汽车零部件行业专题报告:线控制动及线控转向

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1. 线控底盘追求人机解耦是实现L3/L4的基础

汽车底盘根据自由度可划分为驱动/制动、转向、悬架等多个子系统

汽车底盘:支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,形成汽车的整体造型,并接受发动机的动力,使汽车产生运动,保证汽车能正常行驶。底盘系统的组成部件繁多,除了驱动、转向和制动等系统以外,还包含车身、离合器等部件;但如果仅站在六个自由度控制的角度,底盘系统可以细化成以下几个子系统:

x轴-驱动系统:将发动机发出的动力传给驱动车轮推动汽车行驶;包括离合器、变速器、传动轴、万向节、主减速器、差速器和驱动半轴等。

x轴-制动系统:1)行车制动装置:驾驶人用脚踏板操纵的制动装置,在行车中经常使用;2)驻车制动装置:驻车制动装置是驾驶人用手操纵的制动装置,主要用于停车后防止汽车滑溜。在行车制动装置失效时或在坡道上起步时,临时可用驻车制动装置。

y轴-转向系统:把来自于传动系的转矩转化为地面对车辆的牵引力;承受外界对汽车的各种作用力和力矩;减少振动,缓和冲击,保证汽车正常、平顺地行驶;由转向盘、转向柱、转向机、转向助力机构等组成。

Z轴-行驶系统:把来自于传动系的转矩转化为地面对车辆的牵引力;承受外界对汽车的各种作用力和力矩;减少振动,缓和冲击,保证汽车正常、平顺地行驶;由车架、车桥、车轮和悬架等组成。

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线控底盘由线控转向、驱动、制动、悬架等5个部分组成

自动驾驶域控制器是自动驾驶汽车的“大脑”、底盘域控制器是“小脑”;五大线控系统则可视为自动驾驶汽车的“手和脚”。“快速响应+精确控制+软硬件解耦”是实现高阶智驾的基础,催生底盘线控化需求。

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智能底盘的2030年整体市场规模有望逾千亿

乘用车+商用车智能底盘2030年市场规模有望逾千亿:根据通渠有道/济驭/同铃科技等测算,线控底盘2030年乘用车+商用车市场规模有望达到1100亿以上,其中乘用车有望达到1066亿市场规模(25-30年37%的CAGR);

低速装备市场(无人车主要指末端配送车辆,专用车主要指环卫车、港口集卡和宽体自卸车)市场规模有望逾170亿:无人车+专用车2030年有望达到174亿市场规模(25-30年41%的CAGR)。

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2. 关于线控制动:法规允许EMB 26年1月开始正式上车

行车制动&驻车制动定义&图解

汽车制动系统是指对汽车某些部分(主要是车轮)施加一定力,从而对其进行一定程度强制制动的系列专门装置:从结构上来看,由供能装置、控制装置、传动装置及制动器组成;按功能不同,可分为行车制动/驻车制动/辅助制动系统等;按供能装置差异可分为机械式/气压式/液压式三种。

以一般乘用车液压制动系统为例:驾驶员踩下制动踏板,由于杠杆作用,踏板力经过第一级放大传递到真空助力器;真空助力器依托压强原理将制动液传递到主缸,进一步放大制动力;主缸的制动液被推入轮缸并在压强的作用下产生更大制动力,推动轮端卡钳加紧刹车盘阻碍刹车盘转动,从而实现制动。

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传统行车液压/EVP/EHB/EMB的区别

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几大与制动伴生的其他系统——ABS、TCS、VDC

ABS(Antilock Brake System,防抱死制动系统):当紧急制动/猛踩刹车的时候,车轮可能直接从滚动状态到抱死拖滑状态,各个车轮受到的摩擦力不一样,导致整车失控;ABS作用如同点刹一样,不停踩、放刹车踏板,保证车与路面具有良好的纵向、侧向附着力,有效防止制动时汽车侧滑、甩尾、失去转向等现象发生(1978年博世率先量产)。

TCS(Traction Control System,牵引力控制系统):ABS局限是只有踩刹车踏板制动时才会收集到反馈信号,在驱动工况没法工作,如冰面启动等场景还是会打滑/抱死,于是博世1986年推出TCS,其根据驱动轮转数及传动轮转数来判定驱动轮是否发生打滑现象,当前者大于后者时,进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。

VDC(Vehicle Dynamics Control,车辆行驶动态控制系统):ABS与TCS解决制动/驱动时,轮胎抱死/打滑的问题,但转向不足/转向过头的情况下,车辆横向失控仍需要调控,于是VDC系统诞生(博世,1992年)。

由于三者涉及的组件&参数比较同质(如轮速传感器、液压控制单元(电磁阀+液压马达)等);1992年,博世将ABS、TCS、VDC等系统控制单元集成,ESP诞生(Electronic Stability Program,车身稳定控制系统),1995年实现量产,首发于奔驰S级。后面其他厂家也陆续推出类似产品但是无法继续使用ESP这个简称,因此命名五花八门,大体统称为ESC(Electric Stability Controller,电子稳定性控制系统)。

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3. 关于线控转向:法规认证尚不明细,但年内或可期待新的政策催化

