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汽車線控底盤行業深度研究:智駕驅動,自主崛起

(報告出品方/作者:華西證券,崔琰)

1。引言

電動智慧變革是中國汽車產業鏈彎道超車的歷史性機遇。我們堅定看好電動智慧變革 造就自主零部件供應商做大做強的歷史性機遇,傳統燃油車時代歐美日整車廠佔據主導地 位,誕生博世、電裝、採埃孚、麥格納、愛信精機、大陸等歐美日零部件巨頭,而在智慧 電動車時代,中國車企有望實現彎道超車,帶動產業鏈共同成長,疊加中國速度和價效比 優勢,必將誕生領先全球的自主零部件巨頭。 電動智慧變革驅動汽車底盤線控化升級。傳統燃油車的底盤系統由驅動、傳動、轉向、 制動四部分組成,機械、液壓零部件繁多,結構複雜,無法滿足高階自動駕駛對車輛操控 性和主動安全的需求;透過線束傳輸訊號+電機直接驅動能實現對執行機構高效、精準的 控制,底盤子系統的電動智慧升級驅動線控驅動、線控懸架、線控轉向、線控制動等線控 系統的成長。伴隨整車電子電氣架構的整合化升級,對於底盤系統整合化的要求越來越高, 底盤域控制器將作為整車“小腦”,進行多執行系統的協同控制,底盤也將由子系統線控 化向整個底盤全線控進化,線控底盤系統標準化、模組化,底盤運算控制整合化、協同化 將成為重要發展趨勢。

技術升級驅動線控底盤國產替代加速。過去高安全等級+高安全壁壘使得底盤系統尤 其是制動和轉向系統的競爭格局非常穩固,博世、大陸、採埃孚天合等佔據絕對壟斷地位, 自主供應商由於起步較晚,效能、成本和外資差距較大,無法實現從 0 到 1 的突破。而隨 著底盤線控化升級,自主供應商借助變革機遇奮起直追,疊加博世缺芯助推,國產替代尤 為可期,其中線控制動、線控懸架國產替代正在加速。大賽道+好格局,必將誕生大公司! 研究框架:本報告著力於研究電動智慧增量部件之線控底盤大賽道,基於全球視角, 研究線控底盤整體及各子系統的發展趨勢及現狀,以及未來 3-5 年內的核心增長點,我們 判斷線控制動、轉向為最核心增長點,並圍繞這兩個賽道分析技術發展路徑、產業進展及 各公司佈局,把握最新趨勢,探尋投資機會。

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2。線控底盤:千億市場規模 高階智駕必備

線控底盤是自動駕駛執行端的重要部件,是中短期最具落地前景的智慧駕駛子賽道。 伴隨整車電動化、智慧化程度的加深,對底盤智慧化程度、響應速度、控制精度的需求不 斷提升,線控底盤能夠實現對整車動力輸出的主動控制,是實現高階智慧駕駛的基礎、集 中式電子電氣架構的必經之路,將迎來歷史性發展機遇。 線控制動、線控轉向是未來發展重心。線控底盤以底盤電動化為基礎,包括線控制動、 線控轉向、線控懸架、線控油門/驅動、線控換擋等五大子系統,其中線控制動、線控轉向 是中短期內最具發展前景及國產替代可能的兩大賽道。隨著汽車電子技術的快速發展,底 盤運算控制呈現整合化、協同化的發展趨勢,底盤域控也將成為發展重心。功能升級+滲 透率提升下,有望推動線控底盤量價齊升。我們預計 2025 年全球線控底盤五大系統合計 市場規模有望達 1,757 億元,2021-2025 CAGR +36%,其中線控制動、線控轉向市場規 模分別為 488/137 億元,2021-2025 CAGR +51%/ +174%。

2.1.驅動力:高階自動駕駛&整合化造車

驅動因素一之自動駕駛:高階自動駕駛要求實現主動動力輸出,驅動線控技術加速落 地。傳統底盤系統中,轉向、制動等控制指令由駕駛員發出,液壓/電動等機械連線裝置負 責傳導及輔助駕駛員完成執行動作;而線控底盤取消機械、液壓、氣壓等輔助裝置,採用 電訊號傳遞資訊完成制動、轉向燈執行動作,能夠 1)透過感測器感知駕駛意圖及行車狀 況,實現對整車動力輸出的主動控制;2)具備響應速度快和控制精度高的特點,能夠滿 足自動駕駛對實時響應的需要。 因此,線控底盤技術的引入是為了順應高階自動駕駛的需要,實現汽車底盤的電動化、 智慧化,包括線控制動技術、線控轉向技術、線控懸架技術、線控油門/驅動技術等四大線 控技術。

底盤域控制器是整車“小腦”,是實現線控底盤運算整合化的必要構件。底盤域控 制器是包括域

主控

硬體、作業系統、演算法和應用軟體等組成的整個系統的統稱,是一個大的運算平臺,在“中央整合+域控制器”架構下,底盤域控制器將作為汽車“小腦”, 承擔:1)接受上層感知層和決策層的指令;2)建立統一的車輛動力學機率模型,

現多執行系統的最佳化協同控制;3)將上層決策指令傳遞給各線控底盤子系統 ECU, 實現動力控制。底盤域控能夠實現底盤感測系統整合與訊號融合,最佳化整車功能安全 等級與駕乘體驗,是實現線控底盤運算整合化的必要構件。目前,主機廠將更多精力 放在“大腦”(智慧駕駛域控制器)上,而開發流程較為複雜、調校週期較長的“小腦” (底盤域控制器)更多交由第三方供應商協作完成。

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驅動因素二之電子電氣架構升級:整合式電子電氣架構加速線控底盤技術應用。 分散式架構下,制動、轉向、驅動為獨立子系統,由單獨的 ECU分別控制,由於底盤 運動執行訊號來自駕駛員,各子系統協同需求較低,EPS、ABS、ESP、線控驅動等 子系統在分散式 EEA 架構下可獨立應用。隨著整車智慧化程度的提升,分散式架構存 在各子系統難協同、網路結構複雜、軟硬體耦合關係強、無法統一 OTA 升級等問題。 線控底盤融合各子系統及底盤域控,能有效解決上述問題,實現底盤運動控制運算的 整合化、協同化,有望受益電子電氣架構升級實現加速落地。

驅動因素三之整合化造車:遠期來看,整合化造車要求上下解耦,線控底盤技術 是必要技術。展望未來,滑板底盤是整合化造車的集大成者,使得整車製造實現上下 裝結構獨立、分體開發,從而有效縮短研發週期、降低造車門檻,有望成為汽車底盤 的終極形態。從結構上看,滑板底盤整合底盤所有子模組,是獨立於上車體的模組化 產品,需要實現機電一體化和控制集中化。滑板底盤上下解耦的核心需求要求在執行 層面做到自主動力輸出,有望作為終極指引,推動線控技術的開發和應用。

