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我国汽车线控底盘行业整体市场规模及主要细分领域空间预测

字体大小: 2021-09-26 16:00

中国报告网提示:线控底盘系统取消了大量的机械连接装置及液压/气压等辅助装置,一是有助于车辆提升安全性,具备响应速度快和控制精度高的特点,二是减少了力在传导过程中能量的损耗,三是可磨损部件减少维护成本降低。

       线控底盘是自动驾驶与新能源汽车中间的一个结合点,它是实现无人驾驶的关键载体。中国汽车零部件行业已经进入长期的成长期,底盘系统约占整车成本的10%。线控底盘系统取消了大量的机械连接装置及液压/气压等辅助装置,一是有助于车辆提升安全性,具备响应速度快和控制精度高的特点,二是减少了力在传导过程中能量的损耗,三是可磨损部件减少维护成本降低。“新四化”的推动下,电动智能化呈现出高速发展的态势,制动系统逐步线控化,加之汽车行业国产化替代的良机,线控底盘集成领域迎来更广阔的市场。据测算,预计2021年国内线控底盘市场规模达145亿元,2026年国内线控底盘市场规模将达到575亿元,5年CAGR为31.8%。

2019-2026年国内汽车线控底盘市场规模及预测

数据来源:观研天下数据中心整理

       根据观研报告网发布的《2021年中国汽车线控底盘行业分析报告-产业规模现状与发展机会预测》显示,线控底盘分为线控制动、线控转向、线控油门、线控换挡四大系统,其中,线控转向和线控制动是面向自动驾驶执行端方向最核心的产品,其中又以制动技术难度最高。线控制动技术成熟度提升较快,且由于线控制动解决了电动车真空助力缺失的问题,在新能源汽车中渗透率将快速提升。线控转向是在电子助力转向的基础之上发展而来,利用线控代替机械连接方向盘和执行机构,随着未来自动驾驶水平进一步提高,预计线控转向渗透率将持续提升。

       (一)线控制动概况

       线控制动系统(Brake-By-Wire)是电子控制的制动系统,汽车底盘域的核心部件,其主要特征是取消了制动踏板和制动器之间的机 械连接,以电子结构上的关联实现信号的传送、制动能量的传导。

       线控制动系统是在传统的制动系统上发展而来的,使用电系统替代传统的机械或液压系统,是汽车制动技术长期的发展趋势。传统制动系统由制动踏板施加能量,经液压或气压管路传递至制动器;而线控制动系统执行信息由电信号传递,制动压力响应更快,因此刹车距离更短更安全

汽车制动系统发展历程

资料来源:公开资料

传统与线控制动系统比较

资料来源:观研天下整理

       考虑疫情结束后需求回补,OEM集中迈进自动驾驶SAEL3阶段,线控制动配备渗透率迅速提升,线控制动单车价值量预计为2000元,以此测算,2021-2026年我国线控制动市场规模将稳步上升,从27.8亿元增至216.2亿元,5年期间的CAGR将达46.2%,行业发展迅速。

2021-2026年我国线控制动市场空间预测

 

2021E

2022E

2023E

2024E

2025E

2026E

国内汽车产量(万辆)

2783

2908

3074

3258

3431

3603

国内汽车产量增速

15%

4%

6%

6%

5%

5%

线控制动单车价值量(元/车)

2000

2000

2000

2000

2000

2000

线控制动渗透率

5

7

12

17

23

30

国内线控制动市场规模(亿元)

27.8

40.7

73.8

110.8

157.8

216.2

数据来源:公开资料整理

       观研报告网发布的资料显示,博世占据国内线控制动主要份额,其线控制动产品(iBooster、iBooster 2.0、IPB)在2020年市占率超过90%,配套小鹏、蔚来、特斯拉、理想等新能源品牌,占据绝对主导地位。

