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文檔簡介
1、2022年汽車線控底盤行業(yè)研究報告1 、背景:為什么要重視線控底盤賽道?1.1 汽車電動化大趨勢已經(jīng)形成我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入快速成長期,市場空間巨大。我國新能源產(chǎn)業(yè)起步較早,自 2001 年“863”電動車重大專項計劃誕生起,經(jīng)過二十余年的持續(xù)發(fā)展,新能源汽車銷量從 2011 年 的 8159 輛快速增長至 2021 年的 352 萬輛,CAGR 高達(dá) 83%。從全球視角來看,截止至 2022 年 5 月我國新能源汽車滲透率達(dá)到 26.5%,銷量占據(jù)全球的近 50%,已連續(xù) 7 年占據(jù) 全球第一,成為全球無可爭議的新能源行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展背后的核心驅(qū)動要素包括 政策支持、技術(shù)進(jìn)步、消
2、費認(rèn)知和競爭格局四個方面:1)政策支持:國家出臺了一系列政策以引導(dǎo)新能源汽車產(chǎn)業(yè)向更健康的方向發(fā)展,包括財 政補貼、稅收優(yōu)惠、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等,同時大力推進(jìn)“雙碳”工作,對新能源汽車市場發(fā)展 起到重要引領(lǐng)性作用。2)技術(shù)進(jìn)步:三電技術(shù)逐步成熟化,充電便利性大幅提升,且安全性、可靠性問題基本解 決。3)消費認(rèn)知:消費者對新能源趨勢認(rèn)同度大幅提升,部分用戶開始從更優(yōu)異的動力性能、 智能化水平等角度出發(fā),傾向于選擇新能源汽車而非傳統(tǒng)燃油車型,個人、家庭用戶占比逐 步提升。4)競爭格局:自主品牌進(jìn)入產(chǎn)品迭代升級周期,造車新勢力產(chǎn)品加速量產(chǎn)落地,老牌合資 品牌開始集中發(fā)力電動化。1.2 汽車革命,電動化僅
3、是上半場,智能化開啟下半場汽車電動化是智能化的基礎(chǔ),我們預(yù)計電動化與智能化滲透率將呈現(xiàn)雙螺旋式上升趨勢。 相較傳統(tǒng)燃油車,我們認(rèn)為電動車是智能化的最佳載體: 1)快速的電信號傳遞是汽車智能化基礎(chǔ)。燃油車以機(jī)械及液壓結(jié)構(gòu)為主,核心部件是“發(fā)動 機(jī)+變速箱”。受制于內(nèi)燃機(jī)機(jī)械傳動及化學(xué)反應(yīng),發(fā)動機(jī)先天具備“時間滯后”特性,從而較 難實現(xiàn)即時精準(zhǔn)控制和響應(yīng)。電動車以三電系統(tǒng)(電池、電機(jī)、電控)為核心,電信號的 廣泛使用可以更為精細(xì)地調(diào)節(jié)車輛狀態(tài)。2)軟硬件解耦,便于 OTA 升級。燃油車多采用分布式架構(gòu),每臺車裝載數(shù)十甚至上百個 電子控制單元(ECU),ECU 驅(qū)動各部件執(zhí)行具體功能,軟硬件高度耦合
4、,而底層核心技術(shù) 及修改權(quán)限往往掌握于傳統(tǒng) Tier 1 巨頭手中,車企難以實現(xiàn)軟件集成開發(fā)或自行功能定義, 即較難實現(xiàn)“OTA”升級。電動車由于結(jié)構(gòu)簡化,汽車電子電氣架構(gòu)將由分布式向域集中/中央 控制架構(gòu)轉(zhuǎn)變,軟硬件解耦,在降低成本、縮短整車驗證周期的同時,主機(jī)廠逐步主導(dǎo)架構(gòu) 設(shè)計及軟件開發(fā),便于實現(xiàn)“OTA”升級。3)車企重點發(fā)展新能源汽車,戰(zhàn)略收縮燃油車布局。傳統(tǒng)汽車巨頭開發(fā)新車型以電動車為 主,傳統(tǒng)燃油車升級換代僅做小修小補,投入資源及開發(fā)力度逐漸減少。隨著社會及政策資 源逐步向電動車傾斜,將進(jìn)一步加速汽車電動智能化趨勢。1.3 智能汽車兩大核心:智能座艙+智能駕駛智能座艙:更容易被消
