汽車智能底盤市場競爭格局及產(chǎn)業(yè)機會
底盤變革：線控底盤迎發(fā)展良機
汽車底盤是保證汽車正常行駛、承載發(fā)動機、車身的核心部件的關(guān)鍵性集成平臺，主要由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動系和懸架系統(tǒng)組成。在“智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化、輕量化” 的“新四化” 造車理念的指引下，底盤架構(gòu)的轉(zhuǎn)變將成為汽車革命的先行者，汽車底盤向著智能化、集成化、輕量化的生產(chǎn)理念轉(zhuǎn)型，催生線控底盤的廣闊發(fā)展空間。
汽車底盤構(gòu)成
資料來源：車主指南，新浪
線控底盤是指將底盤中傳統(tǒng)的機械、液壓、氣動等連接模式轉(zhuǎn)換為導線，由電信號接受駕駛員或系統(tǒng)駕駛指令并對汽車行駛部件進行控制。線控底盤多方面適配新能源汽車，是未來底盤新形態(tài)。
線控底盤由線控換擋、線控油門、 線控懸架、 線控轉(zhuǎn)向、線控制動五大環(huán)節(jié)組成。其中，線控油門及線控換擋由于技術(shù)難度較低、已于上世紀 90 年代初開始逐步量產(chǎn)上車，且當前滲透率已相對較高（定速巡航即為線控油門的基礎(chǔ)應用之一）。相較而言，線控懸架、轉(zhuǎn)向及制動系統(tǒng)，受制于高昂技術(shù)壁壘及上車成本，目前整體仍處于量產(chǎn)的初期階段。
由于各細分系統(tǒng)的運作原理與技術(shù)難度不同，線控底盤技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出了不同的進度。其中，線控油門技術(shù)較為成熟，目前新上市產(chǎn)品基本全部采用線控油門技術(shù)，滲透率接近 100%；純電動汽車僅依靠電機驅(qū)動，不需要線控換擋技術(shù)，因此線控換擋主要用于燃油與混動車型， 隨燃油車技術(shù)迭代和混動產(chǎn)品滲透率提升而發(fā)展；線控換擋技術(shù)發(fā)展也較為成熟，目前在中高端車型上均有搭載，滲透率約為 25%；線控制動與線控轉(zhuǎn)向技術(shù)壁壘和價值量較高，是線控底盤的核心技術(shù)難點和優(yōu)勢領(lǐng)域，目前發(fā)展仍處于起步階段，未來成長空間廣闊，也是未來線控底盤的重點發(fā)展領(lǐng)域；線控懸架具備一定的技術(shù)成果，但受制于高成本，過去搭載車型價格區(qū)間較高，且多為進口豪華車型，伴隨國產(chǎn)品牌技術(shù)成果落地，規(guī)；c供應鏈優(yōu)勢凸顯，線控懸架成本持續(xù)降低，搭載車型價格逐漸向下滲透，滲透率有望保持高速增長。
線控制動：線控底盤增速最快部件，自主品牌正加速國產(chǎn)替代
從汽車制動系統(tǒng)的升級趨勢來看，本質(zhì)是即是對供能、控制、傳動裝置電子化升級的過程。通用和福特分別于 1934 年和 1939 年采用了液壓制動技術(shù)。后續(xù)歷經(jīng)多次迭代，到 20 世紀 50 年代，液壓助力制動器已開始規(guī)；慨a(chǎn)上車，成為后機械式制動時代的主流制動方案。
制動技術(shù)的發(fā)展及分類
資料來源：安信證券
而在新能源汽車時代，由于車內(nèi)失去了由發(fā)動機產(chǎn)生的真空壓力來源，倒逼制動系統(tǒng)再次改造升級。目前針對此問題主要有兩種解決方案，分別為電子真空泵（EVP）方案和線控制動方案（EMB/EHB）
增加 EVP 方案雖然可以解決真空源缺失的問題，但是由于 EVP 仍存在壽命較短、 易受環(huán)境影響，且能量的回收效率較低等問題，因而也難以成為未來新能源汽車制動系統(tǒng)的核心解決方案。而線控制動方案以電子助力器取代真空助力直接建壓， 無需消耗能量建立真空源， 可以有效解決新能源汽車真空源缺失的問題。此外，由于其利用電信號控制電機，一定程度上可以減少能量損失、提升響應速度，從而可以提升能量利用率， 進一步提高新能源汽車的續(xù)航能力。因此，隨著近年來國內(nèi)新能源汽車滲透率加速提升，頭部主機廠已逐步開始在新能源車型上規(guī)；慨a(chǎn)線控制動系統(tǒng)。例如比亞迪漢系列是國內(nèi)首款搭載博世 IPB 的量產(chǎn)新能源車型，蔚來的 EC6、EC8，小鵬 P7 以及理想 ONE 均搭載了博世供應的 iBooster2.0 線控制動系統(tǒng)，北汽新能源EC3 也搭載了國內(nèi)供應商拿森科技生產(chǎn)的 N-booster 系統(tǒng)。
線控制動工作原理
資料來源：《新能源汽車智能駕駛線控底盤技術(shù)研究》
