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2022年线控底盘市场规模格局及供应商机遇分析报告(58页).pdf

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2022年线控底盘市场规模格局及供应商机遇分析报告(58页).pdf

1、2022 年深度行业分析研究报告 目录81. 乘智能电动东风,线控底盘广阔市场待开发2. 线控制动:Tier 1技术暂领先,自主供应商加速追赶3. 线控转向:高级别自动驾驶的基石,广阔的蓝海市场4. 线控悬架:汽车高端化+应用下沉,2025年规模将达350亿元5. 线控油门&线控换挡:市场成熟、格局稳定,国产替代机会小6. 发展早期格局未定,看好线控自主供应商崛起901乘智能电动东风,线控底盘广阔市场待开发 1.1 线控底盘高度匹配智能电动汽车发展 1.2 ADAS市场规模快速扩张,底层控制单元离不开线控底盘技术 1.3 政策支持+需求增长,线控底盘市场空间广阔1.1、线控底盘高度匹配智能电动

2、汽车发展10图:线控底盘构成 线控底盘的定义:线控(X By Wire)即用线(电信号)来控制执行机构,从而实现控制汽车的目的。 线控底盘主要由线控制动、线控转向、线控悬架(亦称电控悬架)、线控油门(亦称电子油门)和线控换挡(亦称电子换档)构成。华域汽车官方公众号,EV世纪,北汽股份汽车研究院,汽车维修技术网,搜狐汽车,国海证券研究所线控转向线控制动线控油门线控换挡线控悬架1.1、线控底盘高度匹配智能电动汽车发展11图:传统燃油车底盘图:电动车底盘 线控底盘更适合电动汽车:动力总成由发动机变成电池和电动机,无发动机提供真空源,故无法实现真空助力。而线控底盘减少了机械连接,为底盘布局提供了更多灵

3、活性,且不再需要真空源。电动车电池容量更大,电气化程度高,能够承载的电子电气设备更多,这也为线控底盘的出现奠定了基础。车游网,易车网1.2、自主控制类ADAS底层控制单元离不开线控底盘技术12 ADAS是通过环境感知技术对道路、车辆、行人、交通标志、交通信号等进行检测和识别,并对识别信号进行分析处理,并传输给执行机构,从而保障车辆安全行驶。ADAS按照环境感知系统的不同可以分为自主式和网联式两种。自主式ADAS按照功能可以分为自主预警类、自主控制类和视野改善类等,其中自主控制类为主要趋势。 自主控制是指自动监测车辆可能发生的危险并做出提醒,必要时系统会主动介入车辆控制,从而防止发生危险或减轻事

4、故伤害。自主控制类ADAS包含车道保持系统、自动刹车辅助系统、自适应巡航控制系统、自动泊车辅助系统等,涉及到车辆的运动控制,对线控底盘技术要求高。智能网联汽车先进驾驶辅助系统关键技术 ,国海证券研究所系统名称功能介绍使用车型示例车道保持辅助系统(LKA)修正即将越过车道标线的车辆,使车辆保持在车道线内奥迪Q3,JEEP自由光自动刹车辅助系统(AEB)当车辆与前车处于危险距离时,主动产生制动效果让车辆减速或紧急停车,减少因距离果断而发生的事故丰田汉兰达,日产逍客自适应巡航控制系统(ACC)使车辆始终与前车保持安全车距福特锐界,丰田汉兰达自动泊车辅助系统(IPA)自动泊车入位福特翼虎,日产奇骏表:

5、自动控制类ADAS1.2、自主控制类ADAS底层控制单元离不开线控底盘技术13图:自动换道技术的技术构成 自主控制类ADAS依赖于线控底盘技术。以自主换道技术为例,该技术是指车辆为满足自身驾驶要求,在没有驾驶员干预的情况下进行自主换道行为的控制技术,主要涉及环境感知单元、网络通信单元、自主决策单元和底层控制单元。底层控制单元主要包括驱动、线控制动、自动变速器、电动助力转向/线控转向等,执行自主决策单元传递来的控制指令。底层控制单元能够代替驾驶员的操作,实现车辆自主加速、减速、刹车、转向、变道等操作,从而实现车辆的自动驾驶。智能网联汽车先进驾驶辅助系统关键技术 ,国海证券研究所环境感知单元车速、

6、加速度、横摆角速度网络通信单元周围车辆的速度、加速度、位置等信息自主决策单元跟驰、换道、加/减速底层控制单元驱动、线控制动、电动助力转向/线控转向、电子稳定系统、自动变速箱参数获取控制指令控制指令控制指令1.2、ADAS市场规模快速扩张14图:2019和2025年国内ADAS市场规模情况(亿元) 先进驾驶辅助系统(ADAS)市场规模快速扩张。各主机厂均在加快电动智能汽车的布局,ADAS在新车型中的搭载率持续提升,随着5G的商用落地,ADAS规模的提升正在加速。我们测算,2025年ADAS主要功能市场规模将达2279亿元,2020-2025年CAGR达22%。中汽协,盖世汽车,国海证券研究所70