2.2.系統構成:線控制動和線控轉向為核心

歷史發展:汽車底盤從機械化—電控化—線控化演變,線控底盤在電動化基礎上發展 而來。1980 年以前,汽車底盤以機械、液壓助力為主;1980 年以後,伴隨線控油門、電 控空氣懸架的量產,汽車底盤逐步向電控化發展;2000 年以來,隨著電機技術的進步, 以EPS、電動泵、ESP等電子電氣元件為代表的電動底盤部件得到了快速應用和發展,底 盤持續由機械向電動轉變;2013 年,隨著博世 Two Box 線控制動產品(i-Booster)的量 產,線控制動迎來里程碑式突破,LDW、LKA、APA、AEB 等自動輔助駕駛系統也順應整 車智慧化程度提升實現快速增長,底盤電控化程序實現更進一步。 發展趨勢:線控制動和線控轉向是當下最具成長性的細分賽道。線控制動、轉向技術 壁壘最高,量產時間較晚,格局未定,存在廣闊國產替代空間。

1)線控制動:新能源汽車市場爆發促進線控

制動

加速滲透,2020/2021 年滲透率約 6%/10%,處於大規模放量初期,未來 2-3 年內增速較高; 2)線控轉向:是高階自動駕駛概念下必備技術,壁壘高,單車價值大,目前有少量 車型實現量產,隨著自動駕駛的發展和線控轉向行業標準的制定,預計 2-3 年間 有望實現量產落地; 3)線控懸架:技術應用較早,但由於價格高昂,目前主要應用於高階車型,滲透率 較低;未來伴隨消費升級、國產打破空氣懸架技術壟斷,推動產品價格進一步

探,空氣懸架滲透率有望加速提升。 4)線控驅動:技術壁壘較低,應用成熟,我們預計目前滲透率已接近 100%,未來 規模和格局將保持相對

穩定

狀態。

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2.2.1.線控制動:電動智慧促進需求爆發 One Box 為主流趨勢

線控制動驅動力:線控制動能夠解決電動車真空助力缺失問題和實現能量回收;並實 現快速制動響應,滿足自動駕駛需求,電動化和智慧化雙重驅動滲透率提升。目前主流的 行車制動系統為融入了 ABS/ESC 的電子控制制動系統,當踏下制動踏板後,真空助力器 放大作用力,推動主缸活塞釋放制動液,再由 ABS/ESC 模組計算、分配製動力,最後制 動液推動卡鉗內活塞使制動塊夾緊制動盤,完成制動。由於自動駕駛在執行層要求更短的 制動響應速度(300ms→120ms),而且新能源汽車無發動機產生真空助力,提升能量回 收效率需要實現踏板解耦,現有制動系統無法滿足新能源與自動駕駛汽車的需求,而線控 制動能夠同時解決上述的問題。 線控制動技術路線:EHB vs EMB:EHB 成本更低、技術更成熟,為未來 3-5年內主 要發展路徑。線控制動系統主要分為電子液壓制動系統 EHB 和電子機械制動系統 EMB。

EMB 由於技術成熟度較低且成本較高,目前難以得到廣泛運用。EHB 中由電機取代真空 助力器,直接推動主缸活塞實現制動,既解決新能源汽車中真空助力的問題,又提高了制 動響應速度,是現在主流的線控制動方案。 EHB:One Box vs Two Box:One Box 方案成本更低、質量更輕,逐漸成為主流趨 勢。EHB 分為整合式的 One Box 方案與分立式的 Two Box 方案,One Box 方案由於將 ESP 整合在 EHB 中,只保留 ESP 軟體而省略掉 ESP 的硬體(電機、控制器、ECU),單 車成本更低;且其能量回收時制動減速度更高,制動體驗好,逐漸成為當前主流發展趨勢。 線控制動市場規模:量產規模擴大帶動產品價格下降,2025 年全球市場規模有望達 488 億元。隨著 5 年內 EHB 量產規模的擴大,單車價值有望降低至 1,500 元/套,線控制 動滲透率有望迎來爆發,帶動市場規模顯著增長。

1) 2021

全球線控制動滲透率為 8。4%,我們預計 2025

全球新能源乘用車滲透率達 50%,新能源/燃油車 EHB 滲透率分別為 80%/15%,EHB 綜合滲透

約 48%,則 2025 年全球 EHB 乘用車市場規模將從 2021 年的 94 億元上升至 488 億元,2021- 2025 CAGR 為 51%;預計 2030 年全球新能源乘用車滲透率達 70%,EHB 綜合滲透 率約 72%,則 2030 年全球 EHB 乘用車市場規模為 798 億元,2021-2030 CAGR 為 27%。 2) 2021 年中國線控制動滲透率為 10。3%,我們預計 2025 年中國新能源

用車滲透率達 65%,EHB 綜合滲透率約 57%,則 2025 年中國 EHB 乘用車市場規模將從 2021 年 的 44 億元上升至 233 億元,2021-2025 CAGR 為 51%;預計 2030 年中國新能源乘 用車滲透率達 90%,EHB 綜合滲透率約 84%,則 2030 年中國 EHB 乘用車市場規模 為 302 億元,2021-2030 CAGR 為 24%。

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遠期趨勢:L4+自動駕駛推動下,EMB、輪轂電機是長期技術發展方向。根據產業內 技術規劃,預計到 2025 年,滿足 L3 自動駕駛安全需求的 One Box、Two Box EHB 產品 將實現批次應用,狀態估計、感測等部分演算法將整合到域控,EMB 完成樣機研製;到 2030 年,滿足 L4 自動駕駛冗餘需求的 EHB、EMB 將實現批次應用,輪轂電機小規模裝 載;2030 年以後,輪轂電機方案有望在 L5 自動駕駛的推動下得到普及。

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2.2.2.線控轉向:高階智駕加速落地 轉向新標準掃清政策障礙

轉向系統發展趨勢:動力助力轉向技術成熟,線控轉向是必然發展趨勢。乘用車轉向 系統已基本完成從機械式轉向系統(MS)、液壓助力轉向系統(EHPS)向電動助力轉向 系統(EPS)的轉型,目前,乘用車轉向系統以 EPS 為主,滲透率已超過 95%。智慧駕

催化下,線控轉向技術是未來的發展重心。 線控轉向驅動力:轉向新標準掃清政策障礙,高階自動駕駛推動技術發展,線控轉向 有望加速落地。 1) 智慧駕駛驅動:EPS 等動力助力轉向系統的轉向訊號來自於駕駛員,需要藉助機 械傳導實現助力,無法支援 L3+以上自動駕駛;線控轉向由 ECU接受方向盤轉矩 訊號,綜合車輛速度、加速度等路況資訊進行分析並控制電動機產生轉向動力, 訊號來源為軟體演算法,能夠實現轉向執行動作與駕駛員操作的解耦,滿足高階自 動

駕駛

的需求,是實現自動駕駛的必需部件。 2) 政策障礙掃除:2022 年 1 月 1 日,中國轉向標準 GB 17675-2021 正式實施,新 政解除過去政策對轉向系統方向盤和車輪物理解耦的限制,中汽研標準所與集度、 蔚來、吉利等OEM將共同推動制定中國線控轉向的行業標準制定,為線控轉向落

掃除政策障礙。

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線控轉向發展趨勢:可靠性與高成本是當前落地的主要障礙,高階智駕驅動下有望實 現規模應用。線控轉向硬體結構與 R-EPS 相似,主要區別在於軟體演算法複雜度大幅提升。 目前,路感模擬、主動轉向控制等核心技術尚不成熟+冗餘備份帶來額外硬體成本,阻礙 線控轉向落地。因此,我們預計短期內“EPS+冗餘”將作為線控轉向的替代品,滿足 L3 及 以下自動駕駛的需要。2025年,伴隨 L3+自動駕駛滲透率提升,線控轉向有望在高階車型 上實現批次應用;2030 年,隨著線控轉向技術成熟度提升、成本下探、高階自動駕駛滲 透率的進一步提升,線控轉向有望得以普及,滲透率進一步提升。