5、費者感知,且技術(shù)門檻相對較低,是各大主機(jī)廠現(xiàn)階段差異化布局 的重點。智能座艙聚焦人機(jī)交互,新增尺寸更大的中控屏、中控娛樂系統(tǒng)、液晶儀表盤、抬 頭顯示系統(tǒng)等設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)多模態(tài)交互、地圖導(dǎo)航服務(wù)、豐富車機(jī)娛樂內(nèi)容和生活服務(wù)信 息等功能。 智能駕駛:奔馳 L3 級別自動駕駛已獲德國政府批準(zhǔn),汽車行業(yè)有望全面進(jìn)入“L3 時代”。 智能駕駛包括感知層、決策層和執(zhí)行層,裝配自動駕駛芯片、域控制器、車載攝像頭、激光 雷達(dá)、線控執(zhí)行等設(shè)備,實現(xiàn)自動駕駛、智能剎車、自主泊車等功能,完成車、路、云協(xié)同。1.4 線控底盤是實現(xiàn)高階自動駕駛的關(guān)鍵基石自動駕駛技術(shù)的三個必要條件:感知層、決策層、執(zhí)行層。1)感知層:依
6、賴傳感器對道路 周邊環(huán)境信息進(jìn)行采集,包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波等。2)決策層:采 集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胗嬎銌卧M(jìn)行計算,進(jìn)行路線規(guī)劃和控制,制定方向轉(zhuǎn)角和速度等信息。 3)執(zhí)行層:底盤執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照決策層指令進(jìn)行精確執(zhí)行。高階自動駕駛需求催生更快系統(tǒng) 響應(yīng)和更高精度要求,故底盤線控化是實現(xiàn) L2+以上自動駕駛的關(guān)鍵一環(huán)。2 、概述:什么是線控底盤技術(shù)?2.1 什么是線控技術(shù)?線控技術(shù)最早起源于飛機(jī)的電傳操縱系統(tǒng)。線控技術(shù)是指由“電線”或者電信號來傳遞控制, 取代傳統(tǒng)機(jī)械連接裝置的“硬”連接來實現(xiàn)操控的一種技術(shù)。線控技術(shù)最早起源于飛機(jī)的電傳 操縱系統(tǒng),線控技術(shù)將飛行員的操縱命令轉(zhuǎn)換成
7、電信號,通過電纜直接傳輸?shù)阶灾魇蕉鏅C(jī)的 一種系統(tǒng)。由于省去傳統(tǒng)的飛機(jī)操縱系統(tǒng)中從操縱桿到舵機(jī)之間的復(fù)雜機(jī)械傳動裝置和液壓 管路,線控技術(shù)反應(yīng)速度更快,控制精度更高。目前絕大部分軍用和民用飛機(jī)都已采用線控 技術(shù)。 線控技術(shù)實現(xiàn)過程:傳感器將駕駛員的操縱指令轉(zhuǎn)換成電信號傳送給控制器,控制器分析信 號、并將指令發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu),最終由功能裝置實現(xiàn)目標(biāo)指令。2.2 底盤=傳動系統(tǒng)+轉(zhuǎn)向系統(tǒng)+行駛系統(tǒng)+制動系統(tǒng)汽車的底盤由傳動系統(tǒng),轉(zhuǎn)向系統(tǒng),行駛系統(tǒng),制動系統(tǒng)四大系統(tǒng)組成,包括驅(qū)動、換擋、 制動、懸架、轉(zhuǎn)向五大部分。底盤作用是支承、安裝汽車發(fā)動機(jī)及其各部件、總成,成形汽 車的整體造型,并接受發(fā)動機(jī)的動力,
