汽车智能底盘市场竞争格局及产业机会
汽车智能底盘市场竞争格局及产业机会
底盘变革：线控底盘迎发展良机
汽车底盘是保证汽车正常行驶、承载发动机、车身的核心部件的关键性集成平台，主要由传动系、行驶系、转向系、制动系和悬架系统组成。在“智能化、电动化、网联化、轻量化” 的“新四化” 造车理念的指引下，底盘架构的转变将成为汽车革命的先行者，汽车底盘向着智能化、集成化、轻量化的生产理念转型，催生线控底盘的广阔发展空间。
汽车底盘构成
资料来源：车主指南，新浪
线控底盘是指将底盘中传统的机械、液压、气动等连接模式转换为导线，由电信号接受驾驶员或系统驾驶指令并对汽车行驶部件进行控制。线控底盘多方面适配新能源汽车，是未来底盘新形态。
线控底盘由线控换挡、线控油门、 线控悬架、 线控转向、线控制动五大环节组成。其中，线控油门及线控换挡由于技术难度较低、已于上世纪 90 年代初开始逐步量产上车，且当前渗透率已相对较高（定速巡航即为线控油门的基础应用之一）。相较而言，线控悬架、转向及制动系统，受制于高昂技术壁垒及上车成本，目前整体仍处于量产的初期阶段。
资料来源：搜狐汽车，头豹研究院
由于各细分系统的运作原理与技术难度不同，线控底盘技术发展呈现出了不同的进度。其中，线控油门技术较为成熟，目前新上市产品基本全部采用线控油门技术，渗透率接近 100%；纯电动汽车仅依靠电机驱动，不需要线控换挡技术，因此线控换挡主要用于燃油与混动车型， 随燃油车技术迭代和混动产品渗透率提升而发展；线控换挡技术发展也较为成熟，目前在中高端车型上均有搭载，渗透率约为 25%；线控制动与线控转向技术壁垒和价值量较高，是线控底盘的核心技术难点和优势领域，目前发展仍处于起步阶段，未来成长空间广阔，也是未来线控底盘的重点发展领域；线控悬架具备一定的技术成果，但受制于高成本，过去搭载车型价格区间较高，且多为进口豪华车型，伴随国产品牌技术成果落地，规模化与供应链优势凸显，线控悬架成本持续降低，搭载车型价格逐渐向下渗透，渗透率有望保持高速增长。
资料来源：网易，华经情报网， 同花顺财经
线控制动：线控底盘增速最快部件，自主品牌正加速国产替代
从汽车制动系统的升级趋势来看，本质是即是对供能、控制、传动装置电子化升级的过程。通用和福特分别于 1934 年和 1939 年采用了液压制动技术。后续历经多次迭代，到 20 世纪 50 年代，液压助力制动器已开始规模化量产上车，成为后机械式制动时代的主流制动方案。
制动技术的发展及分类
资料来源：安信证券
而在新能源汽车时代，由于车内失去了由发动机产生的真空压力来源，倒逼制动系统再次改造升级。目前针对此问题主要有两种解决方案，分别为电子真空泵（EVP）方案和线控制动方案（EMB/EHB）
增加 EVP 方案虽然可以解决真空源缺失的问题，但是由于 EVP 仍存在寿命较短、 易受环境影响，且能量的回收效率较低等问题，因而也难以成为未来新能源汽车制动系统的核心解决方案。而线控制动方案以电子助力器取代真空助力直接建压， 无需消耗能量建立真空源， 可以有效解决新能源汽车真空源缺失的问题。此外，由于其利用电信号控制电机，一定程度上可以减少能量损失、提升响应速度，从而可以提升能量利用率， 进一步提高新能源汽车的续航能力。因此，随着近年来国内新能源汽车渗透率加速提升，头部主机厂已逐步开始在新能源车型上规模化量产线控制动系统。例如比亚迪汉系列是国内首款搭载博世 IPB 的量产新能源车型，蔚来的 EC6、EC8，小鹏 P7 以及理想 ONE 均搭载了博世供应的 iBooster2.0 线控制动系统，北汽新能源EC3 也搭载了国内供应商拿森科技生产的 N-booster 系统。
线控制动工作原理
资料来源：《新能源汽车智能驾驶线控底盘技术研究》
进一步分析线控制动系统，可根据有无液压后备分为 EHB 电子液压制动和 EMB 电子机械制动。其中，EHB 实现难度较低，仅用电子元件替代传统制动系统中的部分机械元件，保留传统的液压管路，当线控系统失效时备用阀打开即可变成传统的液压制动系统，因此也可理解为线控制动系统发展的第一阶段。同时，EHB 具体又可分为 One-Box 和 Two-Box 两种。具体区别在于 One-Box 方案以一个 ECU 同时集成了 ESC（汽车电子稳定系统）和助力器功能，而 Two-Box 方案则需对助力器和 ESC 单元的关系进行协调。
线控制动系统的类别划分
资料来源：亚太科技，安信证券