線控轉向市場空間:自動駕駛促進線控轉向滲透率提升,2025/2030 年全球市場規模 約 137/665 億元。目前線控轉向單價較高,約為 5,000-6,000 元 ,量產車型僅英菲尼迪 Q50、Q50L、Q60、全新 QX50 等,2021 年全球/中國滲透率均約為 0。04%。未來,隨著 政策放鬆及智慧駕駛的發展,線控轉向有望從匯入期步入快速成長期。 L3+自動駕駛的實現將使得線控轉向落地,羅蘭貝格曾預計 2025 年 L2、L3、L4 自動 駕駛滲透率約 35%、4%、1%,結合長城、一汽豐田 bZ4X 等車企線控轉向落地計劃,我 們預估 2025年/2030 年全球線控轉向滲透率為 5%/30%,2024年以前單車配套價值 5,000 元,2025 年/2030 年隨規模化量產線控轉向價格下探至 4,000/3,000 元,則 2025 年/2030 年全球線控轉向市場規模為 137/665 億元,2021-2025 CAGR +174%,2021-2030 CAGR +87%。

2.2.3.線控懸架:軍備競賽+消費升級 空氣懸架加速滲透

線控懸架與自動駕駛相關性較低,主要優勢在最佳化駕乘體驗。汽車懸架系統是連線車 身與車輪的結構,對車身起到支撐與減振作用,由減震器、彈簧、導向裝置組成。線控懸 架系統能夠根據車輛狀態、實時路況和駕駛員意圖等訊號,由 ECU 控制懸架執行機構, 改變懸架系統的剛度、阻尼及車身高度等引數,以適應不同的路面和行駛狀況,改善乘坐 舒適性,提高操縱穩定性和車輛透過性。線控懸架執行機構主要包括線控減震器和線控空 氣彈簧。 懸架結構技術趨勢:線控介入,由被動懸架向主動懸架升級。對於懸架系統而言,阻 尼與剛度是最重要的兩個特徵引數,按控制力介入程度,可將懸架系統分為被動懸架、半 主動懸架、主動懸架三類,其中半主動式懸架及主動式懸架均屬於線控懸架: 1)被動懸架:剛度、阻尼均不可變化,純機械結構。 2)半主動懸架:剛度與阻尼其中一項可變。由於改變阻尼更容易,一般體現為可變 阻尼懸架結構。調節過程為反饋調節,不具備前饋調節能力。3)主動懸架:剛度、阻尼以及車身高度均可調節。配備有獨立的執行器,可透過各 類感測器將車輛狀態、行駛工況提供給控制系統,實現對懸架的阻尼、剛度、高度和車身 姿態等狀態引數進行前饋調節和控制。從執行層看,剛度及車身高度控制以線控彈簧(空 氣彈簧)作為執行器,阻尼控制以線控減震器(連續阻尼控制減振器 CDC 或磁流變減振 器 MRD)作為執行器。

線控減震器:CDC 是市場主流,MRC 成本較高。線控減震器主要分為 CDC 減震器 與 MRC 減震器兩種,CDC 減震器透過調節油液流速調節阻尼,技術相對成熟、成本可控; MRC 減震器調節速度由電磁閥開度變化速度決定,響應速度顯著高於 CDC 減震器,但由 於成本較高目前尚未得到普及。 空氣彈簧:調節彈簧剛度、改變車身高度。空氣彈簧是在柔性密封容器中加入壓縮空 氣,利用空氣的可壓縮性實現彈性作用的一種非金屬彈簧,分為囊式和膜式兩種形式。空 氣彈簧具有優良的彈性特性,且可以利用 ECU 接收車輛高度、行駛速度和路況訊號進行 工況判斷,透過自主充放氣實現剛度和高度調節。 空氣懸架:輕量化優勢顯著,與電動車更配適。在汽車主動懸掛系統三大技術路線 (液壓調控懸架系統、空氣懸架系統和電磁感應懸架系統)中,空氣懸掛系統取消掉傳統 的螺旋彈簧,最能滿足電動車底盤輕量化的需求。電動汽車對底盤穩定性要求高,動力電 池主要置放在汽車底盤,空氣懸架可以調節車身高度和懸架軟硬,可以有效提高電池模組 安全性和穩定性。

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空氣懸架驅動力:消費升級+電動智慧催化,空氣懸架滲透率加速提升。空氣懸架能 夠透過調節懸架高度及軟硬度帶來非常優越的駕駛舒適性,但由於成本較高(2021 年外 資廠商空氣懸架單車價值量約 2 萬元,國內廠商約 1。2 萬元),目前主要應用於豪華車、高 端電動車和高階商用車,市場滲透率較低,2021 年國內乘用車滲透率約為 2。7%。

智慧電動化變革的驅動下,自主車企希望把握變革實現品牌向上,打造差異化競爭, 在供應鏈上增加配置,空氣懸架配套車型已經下探到 35 萬元車型(極氪 001 WE 版入門 價 29。9 萬,選裝高效能空氣懸架系統 2。8 萬)。隨著國內廠商打破技術壟斷,推動空氣懸 架系統進入國產化節奏,大幅降低裝配成本,主機廠裝配比例將進一步提升,空氣懸架有 望下探到 25萬元的車型。我們預計全球乘用車空氣懸架滲透率有望在 2025年達到 15%, 單車價值量預計達到 7000 元,對應市場空間約 720 億元,2021-2025 年 CAGR 約 45%; 滲透率有望在 2025 年達到 30%,對應市場空間約 1,329 億元,2021-2025 年 CAGR 約 26%。

競爭格局:外資廠商暫居主導地位,國產替代加速。空氣懸架的核心難點在於空氣彈 簧、空氣供給單元等核心零部件的自主研發和生產。由於國外廠商進入市場早且技術積累 深厚,目前佔據主導地位,主要廠商包括大陸集團、威巴克、AMK(被中鼎股份收購)。 大陸集團橡膠材質製品技術領先,空氣懸架系統採用封閉式結構,空氣供給系統 (CAirS)整合度高且體積小,可以有效延長空懸系統壽命,提升工作效率,降低能耗; 威巴克擁有軸向套筒、正交波紋管及橫軸波紋管等創新技術,大大提升了空懸系統的耐用 性和降噪效能。 保隆、中鼎、孔輝等國內廠商逐漸突破空氣懸架核心技術,由於具備較強價效比優勢 (預計國產空氣懸架整體價格最低可控制在6,000元左右),且開發週期、靈活性優於外資 廠商,有望實現加速突破。

2.2.4.線控驅動:燃油車新能源實現全覆蓋 步入穩定增長期

線控驅動概念:核心是實現車速的主動控制,燃油車、新能源車中驅動系統名稱分別 為線控油門(電子節氣門)、線控驅動。 1) 傳統燃油車:線控油門取消踏板和節氣門間機械結構,ECU根據踏板位移感測器 及車速、輪速等資訊,計算得到最佳的節氣門開度,再透過驅動節氣門控制電機 改變發動機節氣門開度,實現車輛的速度的自動控制。 2) 電動汽車:無節氣門裝置,由VCU(整車控制單元)接收踏板、車速訊號,以及 電池電壓、驅動電機的狀態資訊,實現扭矩的計算和分配,MCU 接收到 VCU 的 扭矩需求後透過控制電機轉矩進行驅動。 市場規模:線控油門/驅動基本實現100%滲透。線控油門/驅動的單車價值量約300元, 目前已基本實現 100%覆蓋,新能源汽車時代,線控驅動將逐步取代燃油車線控油門。未 來,線控油門/驅動整體市場規模將與整車銷量變化保持同步,預計 2025 年全球/中國線控 驅動(含線控油門)的市場規模206/81億元,2021-2025年CAGR為5%/6%;預計2030 年全球/中國線控驅動(含線控油門)的市場規模 222 /90 億元。

