天氣狀況提前自動調暗或調亮車窗。2）福耀玻璃早已投入開發(fā)自己的智能玻璃技術，其技術路線是在兩片玻璃間中加入PDLC膜,對引出端施加電壓,通過調節(jié)電壓使PDLC膜中的粒子按一定方向排列來改變玻璃的透光度，實現(xiàn)光線調節(jié)等功能。2020年6月1日，京東方與福耀集團簽訂《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，雙方將結合各自產業(yè)資源和技術優(yōu)勢，在汽車調光玻璃和車窗顯示等領域進行戰(zhàn)略合作，共同開拓市場，實現(xiàn)互利共贏。3）Gentex推出了FullDisplayMirror或將用于未來電動汽車。Gentex可調光設備的年交付量逾4000萬個，該公司2019年攜其產品亮相CES展會，展示其鏡面顯示屏及可調光窗戶，上述產品已被用于部分現(xiàn)代化的大型客機上，該產品可被用于雪佛蘭Bolt電動車，將其后視鏡轉化為一款顯示屏。這類可調光玻璃或能被用于未來的電動車型。智能調光玻璃的主要搭載車型：豐田汽車于2020年6月正式全球發(fā)售的新款Harrier是全球首款搭載調光玻璃的量產車型，配套的是AGC的高速調光玻璃WONDERLITE?Dx，可瞬間控制透光率。東風嵐圖FREE搭載的智能可調全景天幕，明暗度共分10個等級，可以隔絕99%的紫外線。安全性能：鋼材受力，玻璃覆蓋，結構優(yōu)化保障安全無損“我們必須記住，一切都取決于我們如何運用材料，而不是材料本身?！薄芩埂し驳铝_建筑行業(yè)：高層建筑漫長的生命周期是安全問題的誘因玻璃幕墻的安全問題在很大程度上與高層建筑漫長的生命周期和使用周期有關。歐美發(fā)達國家的部分知名高層建筑其壽命已達上百年，而國內較早引進的高層建筑雖然修筑時間相對較短，但也有數(shù)十年的歷史。高層建筑長年暴露在風吹日曬中，主要存在開啟扇脫落、結構密封膠老化、金屬構件銹蝕、玻璃面板爆裂等安全問題。開啟扇脫落：該問題的常見原因有構造設計不當、五金配件不匹配或質量不過關。早期的隱框玻璃幕墻中，存在較多的玻璃下端沒有托塊的不當設計。采用中空玻璃的開啟窗存在密封膠與中空玻璃以及窗框粘結的密封膠位置不重疊問題以及開啟窗開口角度過大。提高開啟扇安全性能的措施主要有：開啟窗的面積應該按照合理通光量選取，開啟部分面積不應大于幕墻面積的15%。開啟窗宜采用上懸式結構，以利于通風。開啟窗四周應接縫嚴密確保不滲漏水。密封膠老化：在幕墻的使用過程中，密封膠受到環(huán)境中光、熱、氧（臭氧）以及各種介質甚至微生物等因素的影響與作用，其粘結性能會逐漸下降，甚至被破壞。當濕度>95%，溫度高于0℃的環(huán)境，會使得密封膠的老化加重。對于密封膠的老化失效可以采取以下措施：有機硅聚合物總量（硅膠+硅油）決定了密封膠的質量和壽命，在密封膠的檢測醒目中增加熱老化和有機硅聚合物總量的檢測，降低密封膠失效概率。核查幕墻粘結現(xiàn)狀、維修、事故玻璃更換記錄，核定結構極限承載。其中以幕墻中空玻璃以及開啟窗粘結結構承載為重點核查項目。加大對幕墻粘結結構對荷載及變位的響應特性。金屬件銹蝕：玻璃幕墻采用的鋁合金型材應符合《鋁合金建筑型材》標準中規(guī)定的高精級。其氧化鍍膜厚度須大于15um（AA15級），滿足規(guī)范要求，且鍍膜表面不得出現(xiàn)斑點、條紋等缺陷。另外還須具有一定的耐腐蝕性能。鋁合金立柱或橫梁的壁厚要大于規(guī)范要求的厚度。選取的玻璃試件必須經過國家認定的檢測機構進行氣密性能、水密性能、抗風壓變形性能、平面內變形性能等四項基本性能檢測各種鋼材、緊固件一律熱浸鍍鋅處理，并在焊接后鍍鋅。外露的螺栓選用不銹鋼材質。使用鋅鉻酸鹽或者瀝青漆處理玻璃幕墻與混凝土接觸的鋁表面，并進行良好的水密處理。玻璃面板爆裂：玻璃面板爆裂的原因主要由溫差或自然發(fā)生導致，對應的安全措施主要是：1）合理選擇玻璃面積。