转向系统定义&工作方式

汽车转向系统定义:驾驶员通过操纵转向盘,经过一套传动机构,使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向,确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向,用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一整套机构(装置)称为汽车转向系统。

按照不同部件的职能不同,可以划分为以下几个结构:转向操纵机构-由方向盘、转向管柱、转向轴、转向传动轴、转向万向节、快拆器、快拆轴、轴承座等组成,作用是将驾驶员转动方向盘的力传给转向器;转向器-是完成由旋转运动到直线运动的一组齿轮机构,同时也是转向系中的减速传动装置;转向传动机构-从转向器到转向节之间的所有传动杆件(不含转向节)的总称,包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向梯形结构等。

工作原理:右图举例了齿轮齿条式转向系统的基本工作原理,当驾驶人转动转向盘时,转向柱便跟着转动。通过转向节和转向中间轴,转向力矩传递至转向器的输入轴。输入轴的转动被齿轮齿条式转向器转换为往复运动或直线运动,推动或拉动转向杆系及转向节,使转向轮(前轮) 偏转一定角度。

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C-EPS/R-EPS/DP-EPS/SBW的优劣比较

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4. 具有底盘全域平台化能力的优质龙头Tier1&上游的电机/丝杆

线控底盘未来有望向多域融合演进

往更长远的技术趋势看,下一代智能底盘有望打破传统系统边界,例如通过“角模块”实现制动、驱动、转向的高度集成,从根本上解决早期智能汽车存在的操控迟滞、点头效应等问题;EMB与悬架、转向的集成度或将进一步提升。比如利氪科技的EMB-LK+SBW-LK与底盘域控平台Ctrio-LK协同,可以确保单一故障下制动系统与转向系统正常工作;龙头公司有非常明确的ASP扩张曲线,能整体配套底盘全域零部件的优质Tier1单车价值量有望达到2万元以上。

线控四轮独立转向系统(4WS-SBW) 为代表的创新功能加速上车:以红旗一体化底盘构型为例,首创底盘域控制算法,实现转向、制动、悬架系统的集成控制。它把驱动车轮的电机,从车身上去掉,直接集成到了车轮上,安装在了轮毂的内侧,并且4个轮子都采用同样的设计。这样相当于直接取消了传统汽车上的传动装置,让车轮能够“自己”驱动“自己”,可实现蟹行转向、定点掉头、前轮转向、四轮转向等七种运动模式。

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重点公司:耐世特

耐世特:全球汽车转向系统头部供应商,产品布局涵盖C-EPS、DP-EPS、R-EPS、管柱、中间轴、液压转向、传动系统等等;客户覆盖全球;车型涵盖乘用车&商用车&Robotaxi;早在2017年就开始布局SBW;有望成为最先实现SBW量产的本土供应商。

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重点公司:伯特利

伯特利:国产制动头部厂商;根据25年6月披露的可转债说明书,公司未来将新增60万套EMB产品年产能;100万套智能线控制动系统产品年产能;此外,公司22年5月完成对浙江万达的收购,切入汽车转向系统市场,积极布局SBW中。

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重点公司:浙江世宝

浙江世宝:国内转向系统头部厂商;公司客户涵盖全球商用车龙头企业&国内主流乘用车企;23年开始布局SBW;公司收入体量相对伯特利、耐世特更小且产品结构更为单一,乘用车客户覆盖面&配套产品的多样化程度也在持续拓展;SBW如果能放量,收入/利润体量的扩张速度或相对更快。根据公司投资者互动问答,公司的线控转向SBW已获得多个客户的项目定点,目前均在不同的开发阶段。根据客户的要求,预计最早于26年量产。

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重点公司:经纬恒润

经纬恒润:控制器起家,车身、智驾、底盘、动力域、网联域全布局的Tier1头部厂商;硬件量产经营丰富+品控过硬的同时,软件能力突出;前瞻布局封闭/半封闭场景无人驾驶、干线物流、支线物流,深度受益整车电子电气架构集成化风潮&RoboX加速落地的产业趋势。

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重点公司:五洲新春

五洲新春:国产精密制造商,主营轴承及汽车配件,依托自身精密制造经验,尤其是以轴承为基础的技术积累,着力发展各类丝杠产品,核心聚焦滚珠丝杠业务;在智能汽车线控系统方面,其丝杠产品可适配SBW,为系统提供关键的线性运动与动态控制支持,目前已开启相关领域合作布局。

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重点公司:北特科技

北特科技:国内汽车底盘零部件主流供应商,业务覆盖转向、减振等领域,重点深耕转向齿条业务;凭借工业优化与精度控制优势,积极探索转向齿条业务与线控转向系统SBW的融合发展,开发适配线控转向系统的高性能齿条产品。

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重点公司:嵘泰股份

嵘泰股份:国内电动助力转向器铝铸壳体头部企业,其转向系统产品包括转向长壳体、转向管柱、伺服壳体、端盖等;具备转向管柱业务从研发设计、模具制造到压铸成型、精密加工的全流程生产能力,凭借技术优势快速响应诉求,开发出符合不同车型要求的转向管柱产品,其客户涵盖世界知名车企及顶级跨国零部件总成企业。

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