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技術發展趨勢:集中式驅動技術已成熟應用,未來將向分散式驅動發展。新能源汽車 電驅動系統按照佈置形式可分為集中式和分散式驅動。分散式驅動按照電機安裝位置可分 為集中式雙電機式、輪邊電機式和輪轂電機式。目前主流的驅動方案是集中式單電機驅動, 對高轉速、大功率電機效能要求較高,且有傳動鏈條長、電耗高、驅動效率及能量回收效 率偏低的特點,未來驅動系統將向著以輪邊和輪轂電機為代表的分佈電機驅動形式發展。

2.2.5.線控驅動:燃油車滲透率提升+新能源車標配 持續穩定增長

線控換擋概念:線控換擋取消了檔位與變速器之間的機械連線,突破了傳統換擋桿必 須放在中控與變速箱硬連線的限制。對燃油車來說,線控換擋是實現自動泊車的必需配置, 目前主要應用於中高階;新能源汽車目前以單檔減速器為主,換擋部件用於傳遞訊號給整 車控制器,均採用線控換擋。 換擋系統發展趨勢:從手動擋、自動檔到線控換擋。換擋機構最初為純機械手動式, 換擋操縱過程歷經“踩、摘、轟、踩、換”,較為繁瑣,不利於市區行車頻繁操作;後來出 現“直排式”、“階梯式”設計的自動檔,利用行星齒輪機構進行變速,它能根據油門踏板程 度和車速變化,自動地進行變速。而線控換擋取消了體積龐大的機械裝置,以電機代替手 動操作,不需要考慮空間位置及運動方向,檔杆位置可以靈活佈置,出現了懷擋式、旋鈕 式、按鍵式等多種形式。線控換擋便於整合多種附加功能,如全自動泊車、自動 P 擋請求、 手動/運動換擋模式切換、駕駛員安全帶保護、車門開啟安全保護、整車防盜等。

市場規模:新能源汽車加速滲透+自動泊車配置率提升,線控換擋穩定增長。目前, 線控換擋技術應用成熟,滲透率約為 30%,單車價值約 400-600 元,我們

計,隨著新能 源滲透率以及傳統燃油車自動泊車配置率的提升,線控換擋將保持一定量的增速。我們預 計 2025

全球/中國線控換擋滲透率均為 60%,全球/中國線控換擋的市場規模約 206/81 億元,2021-2025 年 CAGR 為+25%/+26%。

汽車線控底盤行業深度研究:智駕驅動,自主崛起

總結:線控底盤發展趨勢:未來 3-5 年,以新一代電氣電子架構為特徵的智慧底盤產 品將實現批次應用。1)制動系統採用 One Box 或 Two Box EHB;2)轉向系統將採用線 控轉向或 EPS+冗餘模式;3)空氣懸架得到批次應用;4)底盤域控初步實現協同控制, 具備域控、OTA等功能。長期來看,轉向、制動系統將實現全線控,配備符合高階自動駕 駛需求的全功能冗餘備份,主動懸架滲透率進一步提升;底盤域實現縱橫垂三維協同和多 目標協同控制,形成高度整合的智慧底盤。

2.3.市場前景:市場規模超千億國產供應商有望順勢崛起

市場空間:線控底盤市場廣闊,預計 2025 年全球市場規模超千億元。隨著消費升級、 電動智慧的持續變革,汽車底盤各個子系統將持續向線控化轉型。我們預計,2025 年全 球線控底盤五大系統市場規模有望達 1,757 億元,2021-2025 CAGR +36%;其中線控轉 向、線控制動、線控懸架貢獻核心增量;我們預計 2030 年全球線控底盤五大系統市場規 模有望達 3,309 億元,2021-2030 CAGR +23%,線控轉向、線控懸架由於單車價值較高 且前期滲透率較低,期間份額提升更快。 線控底盤子系統分屬不同成長階段,提升邏輯及放量節點有一定差異,具體來看: 線控轉向處於匯入期,滲透率約為 0%,隨技術水平提升、線控轉向車型量產、自動 駕駛加速滲透進入成長期,有望達到最高增速,我們預計全球 2021-2025 CAGR +174%, 2021-2030 CAGR +87%; 線控制動、線控懸架處於成長期,2021 年全球滲透率分別為 8。4%/2。7%。線控制動 受益整車電動、智慧趨勢,線控懸架受益新勢力配置升級及價格下探,滲透率有望加速提 升;我們預計全球 2021-2025 線控制動/線控懸架 CAGR 分別為+51%/+45%,2021-2030 CAGR 分別為+27%/+26%; 線控驅動處於成熟應用期,增速相對平緩,全球 2021-2025 CAGR +5%; 線控換擋處於成熟應用期,滲透率提升驅動增長,全球 2021-2025 CAGR +25%。

競爭格局:目前線控底盤技術的佈局者分為三類幾類:1)主機廠(包括傳統主 機廠及海外新勢力主機廠);2)底盤零部件 Tier 1 供應商;3)以技術突破市場的創 業型線控底盤系統供應商。 主機廠:長城線控底盤量產在即,引領線控底盤規模化落地浪潮。傳統、主機 廠、新勢力主機廠均積極佈局線控底盤技術,其中長城汽車開發、量產進度較快,於 2021 年 6 月釋出首個支援 L4 及以上自動駕駛的線控底盤,該底盤基於 GEEP 4。0 全 新電子電氣架構打造,整合線控轉向、EMB 線控制動、線控懸掛等核心底盤系統,縱 橫垂六個自由度運動控制+三重冗餘系統,我們預計搭載長城汽車線控底盤的量產車 型將起到標杆引領作用,推動線控底盤技術加速規模化落地。

汽車線控底盤行業深度研究:智駕驅動,自主崛起

傳統 Tier 1 供應商:海外零部件巨頭技術積累深厚,搶佔細分賽道主導地位。在 線控技術佈局上,主機廠對供應商依賴性較強,以與 Tier 1 供應商合作開發模式為主。 目前,線控底盤重要的轉向、制動技術主要由外資 Tier 1 主導,行業競爭格局集中。 其中, 1)線控制動行業主要由博世、大陸和採埃孚天合主導,2020 年全球線控制動 CR3 達 96%,中國線控制動市場中博世市佔率約 90%; 2)線控轉向行業處於起步階段,博世、捷太格特、採埃孚天合等傳統電動助力 轉向系統巨頭佈局較早,已推出概念車型,技術較為領先。