進一步分析線控制動系統(tǒng)，可根據(jù)有無液壓后備分為 EHB 電子液壓制動和 EMB 電子機械制動。其中，EHB 實現(xiàn)難度較低，僅用電子元件替代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的部分機械元件，保留傳統(tǒng)的液壓管路，當線控系統(tǒng)失效時備用閥打開即可變成傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)，因此也可理解為線控制動系統(tǒng)發(fā)展的第一階段。同時，EHB 具體又可分為 One-Box 和 Two-Box 兩種。具體區(qū)別在于 One-Box 方案以一個 ECU 同時集成了 ESC（汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)）和助力器功能，而 Two-Box 方案則需對助力器和 ESC 單元的關(guān)系進行協(xié)調(diào)。
線控制動系統(tǒng)的類別劃分
資料來源：亞太科技，安信證券
短期內(nèi) Two-Box 方案占據(jù)主流，長期看 One-Box 將為確定性趨勢。博世iBooster2.0+ESP 即為典型的 EHB Two-Box 技術(shù)方案，已經(jīng)得到驗證的是，受益于 iBooster 本身強大的助力能力、電控化的半解耦控制方式、以及的天生雙冗余安全備份，在智能汽車行業(yè)發(fā)展初期得以快速推廣。目前，特斯拉全系、吉利領(lǐng)克、蔚來、小鵬等眾多主機廠均采用以上方案。
EMB（電子機械制動）實際是在 EHB 的基礎(chǔ)上進一步簡化傳統(tǒng)制動結(jié)構(gòu)，直接取消了制動主缸與液壓管路，將電機直接集成在制動器之上（以盤式制動器為基體），且經(jīng)過傳動裝置使電機直接驅(qū)動制動鉗實現(xiàn)制動。由于 EHB 特殊的物理結(jié)構(gòu)，理論上在傳動過程中將實現(xiàn)零阻力，具有更高能量回收效率、更低產(chǎn)品重量、更高響應速度等優(yōu)勢。不過，受限于高企的開發(fā)成本與技術(shù)難度， EMB 仍存在眾多問題難以攻克， 短期內(nèi)無法實現(xiàn)規(guī)；慨a(chǎn)。
線控制動行業(yè)發(fā)展初期，海外頭部 Tier1 憑借在傳統(tǒng)制動領(lǐng)域的技術(shù)積淀及先發(fā)優(yōu)勢占據(jù)著全球絕大數(shù)市場份額。線控制動仍處于發(fā)展初期階段，歷史上在制動系統(tǒng)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的國外的傳統(tǒng) Tier 1 巨頭如博世、大陸、采埃孚等具有先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，尤其博世等在相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)上做到嚴格保密。目前，博世、大陸、采埃孚都實現(xiàn)了 EHB 方案的量產(chǎn)。博世最早于 2013 年量產(chǎn)的明星產(chǎn)品 iBooster 系列，已經(jīng)為保時捷、上汽大眾新能源產(chǎn)品、特斯拉全系、榮威 Marvel X、理想 ONE、領(lǐng)克 01/03、蔚來全系、小鵬 P7/G3 等車型廣泛配套。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 2020 年全球線控制動系統(tǒng)份額有 65%均由博世占據(jù)，貢獻了EHB Two-box 方案的主要份額。
資料來源：公司官網(wǎng)，蓋世汽車網(wǎng)，汽車制動網(wǎng)
國內(nèi)以伯特利為代表的供應商正積極布局，未來有望伴隨自主品牌崛起持續(xù)實現(xiàn)份額擴張。國內(nèi)的線控制動廠商主要有伯特利、亞太股份和拿森科技。其中伯特利是國內(nèi)線控制動龍頭廠商，其具有成熟完整的 ABS、 ESP、 EPB 技術(shù)，且已于 2021 年量產(chǎn) WCBS（One-Box）制動系統(tǒng)，為奇瑞、吉利等自主車企配套，涵蓋了純電轎車、純電 SUV、燃油 SUV、燃油越野 SUV，是國內(nèi)第一家實現(xiàn) One-Box 方案量產(chǎn)的供應商。國內(nèi)的其他廠商如拿森也采用了自主開發(fā)的 N-Booster 智能制動和穩(wěn)定控制系統(tǒng)，共同組成了應對未來 L3、 L4 的高度自動駕駛的線控制動解決方案，為北汽新能源、比亞迪、長安、 上汽、大眾、尼桑等主機廠配套。與此同時，拓普集團、亞太股份等國內(nèi)供應商也均在加速布局線控制動，根據(jù)拓普集團 2022年半年度報告，公司 IBS（One-box）制動系統(tǒng)已獲得國內(nèi)主機廠定點。
線控懸架：線控底盤價值量最高部件，部分核心件已實現(xiàn)國產(chǎn)化
汽車懸掛系統(tǒng)的核心部件包含彈性元件、減震器、導向機構(gòu)三大部分；谛詢r比、舒適度、靈敏度等多方面因素考慮，搭載空氣彈簧+可變阻尼減震器的主動式空氣懸掛系統(tǒng)將為確定性的替代方向。