7、7 8441085 1372 1694 2008 2279 05000250020022E2023E2024E2025E15资料来源:中国电动汽车白人会,悠跑官网,国海证券研究所图:滑板底盘涉及的技术应用上下车体解耦非承载式车身滑板底盘工艺电池包底盘一体化集成式电驱系统线控底盘智能化技术CTVMTCCTC线控转向线控制动线控悬架三合一轮边电机轮毂电机CTC(广义)一体化压铸集中式EEA 滑板底盘是当前汽车行业最重要的革命性技术之一,其最大的特点是上下车体解耦,从而大幅缩短整车研发周期。因此,滑板需要搭载非承载式车身结构和线控底盘;为了便于上装,底盘不

8、能占据过多纵向空间,“三合一”等集成式电驱系统成为必需;高度集成智能化模块,需要以集中式EEA为基础,并实现软硬件解耦;在有限空间内提升动力电池的质量/体积能量密度,与CTC电池系统集成方案高度契合;高度集成后,底盘的结构更加复杂,一体化压铸能够更好匹配底盘工艺提升的需求。1.2、滑板底盘进一步推动线控底盘技术加速发展16表:近年各厂商推出的滑板式底盘平台时间企业底盘平台图示2018RivianSkateboard2018Mercedes-BenzMercedes-Benz Vision URBANETIC Concept and Skateboard2019AEV RoboticsAEV R

9、obotics MVS Skateboard2019CanooCanoo EV platform时间企业底盘平台图示2019Neuron-EVNeuron T.ONE Concept and MAP Skateboard2019AutomobiliPininfarinaPininfarina EV Skateboard Platform2019REEREE Platform and Corner Module2022悠跑U POWER 近几年众多国内外厂商陆续推出自研的滑板底盘,技术正在逐步走向成熟。1.2、滑板底盘进一步推动线控底盘技术加速发展1.3、线控底盘发展获国家政策支持17表:汽车线

10、控技术相关政策文件及内容 汽车线控技术获国家政策支持。国务院新能源汽车产业发展规划(20212035年)中提到要突破线控执行系统技术,工信部近两年的文件中亦均提及要加快线控底盘/线控转向研发。法律/法规/官方表态具体内容国务院新能源汽车产业发展规划(20212035年)实施智能网联技术创新工程。以新能源汽车为智能网联技术率先应用的载体,支持企业跨界协同,研发复杂环境融合感知、智能网联决策与控制、信息物理系统架构设计等关键技术,突破 、线控执行系统等核心技术和产品。工信部中国制造2025规划系列解读之推动节能与新能源汽车发展在以下重点领域开展工作: 、线控转向/制动系统、 工信部2021年汽车工

11、业发展情况新闻发布会加快操作系统、高精度传感器、线控底盘等关键共性技术融合创新1.3、我国新能源汽车加速渗透,自主品牌高端化崛起18图:新能源汽车销量(万辆)和渗透率图:销量前20新能源车型中,高端车型数量占比逐步提升 2021年起,新能源汽车市场进入高速发展期:2021年我国新能源汽车市场迎来爆发,据中汽协数据,全年新能源乘用车销量333万辆,同比+168%,新能源渗透率达15.5%,同比+9.3pct。2022年1-4月,我国新能源乘用车销量149万辆,同比+115%,新能源渗透率达22.9%,同比+12.6pct。 据Marklines数据,销量前20的新能源车型中,高端车占比逐步提高,

12、高端化趋势对底盘舒适程度和智能化程度都提出了更高的要求,蔚来、小鹏等品牌也以空气悬架等线控底盘技术作为亮点。乘联会数据显示,新能源车2021年销量前十的主机厂中,自主品牌占了9席。自主品牌有更强的降本压力,因此技术储备足、价格有优势的自主供应商迎来了国产替代机会。中汽协,Marklines,乘联会,国海证券研究所0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%024680201920202021中/大型紧凑型微/小型中/大型占比(右轴,%)图:2021年国内新能源车销量前十厂商及销量(万辆)007022.9%0%5%10%15%20%25%0

13、50002500新能源乘用车乘用车新能源渗透率1.3、线控底盘市场潜力大,国产替代新机遇19 线控转向和线控制动的技术壁垒最高,量产时间晚,目前渗透率低,自主供应商与海外供应商差距较小,国产替代机会大。 线控悬架诞生虽早,但目前渗透率仍较低,预计渗透率将在电动车高端化发展中快速提升,实现技术突破的自主供应商有望扩大市场份额。 线控油门和线控换挡出现时间较早,市场渗透率高,且市场格局近几年已相对稳定,自主供应商难有进一步突破。盖世汽车,国海证券研究所表:线控底盘核心系统量产时间、渗透率、单车价值及市场现状核心系统量产时间渗透率单车价值量市场现状线控悬架19843%12万元海