國產供應商:打破巨頭壟斷,發力線控底盤,實現自主崛起。國內新能源汽車、自動 駕駛等相關領域的快速發展,為本土創新企業帶來巨大的發展機遇。目前,國內線控技術 佈局者包括深耕底盤技術的伯特利、亞太、拓普、耐世特等上市公司,也包括拿森、英創 匯智、同馭、格陸博等以技術突破市場的創業型線控底盤供應商。隨著自主品牌的迭代速 度加快,創新能力增強,國產供應商將在實現技術突破的同時,具備快速響應與快速創新 的主動優勢,有望借自主品牌向上的東風迎來彎道超車的機會。

未來行業分工模式:具備強軟體開發能力的主機廠有望採取零部件外採+OEM 集 成,第三方線控底盤供應商將作為 Tier 0。5 為軟體實力較弱的主機廠提供“交鑰匙”方 案。由於 1)底盤行業與汽車安全相關,本身壁壘較高,長期以來主機廠對 Tier 1 依 賴度較高;2)線控底盤技術壁壘較高,各子系統零部件眾多、技術複雜,整合多個子 系統並開發線控底盤的一方需要有較強資源整合、整合能力;3)智慧底盤作為執行層 部件,需要與自動駕駛、智慧座艙以及整車動力系統進行深度融合。 我們判斷: 1)對於軟體研發能力較強的頭部主機廠,專注自動駕駛研發的新勢力企業,以 及華為、網際網路造車企業,可能採取外採部分子系統部件,自行開發域控算 法的模式進行軟體整合和硬體整合的模式,實現線控底盤的量產; 2)對於大多數軟體開發實力較弱的中小主機廠,將採取外採線控底盤的模式, 為第三方線控底盤 Tier 0。5 供應商提供發展機遇。 看好同時掌握線控制動、轉向,軟體技術實力強勁的零部件供應商。未來,線控 執行系統模組化、底盤運算控制整合化的大趨勢下,軟體實力較強、新能源轉型較快 的自主品牌車企有望實現線控底盤的率先量產;我們看好同時佈局線控制動和線控轉 向、底盤域控的企業,具備豐富產品線和底盤調校能力的企業更有望為客戶提供一體 化線控底盤解決方案,線上控底盤商業化落地中搶得先機。

3。線控制動:電動智慧催化 國產替代加速

作為自動駕駛執行層最具成長性的關鍵部件,未來 2-3 年間線控制動將迎來需求爆發。 本節將梳理汽車制動系統發展歷程,系統分析包括駐車制動與行車制動在內的汽車制動系 統技術現狀、發展趨勢、市場規模與競爭格局。 本節將會回答的關鍵問題: 1)EPB 的市場空間與競爭格局? 2)ESC 的市場空間與競爭格局? 3)為什麼需要線控制動? 4)線控制動不同技術路線現狀與發展趨勢是什麼,市場空間有多大? 5)線控制動競爭格局,以及未來的發展趨勢?

3.1.制動系統:從機液到線控電動智慧催化

汽車制動系統分為駐車制動和行車制動。駐車制動的作用是在停車後,透過鎖住傳動 軸或輪胎,使汽車不發生移動。行車制動的作用是在汽車行駛過程中實現減速停車。汽車 制動系統由輸入層、控制層、執行層三部分組成,其中,輸入層與控制層上由制動控制系 統實現制動力的輸入、分配、調節等功能,執行層上由制動器阻止車輪轉動,完成制動動 作。 線控制動定義:智慧駕駛執行層重要部件,是未來發展方向。線控制動是屬於制動系 統執行層部件,ECU結合踏板感測器訊號及整車工況計算出制動力,透過電機推動制動主 缸活塞輸出制動壓力,再由制動器向輪胎輸出制動力實現主動制動。線控制動採用電線、 電機替代傳統的液壓/機械的制動傳動結構,提高制動速度、準確度,

制動控制

系統

未來 的發展方向。目前,駐車制動中, EPB 正在逐漸取代傳統的機械式制動;行車制動中, 制動控制系統也從傳統液壓式制動(無控制層)、融入 ABS 和 ESC,逐步發展為線控制動。 制動器(執行層):盤式制動器逐漸成為市場主流。制動器具體可分為盤式制動器、 鼓式制動器、盤鼓式制動器。盤式制動器由於散熱能力好,不容易出現熱衰退,制動力比 較穩定,相較熱衰退明顯的鼓式制動器更適用於乘用車,隨著盤式制動器成本逐漸降低, 乘用車制動器分佈逐漸從“前盤後鼓”變為“四輪盤式”,盤式制動器逐漸成為市場主流。而 盤鼓式制動器僅用於後輪,將盤式制動器與鼓式制動器相結合,盤式制動器用於行車制動, 鼓式制動器用於駐車制動,是“前盤後鼓”向“四輪盤式”轉變的過渡期產品。

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3.1.1.駐車制動:從機械制動器到 EPB 順應智慧化升級

駐車制動系統正在從機械式向線控制動升級。機械式制動上,制動器從最初的鼓式制 動器逐步發展到 DIH(盤中鼓制動器)、IPB(綜合駐車盤式制動器)。線控制動中,EPB 以電機代替手拉操縱桿,實現電動化駐車,能夠與電控的 ABS 和 ESC 協同,可實現 EPB 緊急制動、AutoHold 以及 APA(自動駐車)、AVP(代客泊車)等自動駕駛功能。EPB 與 機械式駐車制動效能相差不大,出於成本考慮,仍有暢銷車型採取機械式駐車制動,但隨 著汽車電子電氣架構的整合化升級與 APA、AVP 的推廣,EPB 正在逐漸取代傳統的機械 式制動,成為駐車制動系統電子化升級的重要方向。

EPB 驅動力:EPB 制動效果精準,且能夠與底盤其他底盤電子系統整合,電子電氣 架構升級趨勢下將取代機械駐車制動。EPB 操作較手拉的機械式駐車制動更為簡便,不會 出現操縱桿沒拉夠/拉過頭的情況,而且節省了操縱桿的空間。而機械式駐車制動結構較 EPB 更為簡單,成本更低,但由於其機械式結構,不能與電控的 ABS/ESC 協同,無法實 現 EPB 的緊急制動、AutoHold 等功能,且不能實現自動駕駛中 APA(自動駐車)、AVP(代客泊車)等功能。由於兩種方案的制動效能相差不大,出於成本考慮,仍有暢銷車型 採取機械式駐車制動,但伴隨著汽車電子電氣架構的整合化升級與 APA、AVP 的推廣,

來 EPB 將進一步替代機械式的駐車制動。

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競爭格局:EPB 國產替代實現較大突破,2021 年自主供應商市佔率達 16。3%。2021 年,採埃孚、大陸集團、愛德克斯 ADVICS 佔據中國 EPB 市場前三名,CR3 為 66。4%。 國產供應商實現重大突破,2021 年市場份額達 16。3%。伯特利、比亞迪、亞太、萬向錢 潮進入前十,其中伯特利居中國本土供應商份額首位,供應量超過 100 萬套(2021 年市 佔率達 8。3%),已打破外資壟斷,實現較大突破。