玻璃面積越大，受熱膨脹后的變形也越大，越容易炸裂，面積的確定可參照JGJ102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》；2）制作玻璃幕墻的原片在使用前，其邊部應進行處理。最簡單的方法是砂磨到邊，比較理想的方法是進行細磨邊，以消除玻璃邊部的微裂紋。單位面積玻璃的表面質量應符合JGJ102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》的規(guī)定。建議對自爆有嚴格限制的玻璃采用均質處理，均質處理后可消除90%以上的玻璃自爆隱患，從而保證絕大部分不會發(fā)生自爆。3）安裝玻璃時，應嚴格按JGJ102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》進行施工，不要在玻璃上留下裝配應力，盡量減少玻璃變形。汽車行業(yè)：碰撞試驗結果表明玻璃車頂安全無損玻璃車頂?shù)陌踩[患相較于玻璃幕墻要少得多，汽車的使用壽命遠遠短于高層建筑，玻璃車頂?shù)慕Y構更簡單，面積更小，維護保養(yǎng)的頻率更高，在安全性能方面有著鮮明的優(yōu)勢。根據C-IASI發(fā)布的《中國保險汽車安全指數(shù)2019年測評結果研究報告》，在正面、側面、追尾碰撞試驗中，常見的承載式車身對碰撞力的傳導通道主要取決于車身結構中的梁柱，車頂覆蓋材料本身并不起保護作用，也就是說玻璃車頂與金屬車頂在安全性方面基本沒有差距。事實上，傳統(tǒng)的金屬車頂其實非常薄，通俗來說不過是一層“鐵皮”，甚至在某些安全指標上弱于玻璃車頂常用的鋼化玻璃和夾層玻璃。玻璃車頂?shù)慕Y構：常見的玻璃車頂有兩種結構，區(qū)別主要在橫梁數(shù)量，即是否保留中間位置的橫梁（左圖中的B梁）。舉例來說，特斯拉Model3車頂有3根橫梁，而日產逍客的車頂僅有2根橫梁。正面碰撞：正面碰撞的傳力通道主要有兩條，第一條是通過乘員艙底部縱梁和門檻梁向后傳遞，當碰撞力巨大時，前輪還會參與碰撞受力，但是車頂覆蓋材料對于車身受力幾乎沒有影響。第二條路徑是碰撞力經前指梁和鉸鏈柱、A柱、車門及其抗側撞梁和門檻梁向后傳遞。此路徑上較大的載荷容易導致前門框發(fā)生變形，導致碰撞后車門開啟困難，但是依然與車頂覆蓋材料無關。側面碰撞：側面碰撞主要通過底盤橫梁和車頂橫梁將碰撞力傳導出去，同時車門的加強筋可以將前門所受的撞擊力傳導一部分到B柱，后門所受的撞擊力可以部分傳導到B柱和C柱。側面碰撞的安全重點在B柱、門欄梁和側圍各交接點的強化上。C-IASI的研究報告就特別展示了B柱的結構/強度優(yōu)化對測試結果的影響。車頂?shù)母采w材料對側面碰撞的安全問題也沒有實質影響?？偨Y來看，根據C-IASI發(fā)布的《中國保險汽車安全指數(shù)2019年測評結果研究報告》，在正面、側面、追尾碰撞試驗中，常見的承載式車身對碰撞力的傳導通道主要取決于車身結構中的梁柱，車頂覆蓋材料本身并不起保護作用，也就是說玻璃車頂與金屬車頂在安全性方面基本沒有差距。實用價值：成本縮減近50%，重量降低近70%，價值上升成本縮減：精簡的結構顯著降低成本上文中已經提到，現(xiàn)在常見的天窗都是電子滑動天窗，包含滑動機構及連接機構，主要由天窗玻璃、遮陽板、驅動電機、齒輪、滑動螺桿、滑軌、ECU等組成?？此坪唵蔚奶齑跋到y(tǒng)包含了數(shù)十個電子及機械零部件，同時涉及玻璃材料、金屬材料、橡膠材料、塑料材料、半導體材料等，成本相對較高。一般來說，小天窗系統(tǒng)的整體成本為2000-4000元，全景天窗系統(tǒng)的整體成本為4000元+。與之相對，玻璃車頂采用的是封閉結構，無法開合，前部與前擋風拼接，后部與后尾門拼接，前后橫梁主要通過密封膠處理，頂蓋總成結構完全貼合在全景天幕玻璃的下部。玻璃車頂省去了天窗開合的滑動機構及驅動機構，成本大幅縮減。普通的玻璃車頂成本大約1000元-2000元，最基礎的可低至700-800元，附帶Low-E鍍膜、智能調光等拓展功能的