2020年我国线控制动产品市占率

数据来源:观研天下数据中心整理

       线控制动系统是在线控底盘技术中难度最高的,但也是最关键的技术,其可进一步分为液压式线控制动系统(Electro-Hydraulic Brake, EHB)和机械式线控制动系统(Electro-Mechanical Brake, EMB)两种。

       1、EHB概况

       EHB系统的控制单元及执行机构布置的比较集中,并且使用了制动液来作为动力传递媒介,有着液压备份系统,亦可称之为集中式、湿式制动系统,其发展相对成熟。现在市场上EHB的代表产品包括博世的iBooster、大陆MKC1、采埃孚天合IBC、日立的E-ACT等线控制动产品。

       根据技术方向,EHB可以分为三类:a)电动伺服,电机驱动主缸提供制动液压力源,代表产品 BoschIbooster、NSK;b)电液伺服,采用电机+泵提供制动压力源,代表产品 Continental MK C1、日立;c)电机+高压蓄能器电液伺服,代表产品 ADVICS ECB。

液压线控制动系统分类及产品

技术分类

系统特点

厂商

电动伺服

取消了真空助力器,采用的电机驱动主缸提供制动液压力源,它们需要配合ESC或者ABS配合进行制动和能量回收。亚太上海研发中心也有iBOOSTER产品

博世的iBOOSTER

NSK客户

液压伺服

采用电机+尿液提供制动压力源,大陆MICI将踏板模拟器和自动主缸集成在了阀体内部,外接自动踏板顶杆,代替了现有的自动主缸。日立无负压制动系统采用集成踏板模拟器的ESC,外接一个传统主缸。亚太ESC产品采用的是该种构型

大陆MKCI

日立无负压电动制动系统

电机+高压蓄能器电液伺服

采用的是电机为高压蓄能器冲液,提供制动压力源,结合集成踏板模拟器和ESC的制动主缸形成整套制动系统。亚太EHB为该种构型,具备制动能量回收功能

爱德克斯ECB

资料来源:公开资料整理

       根据集成度的高低,EHB可以分为Two-Box和One-Box两种技术方案,二者的主要区别在于ABS/ESC系统是否和电子助力器集成在一起。相较于Two-Box方案,One-Box方案的体积和重量大大缩小,成本更低,但由于技术问题量产时间更晚。从分散走向集成,One-Box料将成为主流技术方案。

       2、EMB概况

       EMB系统采用的是电子机械装置代替液压管路,执行机构通常安装在轮边,亦可称之为分布式、干式制动系统。EMB 系统的 ECU 根据制动踏板传感器信号及车速等车辆状态信号,驱动和控制执行机构电机来产生所需要的制动力。

       与EHB 系统相比,EMB 系统虽然具有诸多优点,但是依然存在不少技术难点需要攻克,其缺少备用制动系统且缺少技术支持,短期内很难大批量应用,是未来发展的方向。

液压与机械线控制动系统比较

 

组成

优点

缺点

EHB

使用制动液作为动力传递媒介

1)会利用算法弥补部件的磨损和变形,使制动性能长期处于良好状态;2)制动的高度灵活性和高效性;3)能发挥包括ABS在内的更多辅助功能

1)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)液压系统的重量相对轻量化不利

EMB

采用电子机械装置代替液压管路,执行机构通常安在轮边

1)反应时间小,安全优势;2)无液压系统,维护费用低

1)无备份系统,对可靠性要求高;2)轮毂电机限制电机功率,制动力或不足;3)工作环境恶劣;4)需要针对底盘开发对应系统

资料来源:公开资料整理

       从竞争要素来看,线控制动产品技术含量较高,且需要较长投入期,因此对于人才、技术和资本要求较高。从2000年开始,国内一些自主整车企业和零部件供应商就开始进行EHB的研发,目前已取得一定成果。目前国内发展相对较好的有伯特利、拓普集团、万安科技等,虽然与博世等国际巨头仍存在一定差距,但产业尚处于发展早期阶段,还有较大的追赶机会。