3.1.2.行車制動:從液壓到線控 電動智慧催化

傳統行車制動技術原理:制動液為壓力傳遞介質,以帕斯卡定律為基礎原理構建。傳 統的液壓制動系統,是基於帕斯卡定律構建而成的。根據帕斯卡定律,在液壓系統中的一 個活塞上施加一定的壓強,必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的 面積是第一個活塞的面積的 1/10,那麼作用於第一個活塞上的力將增大至第二個活塞的 10倍,而兩個活塞上的壓強相等。在汽車制動系統中,使用制動液作為液壓制動系統中傳 遞制動壓力的液態介質。 傳統液壓制動過程:真空助力器放大駕駛員作用力,輔助完成制動。在輸入層中增加 真空助力器,放大駕駛員踩踏板的作用力;放大的作用力推動制動主缸中的活塞,使得制 動液被壓出;當制動液被推向執行層中的制動器時,實際上是流向了制動器中的卡鉗(由 活塞與制動塊,即剎車片組成);當制動液流到卡鉗時,作用力被放大,推動卡鉗中的活 塞,而活塞推動制動塊向制動盤夾緊,最終完成制動。

行車制動系統技術趨勢:正逐漸從 ABS/ESC 向線控制動升級。如今主流的行車制動 系統為融入了 ABS/ESC 的電子控制制動系統,其主要原理為,踏下制動踏板後,經真空 助力器放大作用力後,推動主缸活塞釋放制動液,再經由 ABS/ESC 模組調節液壓,計算、 分配製動力,最後制動液被推至卡鉗處,推動卡鉗內活塞,使制動塊夾緊制動盤,完成制 動動作。 線控制動可以解決以下兩方面問題,可滿足智慧電動車需求: 1)由於自動駕駛在執行層要求更短的制動響應速度(300ms→120ms); 2)新能源汽車無發動機產生真空助力,提升能量回收效率需要實現踏板解耦。 目前行車制動中線控制動主流方案為電子液壓制動系統 EHB,電子機械制動系統 EMB 由於技術與冗餘安全的問題,尚難以得到廣泛運用。EHB 中由電機取代真空助力器, 直接推動主缸活塞實現制動,既解決新能源汽車中真空助力的問題,又提高了制動響應速 度。

市場格局:ESC 由外資巨頭壟斷,國產供應商持續發力。2021 年,博世、大陸集團、 愛德克斯 3 家外資佔據壟斷地位,市場份額合計佔比為 79。8%。其中,博世 1998 年即研 發出 ESP 產品,目前已開發至第九代 ESP 產品,市場佔有率較高。 國產供應商中,京西重工(收購德爾福業務)排名國產供應商首位,伯特利、亞太股 份、拿森電子等廠商均實現了小規模量產上車。亞太股份 ESC 產品已為長安、奇瑞新能 源、東風等多客戶配套,並獲得長城 M6 ESC 定點;拿森的 NASN-ESC10。0

長城尤拉 的車型定點;伯特利 ESC 為部分新能源及商用車客戶批次供貨。

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3.2.線控制動:百億規模藍海國產替代加速

3.2.1.產業進展:One Box 漸成主流 EMB 研發加速

線控制動路線對比:EHB 為當前主流,EMB 為未來方向。線控制動有兩種方案,電 子液壓制動系統 EHB 與電子機械制動系統 EMB,前者部分保留液壓結構,後者直接是電 子機械的結構,但從量產進度、技術成熟度來看,目前 EHB 是主流方案。 對比這兩種技術路線: 1)EHB 單車成本更低:EHB 只有一個液壓泵的電機,將制動液傳至四個車輪的卡鉗 處,而 EMB 是在四個車輪的卡鉗處各裝一個電機,因此 EHB 單車成本較 EMB 低一些; 2)EMB 響應速度更快:EHB 平均響應時間 120ms,而 EMB 平均響應時間 90ms, EMB 在響應速度上具有優勢; 3)EMB 無液壓裝置,減少重量及漏液風險:EHB 部分保留液壓結構,一旦制動液洩 露,將造成電子元器件短路,對電動車影響較大;而 EMB 無液壓結構,安全且輕量; 4)EHB 具備冗餘備份,可靠性強:EHB 目前冗餘備份方案相對比較成熟,即使電控 冗餘方案也失效了,也可以變為無助力的液壓制動系統,駕駛員用力踩制動踏板時仍可實 現制動。而 EMB 由於電機直接位於卡鉗處,一旦出現斷電、電機故障、電路短路等問題, 制動系統將直接失效,安全隱患較大; 5)EHB 對制動電機要求更低:從制動力大小的角度看,EMB 如果要實現與 EHB 相 同水平的制動力,對電機功率要求較大,需要增加電機體積、達到1-2,000KW的功率,匹 配 48V 高壓電源,目前相關技術還不能夠滿足這一要求。 綜合來看,EMB 是在理論上的理想方案,但由於冗餘備份、電機功率等關鍵技術沒 有突破,預計 5-10 年線控制動仍將以 EHB 為主。

對比這兩種技術路線: 1)One Box 單車成本更低:One Box成本更具優勢。由於 One Box方案省掉了 ESP 的硬體,成本

Two Box方案 EHB+ESP

更低。 2)One 複雜度、技術難度更高:One Box 方案由於整合度更高,還需要改造踏板

實現踏板解耦功能,因此技術難度、產品複雜度也會更高;而 Two Box方案不需要改造踏 板。 3)One Box 能量回收效果更佳:One Box方案能量回收時制動減速度更高,帶來更 好的動能回收效果,而且由於踏板解耦的設計,可以使用協調式能量回收策略,制動體驗 與燃油車相同,不像 Two Box 方案必須搭配價格更高的定製 ESP 才能使用協調式能量

收策略,否則就只能使用單踏板能量回收策略,制動感受拖拽感明顯。 4)One Box 踏板感受為演算法模擬,真實性低於 Two Box:One Box方案需要踏板解 耦,因此踏板感受是模擬出來的,不像 Two Box 方案,踏板作用於主缸制動液,當 ABS 其作用時,駕駛員仍能夠感受到 ABS 的回饋

,看到在 ABS 的 ECU控制下,制動踏板一 松一緊的過程,踏板感受會更為直接、真實。 5)One Box 搭配製動冗餘單元,安全性強於 Two Box:自動駕駛上,最關鍵的問題 在於冗餘備份方案的選擇。One Box 方案通常的冗餘方案是額外再增加一個制動冗餘單元, 當 EHB 主模組失效時,制動冗餘單元仍可以保證較好的制動效能,而 Two Box 方案是搭 配 ESP 實現冗餘備份,

通常

ESP 備份的制動效能只有 One Box的一半。

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3.2.2.市場規模:新能源、線控制動滲透率同步提高 市場規模迅速增長

EHB 產品從匯入期邁入成長期,新能源汽車滲透率顯著高於燃油車。2021 年中國乘 用車線控制動滲透率達 10。3%,同比+4。4pct,其中新能源車/傳統車線控制動滲透率達 43。2%/4。3%,同比+8。2pct/+0。5pct,新能源車滲透率顯著高於燃油車,主因新能源車在 真空助力、能量回收等方面的需求,EHB 產品對於新能源車價效比更高。此外 2021 年新 能源車滲透率增幅較 2020 年有所降低,主因新能源車銷量結構的變化,考慮到成本,線 控制動在 A 級車以上的滲透率顯著高於 A0 級和 A00 級。