14、外厂商起步早、技术先进,自主供应商(中鼎、保隆)开始突破核心技术(空气供给单元、空气弹簧)线控换挡199125%400500元海外厂商起步早、经验丰富,国内企业(宁波高发、南京奥联)主要配套自主品牌线控油门1998100%300元左右海外厂商掌握核心技术,国内企业(宁波高发、奥联电子)参与度低线控转向20111%4000元左右自动驾驶核心技术,随着自动驾驶技术渗透率的不断提升,自主供应商迎来机会线控制动(行车)20133%20002500元2002线控制动:Tier 1技术暂领先,自主供应商加速追赶 2.1 线控驻车制动技术相对成熟,国产替代前景大 2.2 线控行车制动的两条路径:EHB和EM

15、B2.2.1 EHB:电动化时代下的必然发展,One-Box方案将成主流2.2.2 EMB:技术更先进,但量产难度大2.2.3 线控行车制动正在快速渗透,市场空间广阔2、线控制动:线控驻车制动+线控行车制动21EV世纪 汽车制动系统分为驻车制动和行车制动。驻车制动的作用是在停车时,通过锁住传动轴或后轮,给汽车一个阻力,使汽车不发生移动。行车制动的作用是在汽车行进的过程中减速停车,传统的行车制动结构由制动踏板、制动主缸和制动器组成,制动器根据结构分为盘式制动器和鼓式制动器。图:传统驻车及行车制动结构示意图及在车辆中的位置2.1、驻车制动发展:机械式拉索式EPB集成式EPB22 驻车制动系统最初是

16、机械式驻车制动,主要由制动杆、拉索、制动器以及回位弹簧组成,驾驶者拉动制动杆,通过拉索驱动制动器用来锁死传动轴或驱动轮。 拉索式线控驻车制动(EPB)首先出现,通过按钮驱动电机拉动拉索,大幅减小了拉动拉索所需的力,避免由于力量不够拉不紧手刹的问题;集成AUTO HOLD功能,减少驾驶者在塞车时的负担;有效减小空间占用。 集成式EPB在拉索式EPB的基础上,通过使用电动机代替拉索,具备以下优点:1、硬件间解耦,拓展性更强;2、在紧急状态下可作为行车制动用。图:驻车制动发展历史机械式驻车制动拉索式EPB集成式EPB2.1、国内EPB市场规模提升空间较大23图:2021年国内EPB市场格局 2025

17、年国内EPB市场规模有望达到220亿元。我们测算,2025年国内EPB市场规模将达到220亿元。2020-2025年CAGR约10%。在市场份额方面,海外供应商仍占据显著优势,据高工智能汽车数据,2021年国内EPB市场CR3高达66.4%;伯特利在自主供应商中份额最大,为8.3%。我们认为,自主供应商在EPB技术上与海外供应商差距较小,目前量产订单逐步提升,市场份额有望进一步提高。假设自主EPB市占率在2025年达到30%,则自主供应商对应的市场规模为66亿元。图:国内EPB市场规模测算(亿元)0500200022E2023E

18、2024E2025E采埃孚, 28.7%大陆, 28.2%ADVICS, 9.5%伯特利, 8.3%日立安斯泰莫, 5.2%万都, 5.0%比亚迪, 4.2%现代摩比斯, 3.4%亚太股份, 2.8%万向, 1.0%2.2、线控行车制动的两条路径:EHB和EMB24图:传统压力制动方式 行车制动技术的发展,按照力的传递方式不同,可以划分为以下三个阶段:第一阶段是机械制动,制动能量完全由人体来提供。第二个阶段是压力制动,包含液压制动和气压制动,借助相关的助力器(例如:真空助力器)装置,通过制动液或者气体传递制动压力。第三个阶段是线控制动,将原有的制动踏板用一个模拟发生器替代,用以接受驾驶员的制动

19、意图,产生、传递制动信号给控制和执行机构,并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。线控制动又包括电子液压制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)。,ind4汽车人,国海证券研究所制动踏板+真空助力器+主缸+制动器,ESP独立图:线控制动方式制动踏板+电子助力器+主缸+制动器,ESP与电子助力器集成制动踏板+电子助力器+主缸+制动器,ESP独立制动踏板+控制器+电驱制动器,无ESP电子液压制动EHB电子机械制动EMBOne-BoxTwo-Box线控制动2.2.1、EHB:智能电动汽车发展中的必然产物25图:EHB原理图图:EHB优缺点 由于缺少内燃机作为真空源,新能源汽车制动系统的主流方案有两个