短期内 Two-Box 方案占据主流，长期看 One-Box 将为确定性趋势。博世iBooster2.0+ESP 即为典型的 EHB Two-Box 技术方案，已经得到验证的是，受益于 iBooster 本身强大的助力能力、电控化的半解耦控制方式、以及的天生双冗余安全备份，在智能汽车行业发展初期得以快速推广。目前，特斯拉全系、吉利领克、蔚来、小鹏等众多主机厂均采用以上方案。
EMB（电子机械制动）实际是在 EHB 的基础上进一步简化传统制动结构，直接取消了制动主缸与液压管路，将电机直接集成在制动器之上（以盘式制动器为基体），且经过传动装置使电机直接驱动制动钳实现制动。由于 EHB 特殊的物理结构，理论上在传动过程中将实现零阻力，具有更高能量回收效率、更低产品重量、更高响应速度等优势。不过，受限于高企的开发成本与技术难度， EMB 仍存在众多问题难以攻克， 短期内无法实现规模化量产。
线控制动行业发展初期，海外头部 Tier1 凭借在传统制动领域的技术积淀及先发优势占据着全球绝大数市场份额。线控制动仍处于发展初期阶段，历史上在制动系统领域处于领先地位的国外的传统 Tier 1 巨头如博世、大陆、采埃孚等具有先发优势和技术优势，尤其博世等在相关产品技术上做到严格保密。目前，博世、大陆、采埃孚都实现了 EHB 方案的量产。博世最早于 2013 年量产的明星产品 iBooster 系列，已经为保时捷、上汽大众新能源产品、特斯拉全系、荣威 Marvel X、理想 ONE、领克 01/03、蔚来全系、小鹏 P7/G3 等车型广泛配套。根据华经产业研究院数据统计， 2020 年全球线控制动系统份额有 65%均由博世占据，贡献了EHB Two-box 方案的主要份额。
资料来源：公司官网，盖世汽车网，汽车制动网
国内以伯特利为代表的供应商正积极布局，未来有望伴随自主品牌崛起持续实现份额扩张。国内的线控制动厂商主要有伯特利、亚太股份和拿森科技。其中伯特利是国内线控制动龙头厂商，其具有成熟完整的 ABS、 ESP、 EPB 技术，且已于 2021 年量产 WCBS（One-Box）制动系统，为奇瑞、吉利等自主车企配套，涵盖了纯电轿车、纯电 SUV、燃油 SUV、燃油越野 SUV，是国内第一家实现 One-Box 方案量产的供应商。国内的其他厂商如拿森也采用了自主开发的 N-Booster 智能制动和稳定控制系统，共同组成了应对未来 L3、 L4 的高度自动驾驶的线控制动解决方案，为北汽新能源、比亚迪、长安、 上汽、大众、尼桑等主机厂配套。与此同时，拓普集团、亚太股份等国内供应商也均在加速布局线控制动，根据拓普集团 2022年半年度报告，公司 IBS（One-box）制动系统已获得国内主机厂定点。
线控悬架：线控底盘价值量最高部件，部分核心件已实现国产化
汽车悬挂系统的核心部件包含弹性元件、减震器、导向机构三大部分。基于性价比、舒适度、灵敏度等多方面因素考虑，搭载空气弹簧+可变阻尼减震器的主动式空气悬挂系统将为确定性的替代方向。
线控悬架又称电控悬架/主动悬架，实际是以空气悬架为基础， 进一步增加传感器和电控系统，根据道路实际情况主动调节悬架的高度、刚度和阻尼，以实现行车/驻车姿态的精细化控制系统、提升驾驶舒适度。以理想 L9 所搭载的“魔毯”空气悬架为例，其中 CDC 减振器控制算fa会根据包含轮端加速度传感器、方向盘转角、油门状态、 ABS 状态、摄像头等在内的超过 15 个传感器的信号，实时地调整减振器阻尼。
线控悬架工作原理
资料来源：高工智能汽车研究院
目前，绝大多数空气悬架已为电控空悬，但由于其悬挂结构复杂、成本高昂且需要与自动驾驶系统进一步协调配合，因而目前在乘用车中渗透率仍然较低。
全球电控空气悬挂系统总成的市场仍然由海外供应商所垄断，目前全球只有大陆集团、威巴克、 AMK 等外资供应商可以独立完成空气悬挂核心零部件的研发和生产。其中，AMK 空气供给单元的全球市占率超过 50%，配套客户有捷豹、路虎、沃尔沃、奥迪、奔驰、宝马、蔚来、东风汽车等。威巴克公司是全球最大的乘用车空气弹簧供应商，约占全球市场份额的 50%，为戴姆勒奔驰、大众、通用、福特、现代、标致、雷诺、菲亚特、丰田、本田、沃尔沃、理想、极氪等配套。减震器则主要由采埃孚萨克斯、天纳克等外资供应商垄断，国内企业仍然以后装市场为主。