3.2.3.競爭格局:缺芯助推打破外資壟斷 線控制動國產替代加速

外資供應商佔據主要市場份額,預計價效比更優的 One Box 將為主流方案。EHB 產 品分為整合式的 One Box方案與分立式的 Two Box方案,其主要區別為 ESP 是否與 EHB 模組整合在一起。Two Box方案由於其分立式的設計,無需將 ESP 整合在 EHB 中,僅需 協調二者的工作即可,量產難度小於 One Box 方案。目前 Two Box 方案中博世 iBooster 量產時間較早,為目前 EHB 主流產品,國產供應商拿森電子的 NBooster 已配套北汽新能 源中低端車型 EC3。One Box 方案由於將 ESP 整合在 EHB 中,更需要以成熟的 ESP 量 產經驗為基礎,由於其在效能、成本等方面的優勢,博世、大陸、採埃孚正在逐步加碼 One Box產品,預計市場份額將進一步增加。 競爭格局:自主供應商加速追趕,國產替代加速。當前線控制動市場滲透率偏低,仍 處於技術開發階段,中國汽車行業處於電動化、智慧化前列,自主零配件供應商已基於 One Box 方案呈現加速追趕趨勢,伯特利 One Box 產品 WCBS 已於 2021 年量產,核心 技術水平與外資供應商產品接近;拓普集團 One Box 產品 IBS-PRO 冬季標定試驗順利通 過客戶驗收,預計 2022 年實現量產。我們預計國內自主供應商憑藉強產品力和快速反應 能力出色,有望實現突圍。

3.3.小結

1)駐車制動發展機會: EPB 以電機代替手拉操縱桿,實現電動化駐車,能夠實現自動駕駛中 APA(自動駐 車)、AVP(代客泊車)等功能。伴隨著汽車電子電氣架構的整合化升級與 APA、AVP 的 推廣,EPB 逐漸取代傳統的機械式制動,2021 年中國 EPB 前裝滲透率為 78%。未來, EPB 將進入底盤線控及整合融合“新”增長賽道,軟體演算法整合線上控制動中,減少控制單 元(保留執行器),進入變革機遇期。目前,自主品牌已經實現了在 EPB 駐車制動領域國 產替代重大突破,2021 年國內市場份額佔比達 16。3%,未來有望持續推進國產替代。

2)線控制動發展機會: 驅動力:線控制動能夠解決新能源汽車真空助力缺失問題;並實現快速制動響應 (300ms→120ms),滿足自動駕駛需求,電動化和智慧化雙重驅動滲透率提升。 技術趨勢:線控制動有 EHB 和 EMB 兩種方案,前者部分保留液壓結構,後者直接是 純電子機械結構。EMB 由於冗餘備份、電機功率等關鍵技術沒有突破,且成本較高,短 期較難落地;預計 5-10 年線控制動仍將以 EHB 為主。EHB 包含 One Box、Two Box兩 種方案,Two Box方案採用分立式的設計,保留 EHB 和 ESP;One Box整合 ESP 軟 件,具備整合度更高,成本更低,制動減速度更高,冗餘備份效能優等特點,漸成主流。

4。線控轉向:高階智駕驅動 國產替代可期

轉向系統已經歷純機械轉向、液壓助力轉向、電子液壓助力轉向、電動助力轉向四大 階段,環保性、安全性、精確性不斷提升。線控轉向具備高效率、高精度、高靈活性等特 徵,是現階段主要技術發展方向。 本節將梳理汽車轉向系統的發展路徑,系統分析包括EPS與線控轉向在內的汽車轉向 系統技術現狀、發展趨勢、競爭格局與市場規模。 本節將會回答的關鍵問題: 1)線控轉向的市場驅動力與產業落地難點? 2)線控轉向與 EPS 的關聯和技術難度差異? 3)線控轉向的市場空間和競爭格局將如何發展?

4.1.轉向系統:從機械到線控高階自動駕駛必經之路

汽車轉向原理複雜,需要嚴密、複雜的轉向系統才能實現。目前,乘用車的轉向系統 大部分採用前輪轉向的方式。轉向過程中,四個車輪分別圍繞著主銷軸線旋轉,由於前輪 兩個輪胎位置不同,轉速、轉角不一致。為保證四輪時刻圍繞同一圓心運動,需要有一套 特定的轉向機構,透過轉向拉桿帶動轉向節,形成可移動的轉向梯形。 以機械式轉向系統為例,駕駛員轉動方向盤時,扭矩透過轉向管柱中的芯軸帶動轉向 機上的小齒輪軸旋轉,再透過齒輪齒條將齒輪軸的旋轉運動轉化成齒條的左右移動,然後 透過拉桿拉動轉向節並帶動車輪運動。

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4.1.1.EPS:應用成熟 R-EPS 為主要升級趨勢

EPS 接近標配,是目前轉向系統主要形式。EPS 的主要原理為,駕駛員轉動方向盤 後,轉矩感測器檢測轉向盤的轉矩和轉動方向,並將訊號輸送給電控單元,電控單元綜合 分析轉向盤的轉矩、轉動方向和車輛速度等資料,向電動機控制器發出訊號指令,使電動 機輸出相應大小及方向的轉矩以產生助力。EPS 具備能耗低、響應速度快、靈活智慧等特 點,已逐漸取代 HPS 和 EHPS,在中國乘用車市場的滲透率由 2016 年的 80。1%逐步上升 至 2020 年的 96。4%,對應市場規模約為 290 億元。 根據轉向助力電機安裝位置的不同,EPS 產品可分為管柱助力式 C-EPS,齒輪助力 式轉向 P-EPS(包括單小齒輪助力式 SP-EPS、雙小齒輪助力式 DP-EPS),齒條助力式 R-EPS。

4.1.2.線控轉向:高階智駕驅動 智慧化程度顯著提升

線控轉向是高階自動駕駛要求下必然的發展方向。 線控轉向系統構成:包括方向盤總成、轉向執行總成、控制器等結構,以及線 控轉向系統還包括電源、自動防故障系統等部件。方向盤總成由方向盤、方向盤轉矩、 轉角感測器、路感電機及其減速器組成;轉向執行總成包括直線位移感測器、轉角傳 感器、轉向電機及其減速器、齒輪齒條轉向器等部件。 線控轉向系統的原理:ECU 控制,主動轉向。由駕駛員接管車輛時,當駕駛員 轉動方向盤,感測器將轉向訊號傳遞給 ECU,ECU 透過分析處理駕駛員操作指令及 轉矩、轉角等感測器訊號,判別汽車的運動狀態,計算出合適的前輪轉角傳送到轉向 執行電機,實現車輛轉向;同時,ECU 計算出合適的回正力矩傳遞給路感電機,向 駕駛員提供路感反饋,保障行車安全性;由整車自行駕駛時,ECU 透過分析各感測 器資料,主動控制轉向執行電機,實現轉向操作。

線控轉向與 R-EPS 結構相似,核心轉向原理得以相承。機械結構方面,線控轉 向系統取消傳統機械轉向裝置,與 R-EPS 結構相似,共同的核心部件包括電機、電 控、扭矩感測器、角度感測器等;技術方面,線控轉向技術是在 EPS 上發展而來, 控制精度主要取決於感測器精度和主控制器效能。 線控轉向根據演算法實施轉向控制,是高階自動駕駛的必要實現手段。目前, EPS 技術已成熟應用於全自動泊車輔助(APA)、下坡速度控制(DSR)等 ADAS 功能,透過採用“EPS+冗餘設計”的配置能夠實現部分 L3 自動駕駛功能。但由於仍使用 了機械聯動裝置,從本質上看,EPS 轉向訊號來自於駕駛員,無法支援 L4 以上自動 駕駛。線控轉向的轉向訊號來自於演算法,能夠脫離駕駛員獨立進行轉向控制,將成為 未來完全自動駕駛的關鍵技術。