20、:1.增加电子真空泵来产生真空,但电子真空泵只能提供有限的真空度,且寿命较短,工作时噪音大。2.采用电动助力(类似于电动助力转向EPS),使用电机驱动液压泵。 EHB工作原理:在原有传统液压制动基础上发展而来,系统采用制动踏板传感器,用于给ECU输入踏板位置信号,ECU通过传感器信号判断驾驶员的制动意图,并通过电机驱动液压泵进行制动。当电子系统发生故障时,备用阀打开,EHB系统变成传统的液压系统进行制动。ind4汽车人,弗戈工业,国海证券研究所1.不受真空度的限制,所以不会因为海拔高度升高而制动变硬的情况;2.踏板感可调,可以根据主机厂踏板感DNA调节出对应的踏板感觉;3.主动响应较快、对于A

21、CC/AEB工况的适应性更强;4.具有很好的制动冗余(Two-Box)满足L3制动驾驶的5.能量回收优于ESP Hev方案需求6.噪音较电子真空泵小1.以液压为制动能量源,液压的产生和电控化相对来说比较困难,不容易做到和其他电控系统的整合2.液压系统的重量对轻量化不利EHBECUM制动器备用阀液压泵制动踏板传感器2.2.1、EHB:两种技术方案One-Box和Two-Box26图:Two-Box产品方案原理 EHB可以分为One-Box和Two-Box两种技术方案。Two-Box方案仅将传统真空助力器换成了电子助力器,主缸部分与传统真空助力器完全一样,传递到主缸输入推杆上的力是驾驶员输入力和电

22、机助力之和,决定助力器助力比大小的阀座与传统真空助力器在结构及原理上也基本相同。One-Box方案则将ESP与电子助力器集成为一个模块,踏板和制动系统解耦,提供的制动力全部通过软件调校的电机输出,没有叠加驾驶员提供的制动力。,国海证券研究所图:One-Box产品方案原理前后制动器制动踏板智能驾驶能量回收One Box前后制动器制动踏板电子助力器电子稳定控制智能驾驶能量回收2.2.1、EHB:One-Box高集成度优势显著,为当前技术发展主流27 One-Box方案集成度更高,是当前的主流趋势。Two-Box方案中电子助力器与ESP/ABS独立,集成度较低,价格更高。而One-Box方案中电子助

23、力器与ESP/ABS集成,但复杂度高且存在安全隐患,需要增加RBU(Redundant Brake Unit)以满足冗余要求。但由于One-Box集成度高,空间占用小,重量轻,成本较低,能量回收效率高,已成为当前的主要发展趋势,预计未来5年将占据更高市场份额。ind4汽车人,盖世汽车,国海证券研究所One-BoxTwo-Box定义整体式:EHB集成了ABS/ESP分立式:EHB与ABS/ESP独立结构1个ECU 1个制动单元(ECU中集成了ESP等功能)2个ECU 2个制动单元(需要协调EHB ECU与ESP ECU)成本集成度高,成本相对低集成度低,成本相对高复杂度与安全性高,需要改造踏板(

24、踏板解耦),踏板仅用于输入信号,不作用于主缸,故踏板感受需要软件调校,可能会有安全隐患低,不需要改造踏板,驾驶员能直观地感受制动系统的变化,并可由ABS回馈力感受刹车片的衰退等,能减少安全隐患能量回收回收效率很高,回馈制动减速度最高达0.3g-0.5g回收效率一般,回馈制动减速度最高在0.3g以下自动驾驶搭配RBU满足自动驾驶对冗余的要求本身满足自动驾驶对冗余的要求表:One-Box和Two-Box产品方案比较28厂商产品名称产品类型量产时间配套情况博世i-boosterTwo-Box2013年保时捷918、上汽大众新能源产品、通用Volt、特斯拉全系、荣威Marvel X、荣威Ei5、理想O

25、NE、领克01/03 PHEV、蔚来全系、小鹏P7/G3等IPBOne-Box2020年比亚迪汉、凯迪拉克XT4大陆MKC1One-Box2016年阿尔法罗密欧Giulia、奥迪e-tron、宝马X5EBBTwo-Box采埃孚IBCOne-Box2018年通用K2XX平台舍弗勒SPACE DRIVEOne-Box2018年大众、保时捷伯特利WCBSOne-Box2021年奇瑞、吉利等自主车企,涵盖纯电轿车、纯电SUV、燃油SUV、燃油越野SUV汇众汽车E-booster2020年北汽新能源、比亚迪拿森电子N-boosterTwo-Box2018年北汽新能源、比亚迪、长安、长城、百度英创汇智E-