中鼎、保隆领衔，国产电控空气悬挂系统正凭借成本优势加速渗透。目前，国内除电子减震器还需采购天纳克、采埃孚萨克斯等 Tier 1 的 CDC 减震器（2000 元），空气悬架其余关键零部件如空气供给单元和空气弹簧均已实现国产化，有望实现降本。其中，空气弹簧单车价值量较高，国内中鼎股份、保隆科技、孔辉汽车、天润工业以及拓普集团均已实现自制。中鼎股份依托 AMK 在国内技术落地， 2021 年已经初步生产电控空气悬架相关产品，并获得东风、蔚来等多个车企的订单，累计金额 15.5 亿元；保隆科技也于 2021 年披露两个新能源头部企业的项目定点，包括价值量较大的左、右前空气弹簧减振器总成和后空气弹簧。从开发成本来说，内资供应商的开发费远低于外资供应商；从零部件成本来说，目前空悬国内可生产部分单车价值量下降到了 8200 元左右，其中空气供给单元 2400 元左右，空气弹簧 3000元左右，传感器和控制器 800 元、软件程序 2000 元。未来随着规模效应的体现，空气悬架有望进一步降本，渗透率提升确定性较强。
线控转向：高阶自动驾驶技术基石，已处于规模化量产的前夜
早期的机械转向系统是由转向操纵机构、转向器和转向传动机构成，由驾驶员驱动转向盘之后完成转向。上世纪 50 年代出现了液压转向系统，以发动机作为驱动带动转向泵，利用转向器放大驾驶员施加的力并改变传递方向。1988 年，日本 Suzuki 公司首先在小型轿车上配备转向柱，是电动转向在汽车上应用的开端。电动转向系统兼具低成本以及低能耗的特点，并且使方向盘与转向机构之间实现了完全解耦。由此转向系统也完成了由机械到电控的升级。
目前市场主流的转向系统以四类 EPS 电动转向系统为主，在新能源领域渗透率已接近 100%。由于 HPS 和 EHPS 存在功耗高以及液压油泄漏等问题，不符合国家环保标准，因此近年来市场上的转向系统已基本全部被电动助力的 EPS 取代。根据佐思汽研数据， 2016-2020 年EPS 在中国乘用车市场的渗透率已从 80.1%逐年上升至 96.4%， 其中?2020 年 EPS 在新能源乘用车市场份额已经占到 99.91%。
EPS分类
资料来源：《汽车先进技术》，《汽车底盘电控》
线控转向的结构可理解为在 R-EPS 的基础上取消了管柱与转向器之间的机械连接（中间传动轴），通过各种传感器获得方向盘的转角数据，然后 ECU 将其计算为具体的转向数据，结合车速及车辆行驶状态来对转向电机进行控制实现转向。此外，线控转向还将标配路感模拟器和电调转向管柱。可以看到，线控转向最大的特点即在于实现了方向盘与转向系统之间的物理解耦，转向系统完全通过电信号传输控制指令，转向机构与驾驶员之间无直接的物理力矩传输路径。
线控转向系统结构
资料来源：头豹研究院，蜂巢智能
线控转向系统落地难度大，安全性+算法优化成为核心难点。目前市场上唯一实现量产的车型是 2013 年英菲尼迪 Q50L，其使用了配备保留机械连接冗余的线控转向。
预计将在 2024 年左右开始实现商业化落地，早期供应商仍以海外 Tier 1 为主。线控转向技术建立在 EPS 技术之上，且芯片等核心零部件均由海外主机厂掌握，因此我们预计早期的市场份额仍然以博世、采埃孚等海外 Tier1 占据。根据高工智能汽车研究院数据统计， 2021 年国内 EPS 市场份额前五大供应商分别为博世、 NSK、采埃孚、 JTEKT、豫北光洋，市占率分别为 18.82%、 18.62%、 17.51%、 12.25%、 8.48%。根据各公司官方网站信息披露， 舍弗勒、万都、捷太格特、耐世特的线控转向产品预计 2023 年实现量产，博世和大众的线控转向产品计划 2024 年前后量产，PSA 计划 2025 年前后实现量产。而国内厂商由于切入较晚差距较大，多数企业正处于研发阶段。2021 年，集度、蔚来、吉利成为线控转向技术发展和标准化研究的联合牵头单位，将牵头线控转向相关国家标准的制定；长城汽车也推出了“智慧线控底盘”计划，其中包括了支持 L4 级别自动驾驶的线控转向技术，并预计 2023 年实现配套量产。
资料来源：高工智能汽车研究院
线控底盘通过电信号代替机械传动部件，实现对汽车动力输出的主动控制，符合底盘执行机构标准化、模块化，运算控制集成化、协同化发展趋势。因此，线控底盘是自动驾驶、电子电气架构升级、整车电动化、集成化造车综合催化下的产物，是电动智能浪潮下具有明确前景的黄金赛道。
与传动底盘系统相比，线控底盘系统的最大特点为 ECU/电机等电子零部件所占比例的提升（vs. 机械零部件在线控系统中的占比和作用逐渐削弱）。在电气化程度增长与机械链接逐步取消的协同作用下，相应电子元器件的需求将大大提升。
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