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4.2.線控轉向:靜待規模量產國產替代可期

4.2.1.產業進展:核心技術仍在完善 高成本阻礙量產

線控轉向系統技術複雜度高,可靠性與高成本是阻礙其落地的關鍵障礙。線控轉 向需要較高功率的力反饋電機和轉向執行電機,控制兩個電機的演算法十分複雜,因此 轉向系統的安全性和可靠性仍有待提高;同時,線控轉向需要透過增加冗餘裝置保障 系統安全性,也導致了額外增加的成本和重量,增加落地難度。

控制技術尚未成熟 高成本暫時阻礙線控轉向落地

技術難點之一:轉向執行控制策略需要實時的動態調整和控制。線控轉向系統 的轉向執行控制策略可以分為上層策略和下層策略兩部分。上層策略根據當前車輛的 狀態和駕駛員的輸入,計算出期望的前輪轉角、力矩;而下層策略則是由轉向控制器 控制轉向電機執行該指令,快速、準確地達到該目標轉角。 線控轉向系統需要透過實時的動態調整和控制,實現在低速時減小傳動比,提高 靈活性;高速時增大傳動比,增加系統穩定性;還需要透過前饋控制提前對系統受到 的擾動進行補償,提高響應速度和精度,技術難度較大。

技術難點之二:路感反饋技術較難,真實性有待提升。路感是指駕駛員透過方向盤得 到的車輛行駛中的轉向阻力矩,包含回正力矩和摩擦力矩兩部分。線控轉向系統取消了方 向盤和轉向車輪之間的機械連線,路感無法直接反饋給駕駛員。為了保障駕駛的安全性,主控制器需要根據駕駛意圖、車輛狀況與路況,過濾不必要的振動,對路感模擬器發出轉 矩及轉角執行的訊號請求,實時輸出路感反饋力矩指令;路感模擬電機執行控制器指令, 產生作用於方向盤的阻力矩以模擬路感,將路感實時反饋給駕駛員。 路感反饋精度取決於眾多因素,且依賴於駕駛員主觀評價,不同駕駛員對於路感反饋 強烈程度的需求不一致,技術難度高。

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解析冗餘(軟體冗餘)的核心故障診斷與容錯演算法控制,當前技術成熟度較低, 是長期重點發展方向。在軟體冗餘層面,線控轉向系統可以設計故障診斷系統,通 過變數觀測提升系統的快速誤差檢測和故障診斷效能,實現主動容錯控制,也可以借 助制動、發動機、懸架系統和後轉向系統來形成冗餘。解析冗餘除了降低系統複雜性 之外,還有助於控制成本,是未來發展的重點。

4.2.2.市場規模:EPS+冗餘佔據市場 線控轉向未來可期

短期內 EPS+冗餘有望佔據一定市場份額,線控轉向滲透率提升相對有限。由於目前 技術尚未成熟,線控轉向系統可靠性不足,單價高,而電動助力轉向EPS暫時能夠滿足當 前對智慧駕駛的需求,因此線控轉向系統尚未實現商業化普及,2021 年全球/中國滲透率 均約為 0。04%。 高可用性EPS透過冗餘設計,如增加轉向手感模擬單元、增加執行機構冗餘和增加軟 件程式碼等,可滿足 L3 自動駕駛要求,且對現有轉向系統改動較少,成本較低,是線控轉 向在低級別自動駕駛的有效替代。我們預計,短期內,在 L3 級自動駕駛的需求下,高可 用性 EPS(EPS+冗餘)有望佔據一定市場份額。 高階自動駕駛促進線控轉向滲透率提升,未來市場空間廣闊。目前 EPS 單價約 1500- 2000 元,線控轉向系統以 EPS 為基礎,取消機械連線,但需要採用雙電機+雙 ECU+雙傳 感系統進入冗餘備份,估算單價約為 4,000-6,000 元。後期,L3+自動駕駛的實現將進一 步助力線控制轉向滲透率的提升。我們預計 2025 年/2030 年全球線控轉向滲透率為 5%/30%,2024 年以前單車配套價值 5,000 元,2025 年/2030 年隨規模化量產線控轉向價 格下探至 4,000/3,000 元;則 2025 年/2030 年全球線控轉向市場規模為 137/665 億元, 2021-2025 CAGR +174%,2021-2030 CAGR +87%。

4.2.3.競爭格局:EPS 海外巨頭壟斷 線控轉向國產替代可期

EPS 格局行業集中,線控轉向結構與 EPS 相似,控制演算法同源,傳統 EPS廠商具備 先發優勢。EPS 技術壁壘較高,行業競爭格局集中,由海外巨頭博世、採埃孚、捷太格特 與國內轉向龍頭耐世特主導,中國/美洲 CR5 分別為 75%/60%。 線控轉向技術基於 EPS 上發展而來,控制精度主要取決於感測器精度和主控制器性 能。硬體供應方面,感測器精度等硬體對於線控轉向可靠性有決定性影響,EPS 時代主要 感測器等器件由傳統EPS供應商掌握,且助力轉向電機、轉向拉桿等元器件也多由內部供 應;技術方面,線控轉向與 EPS 控制演算法有一定同源性,需要在 EPS 的轉角轉矩計算、 控制執行基礎上增添方向盤穩定補償、轉向輪振動抑制等功能。因此,線控轉向時代, EPS 龍頭有望繼續保持先發優勢,於變革中領先市場。

4.3.小結

轉向系統發展趨勢:目前乘用車轉向系統以 EPS 為主,線控轉向硬體結構與 R-EPS 相似,主要區別在於軟體演算法複雜度大幅提升。路感模擬、主動轉向控制等核心技術尚不 成熟+冗餘備份帶來額外硬體成本,阻礙線控轉向落地。 行業驅動力:2022 年,中國轉向標準 GB 17675-2021 的實施解除過去政策對轉向系 統方向盤和車輪物理解耦的限制,為線控轉向落地提供支援;同時,高階自動駕駛要求駕 駛員動作與控制結果解耦,使得線控轉向(SBW)成為必然發展方向。豐田 Bz4X、長城 線控底盤分別將於 2022 年、2023 年量產搭載線控轉向,我們預計,未來 2-3 年間,伴隨 L3+自動駕駛技術的發展和整車智慧化程度的提升,線控轉向有望迎來加速落地。

市場規模:2021 年線控轉向滲透率低,僅 0。04%,我們預計 2025 年/2030 年全球線 控轉向滲透率為 5%/30%,2024年以前單車配套價值 5,000 元,2025年/2030年隨規模化 量產線控轉向價格下探至 4,000/3,000 元;則 2025 年/2030 年全球線控轉向市場規模為 137/665 億元,2021-2025 CAGR +174%,2021-2030 CAGR +87%。 競爭格局:目前,各大主機廠及零部件供應商積極佈局,博世、捷太格特等國際巨頭 已有較為成熟的線控轉向產品和技術,正在積極推動商業化使用;國產供應商中,耐世特 (外資背景)、拿森、聯創電子等企業在高冗餘 EPS 領域擁有技術儲備,有望加速突破線 控轉向技術。未來,在路感模擬、主動控制等核心演算法領域具備優勢,能夠提供相對標準 化產品、具備一定底盤控制系統整合能力的企業有望在與國際巨頭的爭鋒中實現彎道超車。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。