26、boosterTwo-Box2019年江淮-百度Apollo自动驾驶同驭汽车EHBOne-Box-拓普集团IBSTwo-Box-IBS-PROOne-Box-亚太股份ESC+IBSTwo-Box-奇瑞新能源IEHBOne-Box-盖世汽车,伯特利官方公众号,国海证券研究所2.2.1、EHB:国际Tier1 暂时领先,自主供应商加速追赶图:各厂家线控制动产品信息汇总 自主供应商One-Box产品研发进度较快。伯特利是国内首家量产One-Box的自主供应商,第一款产品WCBS已于2021年6月初正式量产;拿森电子已布局多款线控底盘核心产品,目前已与北汽新能源、比亚迪、长安、长城、百度等多家主流整车

27、厂和自动驾驶公司达成合作,配套开发项目30余项;拓普集团也正在开发线控制动产品。1.EMB反应时间远小于EHB,安全优势突出;2.无液压系统,无泄露风险,有利于实现轻量化;3.无需助力器,有利于空间布置;4.ABS模式下无回弹震动,可以消除噪音;5.能量回收效率更高.1.无备份系统,对可靠性要求高;2.因轮毂体积限制电机功率,制动力不足;3.工作环境恶劣:高温、振动;4.需针对底盘开发响应系统。2.2.2、EMB:技术更先进,但量产难度大29图:EMB原理图 EMB将传统制动系统中的液压装置(包括主缸、液压管路、助力装置等)用电子机械系统替代,液压盘和鼓式制动器的调节器也使用电机驱动装置取代,

28、每个车轮均有各自的车辆制动模块。ECU需要根据制动踏板传感器信号以及车速等车辆状态信号来驱动和控制执行机构电机产生所需的制动力。EMB相较于EHB有诸多优点,但缺少备用制动系统,且技术难度较大,目前还处于研究阶段,未有大规模量产产品。ind4汽车人,国海证券研究所图:EMB优缺点制动踏板传感器EMBECUMMMM车轮制动模块2.2.2、EMB:国际Tier 1全面布局,长城将于2023年率先实现量产30图:长城EMB 布雷博(Brembo)、大陆、西门子、博世等国际Tier 1均在研发布局EMB。其中,布雷博推出了BRAKE-BY-WIRE(BBW)方案,独特之处在于其创新的EMB/EHB混合

29、架构,前轮采用EHB而后轮采用EMB,使其兼具二者优势,技术领先之余又保证了制动冗余的安全性要求。 长城将于2023年量产EMB。2021年4月21日上海车展上,长城旗下精工汽车发布了自主研发的EMB制动系统,该产品将于2023年实现量产。微博图:Brembo的BBW系统2.2.3、线控行车制动在ADAS中发挥重要作用31智能网联汽车先进驾驶辅助系统关键技术,国海证券研究所 线控行车制动在ADAS中发挥重要作用。以自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)为例,在汽车行驶过程中,通过安装在汽车前部的车距传感器持续扫描汽车前方道路,同时轮速传感器采集车速信号;当

30、前汽车与前方车辆之间的距离小于或大于安全车距时,ACC控制单元通过与制动系统、发动机控制系统协调动作,改变制动力矩和发动机输出功率,对汽车行驶速度进行控制,以使当前汽车与前方车辆始终保持安全车距行驶,避免追尾事故发生,同时提高通行效率。图: ACC自适应巡航系统工作示意图图:电动车ACC自适应巡航系统原理图加速度与转矩控制转矩分配控制驱动系统协调控制制动系统协调控制雷达信号车速和加速度传感器信号期望电动机驱动转矩期望电动机制动转矩期望液压制动转矩驱动系统协调控制电动机驱动转矩指令驱动系统协调控制液压制动转矩指令电动机制动转矩指令线控制动期望转矩2.2.3、线控行车制动正在快速渗透,市场提升空间

31、广阔32工信部,佐思汽研,EV世纪,国海证券研究所 线控行车制动产品加速普及,造车新势力和传统主机厂的新能源车型均开始逐步应用。博世i-booster系列产品是目前应用最广泛的线控行车制动产品,比亚迪汉成为国内首款搭载博世IPB的量产新能源车型,此外部分传统燃油车也开始应用线控制动。表:搭载了线控制动系统的部分车型品牌车型线控制动供应商比亚迪汉IPB博世特斯拉Model Y、Model 3i-booster博世蔚来2020款蔚来EC6、2018款ES8i-booster 2.0博世2019款ES6i-booster博世小鹏2020款小鹏P7i-booster 2.0博世理想ONEi-boost