线控制动系统供应商与配套

供应商

产品

配套客户

博世

iBOOSTER/IPB

通用、本田、吉利、特斯拉、蔚来等

大陆

MKC1

阿尔法罗密欧等

采埃孚

IBC

通用等

爱德克斯

EBC

丰田普锐斯等

伯特利

WCBS

已发布,尚未批产

同驭汽车

EHB系统

江铃等,小规模量产

拓普集团

IBS

处于验证和推广阶段

资料来源:公开资料整理

       (二)线控转向概况

       线控转向系统(SBW)是在EPS上发展起来的,其相对于EPS具有冗余功能,并能获得比EPS更快地响应速度。与传统液压助力转向系统相比,EPS 具有如下优点:1)电动机和减速机构安装在转向柱或在转向系统内,所占空间小,零部件结构简单、安装方便,维护费用低;2)以电动机为动力,电动机只在需要时才启动,耗用电能较少,提高了汽车的燃油经济性;3)可实时地在不同的车速下为汽车转向提供不同的助力,保证汽车在低速行驶时轻便灵活,高速行驶时稳定可靠;4)EPS 系统硬件结构简单,可以通过调整 EPS 控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。

       对于L3及以上的自动驾驶汽车来说,部分会脱离驾驶者的操控,因此自动驾驶的驾驶控制系统对于转向系统等要求控制精确、可靠性高。而目前只有线控转向可以满足要求,因此也成为了转向系统未来的发展趋势。

转向系统比较

类别

辅助动力

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、转向传动器等

纯人力驱动,通过机械杠杆放大人力从而操纵轮胎转向

结构简单,成本低

操作费力,稳定性和精确性有限

液压助力转向系统(HPS

发动机

液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等

结合人力与发动机动力为转向能源,放大人力从而操纵轮胎转向

安全性高,成本低,转向动力充足

能耗高,维护成本高

电液助力转向系统(EHPS

电动机

储油罐、控制单元、电动泵、转向机、助力转向感器等

转向油泵由电动机驱动,并加装装电控系统

能耗低,反应灵敏

稳定性较差,维护成本高

电子助力转向系统(EPS

电动机

扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构、控制单元等

听过电子控制电机产生辅助动力,实现转向

结构精简,轻量化程度高,体积小

辅助力度有限,成本高

线控助力转向系统

电动机

转向盘模块、前轮转向模块、主控制器、自动防故障系统等

取消转向盘与转向轮之间的机械连接

体积小,安全性高

能耗高,需要高功率反馈机和转向电机

资料来源:公开资料整理

       根据助力参与的阶段及助力电机布置位置的不同,EPS 可以分为 C-EPS (Column-EPS,管柱式)、P-EPS(Pinion-EPS,齿轮式)、DP-EPS(Dual-Pinion EPS,双小齿轮)、RP-EPS(Rack-Parallel EPS,齿条平行式)和 RD-EPS(Rack-Direct EPS,齿条直接助力式)等不同类型。

EPS分类比较

 