線控懸架又稱電控懸架/主動懸架，實際是以空氣懸架為基礎(chǔ)， 進一步增加傳感器和電控系統(tǒng)，根據(jù)道路實際情況主動調(diào)節(jié)懸架的高度、剛度和阻尼，以實現(xiàn)行車/駐車姿態(tài)的精細化控制系統(tǒng)、提升駕駛舒適度。以理想 L9 所搭載的“魔毯”空氣懸架為例，其中 CDC 減振器控制算fa會根據(jù)包含輪端加速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角、油門狀態(tài)、 ABS 狀態(tài)、攝像頭等在內(nèi)的超過 15 個傳感器的信號，實時地調(diào)整減振器阻尼。
線控懸架工作原理
資料來源：高工智能汽車研究院
目前，絕大多數(shù)空氣懸架已為電控空懸，但由于其懸掛結(jié)構(gòu)復雜、成本高昂且需要與自動駕駛系統(tǒng)進一步協(xié)調(diào)配合，因而目前在乘用車中滲透率仍然較低。
全球電控空氣懸掛系統(tǒng)總成的市場仍然由海外供應商所壟斷，目前全球只有大陸集團、威巴克、 AMK 等外資供應商可以獨立完成空氣懸掛核心零部件的研發(fā)和生產(chǎn)。其中，AMK 空氣供給單元的全球市占率超過 50%，配套客戶有捷豹、路虎、沃爾沃、奧迪、奔馳、寶馬、蔚來、東風汽車等。威巴克公司是全球最大的乘用車空氣彈簧供應商，約占全球市場份額的 50%，為戴姆勒奔馳、大眾、通用、福特、現(xiàn)代、標致、雷諾、菲亞特、豐田、本田、沃爾沃、理想、極氪等配套。減震器則主要由采埃孚薩克斯、天納克等外資供應商壟斷，國內(nèi)企業(yè)仍然以后裝市場為主。
中鼎、保隆領(lǐng)銜，國產(chǎn)電控空氣懸掛系統(tǒng)正憑借成本優(yōu)勢加速滲透。目前，國內(nèi)除電子減震器還需采購天納克、采埃孚薩克斯等 Tier 1 的 CDC 減震器（2000 元），空氣懸架其余關(guān)鍵零部件如空氣供給單元和空氣彈簧均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，有望實現(xiàn)降本。其中，空氣彈簧單車價值量較高，國內(nèi)中鼎股份、保隆科技、孔輝汽車、天潤工業(yè)以及拓普集團均已實現(xiàn)自制。中鼎股份依托 AMK 在國內(nèi)技術(shù)落地， 2021 年已經(jīng)初步生產(chǎn)電控空氣懸架相關(guān)產(chǎn)品，并獲得東風、蔚來等多個車企的訂單，累計金額 15.5 億元；保隆科技也于 2021 年披露兩個新能源頭部企業(yè)的項目定點，包括價值量較大的左、右前空氣彈簧減振器總成和后空氣彈簧。從開發(fā)成本來說，內(nèi)資供應商的開發(fā)費遠低于外資供應商；從零部件成本來說，目前空懸國內(nèi)可生產(chǎn)部分單車價值量下降到了 8200 元左右，其中空氣供給單元 2400 元左右，空氣彈簧 3000元左右，傳感器和控制器 800 元、軟件程序 2000 元。未來隨著規(guī)模效應的體現(xiàn)，空氣懸架有望進一步降本，滲透率提升確定性較強。
線控轉(zhuǎn)向：高階自動駕駛技術(shù)基石，已處于規(guī)模化量產(chǎn)的前夜
早期的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)成，由駕駛員驅(qū)動轉(zhuǎn)向盤之后完成轉(zhuǎn)向。上世紀 50 年代出現(xiàn)了液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以發(fā)動機作為驅(qū)動帶動轉(zhuǎn)向泵，利用轉(zhuǎn)向器放大駕駛員施加的力并改變傳遞方向。1988 年，日本 Suzuki 公司首先在小型轎車上配備轉(zhuǎn)向柱，是電動轉(zhuǎn)向在汽車上應用的開端。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兼具低成本以及低能耗的特點，并且使方向盤與轉(zhuǎn)向機構(gòu)之間實現(xiàn)了完全解耦。由此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也完成了由機械到電控的升級。
目前市場主流的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以四類 EPS 電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為主，在新能源領(lǐng)域滲透率已接近 100%。由于 HPS 和 EHPS 存在功耗高以及液壓油泄漏等問題，不符合國家環(huán)保標準，因此近年來市場上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已基本全部被電動助力的 EPS 取代。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)， 2016-2020 年EPS 在中國乘用車市場的滲透率已從 80.1%逐年上升至 96.4%， 其中 2020 年 EPS 在新能源乘用車市場份額已經(jīng)占到 99.91%。