32、er 2.0博世奇瑞瑞虎8WCBS伯特利哪吒汽车2021款哪吒U ProC-booster联创电子北汽新能源2019款EC3N-booster拿森2.2.3、线控行车制动正在快速渗透,市场提升空间广阔33Wind,中汽协,乘联会,盖世汽车,国海证券研究所 我们预计,随着自主供应商EHB产品的成熟,线控行车制动产品将加速放量。预计2025年线控行车制动在新能源/燃油乘用车中渗透率分别达30%/16%,以单车价值量2300元来计算,对应市场规模将达到129亿元,2021-2025年CAGR达87%。表:国内线控行车制动市场规模测算20212022E2023E2024E2025E市场规模(亿元)11

33、 24 44 82 129 yoy122%86%87%57%单价(元)23002300230023002300新能源乘用车销量(万辆)3325407309201100渗透率3%6%10%20%30%新能源汽车对应规模(亿元)2 7 17 42 76 燃油乘用车销量(万辆)1816 1760 1685 1567 1437 渗透率2%4%7%11%16%燃油汽车对应规模(亿元)8 16 27 40 53 3403线控转向:高级别自动驾驶的基石,广阔的蓝海市场 3.1 占用空间更小、安全性更高的线控转向系统将成为趋势 3.2 发展初期格局未定,2025年市场规模有望达89亿元3.1、占用空间更小、安

34、全性更高的SBW成未来趋势35 常见的汽车转向系统一般由转向管柱、中间轴和转向机构组成,驾驶员通过转动方向盘带动转向管柱旋转,并通过一系列复杂的机械传动最终将驾驶员的转向意图送达两个前轮从而实现汽车转向。华域汽车官方公众号图:转向系统在汽车中的位置及结构36 汽 车 转 向 系 统 经 历 了 机 械 转 向 系 统 ( MS ) 、 机 械 液 压 助 力 转 向 系 统 ( HPS ) 、 电 子 液 压 助 力 转 向 系 统(EHPS)、电子助力转向系统(EPS)到线控转向系统(SBW)的发展,电动化程度越来越高。 目前,EPS仍为主流,但占用空间更小、安全性更高的SBW将成为未来趋势

35、。类别结构组成主要特点优点/缺点机械转向系统(MS)转向操纵机构、转向器、转向器传动机构纯人力驱动,通过将人力放大、变向等操纵轮胎转向结构简单、造价低廉,但操作费力、稳定性、精确性无法保障机械液压助力转向系统(HPS)液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等结合驾驶员体力和发动机动力为转向能源,放大驾驶员传递的力安全性高、成本低廉、转向动力足,但能耗高,维护成本高电子液压助力转向系统(EHPS)储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器转向油泵由电动机驱动,并加装电控系统能耗低、反应灵敏,但稳定性不如机械液压,且维护成本高电子助力转向系统(EPS)扭矩传感器、车速传

36、感器、电动机、减速机构、电子控制单元通过电子控制电机产生辅助动力,实现转向结构精简、重量小、占用空间少,但辅助力度有限、成本较高线控转向系统(SBW)转向盘模块、前轮转向模块、主控制器、自动防故障系统取消转向盘占用空间少、安全性高,但需要功率力反馈电机和转向电机表:汽车转向系统发展3.1、占用空间更小、安全性更高的SBW成未来趋势3.1、占用空间更小、安全性更高的SBW成未来趋势37 EPS工作原理:方向盘转动时,扭矩传感器将检测到的方向盘上的扭矩信号和转向信号传递给ECU,ECU根据信号决定电机的助力电流,最后助力电流通过ECU内部的电机驱动电路对电机实行扭矩控制。 SBW工作原理:用扭矩传

37、感器和转向角传感器检测驾驶员的转向数据,然后通过数据总线将信号传递给车上的ECU,ECU再将转向指令发送至转向电动机,从而控制车轮转向。图:EPS示意图图:SBW示意图38华域汽车官方公众号,国海证券研究所成本控制底盘设计灵活化驾驶感可调节行车安全占用空间节省通过将转向机与转向管柱机械断开,使用机电执行器代替传统的机械控制,大幅减少了机械工程方面的设计变量以及开发工作,从而有效降低了前期研发成本和产品生命周期中的零部件管理成本。由于取消了中间轴,底盘布置不再受其影响从而更具灵活性,可随意匹配多个车身(如轿车、SUV,甚至运输车辆),成为实现底盘设计平台化的一大要素;同时,这一改变对汽车座舱内部

38、来说也是革命性的设计机遇。从此,无论左舵右舵,甚至是游戏方向盘,都可因此实现。系统可根据实时需求和驾驶员驾驶行为偏好自动调节方向盘传动比。如减少方向盘转动圈数(实际感受为“方向盘变轻”)实现豪华车驾控感受,或增加方向盘转动圈数(实际感受为“方向盘变沉”)实现运动驾控,帮助驾驶员体验不同驾控乐趣。即使遇到突发情况车辆判断刹车距离不足时,这套系统也可通过加速扩展车轮角度支持突然的规避转向,配合汽车ABS车轮防抱死系统实现紧急避让,将车辆驶出危险地带。让行车更稳定,驾驶更安全。由于取消了中间轴,该系统还支持方向盘大范围伸缩,以便在车辆自动驾驶状态或静止时为驾驶员提供更大更自由的座舱空间。 相比EPS