工作原理

优势

劣势

适用车型

管柱式电动助力转向器C-EPS

助力电动机、控制器及转矩传感器配置在转向柱上,下面链接机械转向机

电机可安装在转向柱任何位置,占用空间小且布置方便;成本最低;助力响应性较好

对电机的噪声和振动要求较高;输入轴需要承受助力,降低了安全性

2.0L以下排量中低端轿车

小齿轮式电动助力转向器P-EPS

助力电动机配置在齿条轴上,电动机输出力矩通过蜗轮蜗杆减速机构作用在小齿轮上

可提供比C-EPS更大助力,安全性更高;刚性好;转向路感强

万向节存在会影响助力控制特性精确度

2.0L以下排量中端轿车

双小齿轮式动力转向器DP-EPS

2个小齿轮,扭矩传感器在驱动和小齿轮上,而电机输出通过蜗轮蜗杆减速机构作用在另外一个小齿轮传递至齿条上

P-EPS相比,实现了传感器和助力结构的物理分离,驱动小齿轮不受转向机传动比的约束

万向节存在会影响助力控制特性精确度;结构复杂;成本较高

2.0L以下排量中端轿车

齿条平行式电动助力转向器RP-EPS

转向器助力电机转子与转向器丝杠轴采用平行结构,利用皮带链接电机转轴和丝杠螺母,滚珠丝杠上的循环滚珠作为减速机构

具备P-EPS的特点,电机可提供比P-EPS更大的助力

万向节存在会影响助力控制特性精确度;结构复杂;成本较高

2.0L以下排量中高端轿车

齿条直接助力式电动助力转向器RD-EPS

DP-ESP相似,扭矩传感器装在驱动小齿轮上,电机输出力矩通过在齿条上的循环球减速传动机构传递

具备“小齿轮助力式”的特点,能够提供更大助力,能量损失更少

万向节存在会影响助力控制特性精确度;结构复杂;成本较高

2.0L以下排量中高端轿车

资料来源:公开资料整理

       电子助力转向系统(EPS)主要由ECU、电动机、扭矩传感器、车速传感器等零部件组成,其中,ECU和电动机成本高达64%。由于SBW进一步取消了机械连接、电子件数量提升,ECU和电动机等核心电子元件的占比将进一步提升,且出于安全性考虑,线控转向通常会进行冗余备份,从而提升转向系统单车价值量。目前EPS单车价值量约1500元,预计升级成线控转向系统后将上升至3000-4000元,单车价值量迎来显著增长。

EPS转向系统成本构成
 
数据来源:观研天下数据中心整理

       线控转向具备方向盘与转向机完全解耦、节省驾驶舱空间、设计灵活、转向精准度高的特点,更加贴合高级别自动驾驶的需求,因此在目前量产乘用车上应用越来越多,渗透率将快速提升,同时,线控转向控制代码行数进一步增加,且需增加冗余安全功能,以单车价值量提升至3500元/车进行测算,考虑疫情结束后需求回补,我国汽车线控转向市场规模将快速扩张,从2022年的30.5亿元增至2026年的163.9亿元,4年期间的CAGR达52.2%。

2021-2026年我国汽车线控转向市场空间测算

 

2021E

2022E

2023E

2024E

2025E

2026E

国内汽车产量(万辆)

2783

2908

3074

3258

3431

3603

国内汽车产量增速

15%

4%

6%

6%

5%

5%

线控转向单车价值量(元/车)

3500

3500

3500

3500

3500

3500

线控转向渗透率

0%

3%

5%

8%

11%

13%

国内线控转向市场规模(亿元)

0

30.5

53.8

91.2

132.1

163.9

数据来源:公开资料整理

       EPS 关键技术在于控制器的设计,核心内容包括路感匹配、路感跟踪、故障诊断及处理等。从竞争要素来看,线控转向系统对于技术、资本、安全等要求较高,预计短期内线控转向产品还将为博世、采埃孚等巨头所把控。目前拓普集团等企业在 EPS 等领域已有产品布局或量产,通过持续投入,未来国内企业或将迎来发展机会。

线控转向系统供应商及产品进展

供应商

线控转向产品进展

Kayaba

已量产配套英菲尼迪

博世

产品有样车展示

采埃孚

未量产,有产品介绍

JTEKT

未量产,有产品介绍

耐世特

研发Quiet Wheel

联创电子

有研究,原型机

拓普集团

研发中

资料来源:公开资料整理(TC)

     行业分析报告是决策者了解行业信息、掌握行业现状、判断行业趋势的重要参考依据。随着国内外经济形势调整,未来我国各行业的发展都将进入新阶段,决策和判断也需要更加谨慎。在信息时代中谁掌握更多的行业信息,谁将在未来竞争和发展中处于更有利的位置。




中国报告网提示:线控底盘系统取消了大量的机械连接装置及液压/气压等辅助装置,一是有助于车辆提升安全性,具备响应速度快和控制精度高的特点,二是减少了力在传导过程中能量的损耗,三是可磨损部件减少维护成本降低。

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