EPS分類
資料來源：《汽車先進技術(shù)》，《汽車底盤電控》
線控轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)可理解為在 R-EPS 的基礎(chǔ)上取消了管柱與轉(zhuǎn)向器之間的機械連接（中間傳動軸），通過各種傳感器獲得方向盤的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后 ECU 將其計算為具體的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，結(jié)合車速及車輛行駛狀態(tài)來對轉(zhuǎn)向電機進行控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。此外，線控轉(zhuǎn)向還將標配路感模擬器和電調(diào)轉(zhuǎn)向管柱？梢钥吹，線控轉(zhuǎn)向最大的特點即在于實現(xiàn)了方向盤與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的物理解耦，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全通過電信號傳輸控制指令，轉(zhuǎn)向機構(gòu)與駕駛員之間無直接的物理力矩傳輸路徑。
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
資料來源：頭豹研究院，蜂巢智能
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)落地難度大，安全性+算法優(yōu)化成為核心難點。目前市場上唯一實現(xiàn)量產(chǎn)的車型是 2013 年英菲尼迪 Q50L，其使用了配備保留機械連接冗余的線控轉(zhuǎn)向。
預計將在 2024 年左右開始實現(xiàn)商業(yè)化落地，早期供應商仍以海外 Tier 1 為主。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)建立在 EPS 技術(shù)之上，且芯片等核心零部件均由海外主機廠掌握，因此我們預計早期的市場份額仍然以博世、采埃孚等海外 Tier1 占據(jù)。根據(jù)高工智能汽車研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 2021 年國內(nèi) EPS 市場份額前五大供應商分別為博世、 NSK、采埃孚、 JTEKT、豫北光洋，市占率分別為 18.82%、 18.62%、 17.51%、 12.25%、 8.48%。根據(jù)各公司官方網(wǎng)站信息披露， 舍弗勒、萬都、捷太格特、耐世特的線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品預計 2023 年實現(xiàn)量產(chǎn)，博世和大眾的線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品計劃 2024 年前后量產(chǎn)，PSA 計劃 2025 年前后實現(xiàn)量產(chǎn)。而國內(nèi)廠商由于切入較晚差距較大，多數(shù)企業(yè)正處于研發(fā)階段。2021 年，集度、蔚來、吉利成為線控轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展和標準化研究的聯(lián)合牽頭單位，將牽頭線控轉(zhuǎn)向相關(guān)國家標準的制定；長城汽車也推出了“智慧線控底盤”計劃，其中包括了支持 L4 級別自動駕駛的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，并預計 2023 年實現(xiàn)配套量產(chǎn)。
資料來源：高工智能汽車研究院
線控底盤通過電信號代替機械傳動部件，實現(xiàn)對汽車動力輸出的主動控制，符合底盤執(zhí)行機構(gòu)標準化、模塊化，運算控制集成化、協(xié)同化發(fā)展趨勢。因此，線控底盤是自動駕駛、電子電氣架構(gòu)升級、整車電動化、集成化造車綜合催化下的產(chǎn)物，是電動智能浪潮下具有明確前景的黃金賽道。
與傳動底盤系統(tǒng)相比，線控底盤系統(tǒng)的最大特點為 ECU/電機等電子零部件所占比例的提升（vs. 機械零部件在線控系統(tǒng)中的占比和作用逐漸削弱）。在電氣化程度增長與機械鏈接逐步取消的協(xié)同作用下，相應電子元器件的需求將大大提升。
編輯：zqy 最后修改時間：2023-02-16