39、,SBW的最大差异点在于方向盘和执行机构间不再有机械连接,在成本控制、底盘设计灵活性、驾驶感可调节、行车安全、占用空间上均有明显优势。表:SBW的优势3.1、占用空间更小、安全性更高的SBW成未来趋势3.2、国标解除对线控转向的限制,推动线控转向渗透率快速提升39中汽中心,国海证券研究所 SBW较EPS更为先进,能够满足更高级别自动驾驶需求,但是发展较慢,我们认为主要原因有四:1)旧国标不支持线控转向系统;2)L3级别自动驾驶具体定义不清晰,EPS能够基本满足当前阶段的汽车智能化需求;3)由于在紧急情况下需要机械连接作为安全冗余,致一定的成本增加;4)需要解决如何模拟路感以平衡舒适性和操控性之

40、间的矛盾,这需要复杂的算法来实现。 国标解除对线控转向的限制。2022年1月,中国的转向标准GB 17675-2021将不再限制全动力转向(仅依赖外部能源作为转向能源的转向系统,线控转向属于全动力转向),允许转向系统方向盘和车轮物理解耦,这意味着对线控转向解除标准上的限制。目前,中汽研标准所和集度、蔚来、吉利三家主机厂组成标准小组,共同推动中国线控转向行业标准的制定。图:国标变更对线控转向的限制3.2、2025年国内线控转向市场规模有望达89亿元40Wind,盖世汽车,中汽协,乘联会,国海证券研究所 我们认为,随着国标的修订,SBW的需求量将伴随高级别自动驾驶的快速渗透而提升。我们预计2025

41、年国内新能源乘用车SBW渗透率达15%,燃油乘用车SBW渗透率达4%,以单车价值量4000元来计算,对应市场规模为89亿元,2021-2025年CAGR达186%。表:国内线控转向市场规模测算20212022E2023E2024E2025E市场规模(亿元)1 14 28 56 89 yoy918%108%98%60%单价(元)40004000400040004000新能源乘用车销量(万辆)3325407309201100渗透率1%3%5%10%15%新能源汽车对应规模(亿元)1 6 15 37 66 燃油乘用车销量(万辆)1816 1760 1685 1567 1437 渗透率0%1%2%3%

42、4%燃油汽车对应规模(亿元)0 7 13 19 23 3.2、SBW尚未实现规模量产,国内外供应商全力布局41 2014年Kayaba的DAS是最早量产的SBW产品,搭载于英菲尼迪部分车型上,预计于2022年量产的丰田bZ4X车型也将搭载捷太格特的具有可变转向比的SBW产品。舍弗勒、万都预计于2022年量产自家SBW产品,博世则计划于2024年实现量产。国内企业中,长城精工、联创电子、拓普集团等正在研发线控转向系统。长城旗下精工汽车研发的线控底盘中搭载了首个支持L4+自动驾驶的SBW系统,并计划在2023年量产;联创电子通过产学研合作推出了功能样机;耐世特2017年发布的Quiet Wheel

43、已初步采用了SBW技术;浙江世宝SBW技术已立项,正在研发。牛车网,一汽丰田官方微博图:搭载线控转向的英菲尼迪Q50L图:丰田bZ4X线控转向系统4204线控悬架:汽车高端化+应用下沉,2025年规模将达350亿元 4.1 线控悬架顺应汽车高端智能化发展,空气悬架是主流 4.2 自主供应商快速追赶,已成功实现客户配套 4.3 线控悬架配套应用逐步下沉,2025年市场规模将达350亿元4.1、汽车悬架以【弹性元件+导向机构+减振器】为主要构成43 汽车悬架(亦称悬挂),是连接车轮与车身的机构,对车身起支撑和减振的作用。工作原理:传递作用在车轮和车架之间的力,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击

44、力,衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。 典型的悬架系统结构主要包括弹性元件、导向机构和减振器等部分。弹性元件是储能元件,用来直接支撑车体,起缓冲作用,形式上主要有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等。减振器是耗能元件,对弹簧起到阻尼的作用,抑制弹簧来回摆动,从而起到减振作用,提高乘坐舒适性。图:悬架位置示意图图:悬架结构图4.1、线控悬架:半主动式悬架 + 主动式悬架44 悬架可以分为被动式悬架、半主动式悬架和主动式悬架,其中半主动式悬架及主动式悬架均属于线控悬架(电控悬架)。线控悬架系统能够根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号,由ECU控制悬架执行机构,使悬架系统的

45、刚度、减振器阻尼力及车身高度等参数相应改变,从而使汽车具有良好的乘坐舒适性、操纵稳定性和通过性。线控悬架系统的最大优点是能够根据不同路况和行驶状态做出反应,使汽车具有更好的驾乘体验,且由电信号控制而更加智能。ATC汽车技术平台,国海证券研究所图:线控悬架的工作原理图:悬架的分类悬架阻尼控制刚度控制被动式悬架主动式悬架液压悬架空气悬架线控悬架半主动式悬架控制方式常见技术原理阻尼控制CDC减振器MRD减振器以CDC为例:控制器向CDC减振器的电磁阀发送电信号,驱动电磁阀里的阀芯做上、下移动,上下移动过程中阀体的节流面积发生改变,因此,实现了阻尼力的改变;电信号的量值根据控制算法来确定。刚度控制空气

46、弹簧以空气弹簧为例:在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物,使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍,利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。由于原理上的根本不同,空气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点:速度相对缓慢、动态力变化不大(一般在1:1.2以内)、容易控制。4.1、半主动式悬架:阻尼控制 + 刚度控制45 半主动式悬架技术主要分为阻尼控制、刚度控制两大类。连续阻尼控制减振器(CDC)和磁流体变阻尼控制减振器(MRD)属于阻尼控制,替代了原来的减振器;空气弹簧属于刚度控制,替代了原先螺旋弹簧。,国海证券研究所表:两种半主动式悬架悬架控制方式技术原理具体

47、车型空气悬架用空气压缩机形成压缩空气,并将压缩空气送给弹簧和减震器的空气室中,以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器,按车高传感器的输出信号,微机判断出车辆高度,再控制压缩机和排气阀,使弹簧压缩或伸长,从而控制车辆高度。在减振器内设有电动机,电动机受微机的信号控制。利用电动机可以改变通气孔的大小,从而改变了衰减力的大小。蔚来 ET7小鹏G9极氪 001红旗H9液压悬架电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等,利用液压部件主动地控制汽车的振动。雪铁龙 天逸 C5 AIRCROSS奔驰GLE奔驰S654.1、主动式悬架:空气悬架 + 液压悬架46 主动式悬架技术一般可实现

48、刚度、阻尼同时可调,常见的是液压悬架和空气悬架。表:两种最常见的主动式悬架悬架控制技术4.1、空气悬架:响应更快,舒适性更高47 空气悬架响应更快、舒适性更高,广泛应用于豪华品牌车型上。空气悬架是由供气系统提供压缩空气并将压缩空气送到弹簧和减振器的空气室中,以此改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近都有高度和车身加速度传感器,通过传感器的信号控制压缩机和排气阀,使弹簧压缩或伸长,以此起到调节减振的效果。图:空气悬架系统组成(以保隆科技的电控空气悬架为例为例)4.2、自主供应商快速追赶,已成功实现客户配套48公司官网,各公司公告,wind,国海证券研究所表:当前主要的线控悬架供应商厂商主要产品配套客

49、户/车型威巴克主要是汽车减震系统产品,包括底盘系统、发动机系统、传动系统和悬挂系统的金属橡胶减震支撑、衬套、阻尼器和空气悬挂奔驰、沃尔沃、宝马5系和7系等AMK电机电池控制系统、驾驶辅助和底盘电子控制系统供应商特斯拉、宝马、奔驰等Continental业务涵盖制动系统、动力总成及底盘的系统和零部件、仪表、信息娱乐系统、汽车电子、轮胎及工业橡胶制品。蔚来等中鼎股份空气悬挂系统、空气供给单元总成产品 、 核心部件总成东风、蔚来等保隆科技空气弹簧等零部件蔚来ET7等天润工业曲轴、连杆、铸锻件(毛坯及成品)、空气悬架等主要是重卡拓普集团空气悬架、轻量化底盘等- 国 外 Tier1 线 控 悬 架 布

50、局 早 , 研 发 底 蕴 深 , 且 已 有 量 产 经 验 和 配 套 用 户 。 德 国 威 巴 克 公 司 、 AMK 公 司 和Continental公司是线控悬架领域全球前三。自主供应商目前大多集中于线控悬架的零部件供应。中鼎股份收购AMK部分业务后,提升了汽车电子领域的技术水平,初步具备空气悬架总成的量产能力,目前已获得东风和蔚来的订单;保隆科技则主要供应减振器和空气弹簧,已有配套客户;天润工业和拓普集团尚未有乘用车配套车型。我们预计,由于自主供应商技术快速追赶、响应速度较国外Tier 1更快,且更加符合自主品牌主机厂降成本的需要,自主供应商有望加速国产替代。4.3、自上而下渗透

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