8、使汽車產(chǎn)生運動,保證車輛安全行駛。2.3 底盤設(shè)計趨勢:集成化、輕量化、智能化汽車底盤朝著集成化、輕量化和智能化發(fā)展,至今已經(jīng)歷四個階段:零散式設(shè)計平臺 式設(shè)計模塊化設(shè)計智能化。1)零散式設(shè)計:主機(jī)廠需要為每款車型開發(fā)單獨的核 心部件,故零部件采購成本高。2)平臺式設(shè)計:在開發(fā)過程中,利用同一架構(gòu)、共享部分 設(shè)計,并基于此衍生不同的車型。這種設(shè)計模式不僅可以在開發(fā)階段節(jié)省研發(fā)費用,還可在 生產(chǎn)階段共享同類零部件,降低企業(yè)采購成本。3)模塊化設(shè)計:在平臺化基礎(chǔ)上進(jìn)一步升 級,主機(jī)廠不再會為某車型單獨開發(fā)其動力系統(tǒng),基本都是以驅(qū)動系統(tǒng)模塊化集群獨立開發(fā) 并與車型開發(fā)項目分離,所有新車型的研發(fā)都基于
9、驅(qū)動系統(tǒng)模塊化集群進(jìn)行動力匹配選擇。 模塊化設(shè)計可以加速新車研發(fā),降低開發(fā)成本。4)智能化設(shè)計:底盤的子系統(tǒng)可分模塊進(jìn) 行智能化設(shè)計,如線控底盤。2.4 汽車線控底盤優(yōu)勢何在?電信號傳遞信息,響應(yīng)更快,精度更高。傳統(tǒng)的操縱汽車的方式:當(dāng)駕駛員踩制動、踩油門、 換檔、打轉(zhuǎn)向盤時,都是通過機(jī)械機(jī)構(gòu)來操縱汽車。而線控技術(shù)則是將動作轉(zhuǎn)化為電信號, 由電線來傳遞指令操縱汽車。由于線控系統(tǒng)取消了一些笨重的、精確度較低的氣動、液壓及 機(jī)械連接,取而代之的是更為精確、敏感的傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu),其具有結(jié)構(gòu) 緊湊、可控性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢,具有良好的發(fā)展前景。此外,線控底盤高度集成、結(jié) 構(gòu)緊湊,重量
10、更輕,是電動化和智能化的橋梁。3 、趨勢:線控底盤技術(shù)發(fā)展趨勢探究線控底盤由五大核心系統(tǒng)組成,其中轉(zhuǎn)向、制動、懸架已處于爆發(fā)前夜。線控底盤系統(tǒng)構(gòu) 成包括線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控?fù)Q擋系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)和線控懸架系統(tǒng)。根據(jù) 蓋世汽車研究院統(tǒng)計數(shù)據(jù),截止至 2020 年線控油門由于技術(shù)成熟且技術(shù)壁壘相對較低,滲 透率已接近 100%;線控?fù)Q擋滲透率約 25%,正處于快速發(fā)展階段;而線控底盤的核心技術(shù) 線控轉(zhuǎn)向、線控制動及線控懸架,其滲透率不及 10%,正處于大規(guī)模商業(yè)化前夜。3.1 線控制動:L3 級自動駕駛的核心部件3.1.1 線控制動事關(guān)自動駕駛安全性能,技術(shù)難度高制動系統(tǒng)由制動器和制動
11、動力系統(tǒng)組成。制動器主要有盤式制動器和鼓式制動器,前者常用 于乘用車,后者用于商用車。制動力動力系統(tǒng)有機(jī)械拉索、液壓伺服制動、氣壓動力、電磁 式等,目前主流汽車基本采用液壓、氣壓和電機(jī),機(jī)械拉索已逐步退出市場。 根據(jù)功能劃分,制動系統(tǒng)分為行車制動、駐車制動、緊急制動和輔助制動系統(tǒng)。行車制動 系統(tǒng)作用是令行駛中的汽車降低速度甚至停車。駐車制動系統(tǒng)確保已停駛的汽車駐留原地不 動。應(yīng)急制動系統(tǒng)在行車制動系統(tǒng)失效的情況下,確保汽車仍能實現(xiàn)減速或停車。輔助制動 系統(tǒng)在行車過程中僅輔助行車制動系統(tǒng)降低車速或保持車速穩(wěn)定,但不能將車輛緊急制停。制動系統(tǒng)直接關(guān)系到了自動駕駛汽車的安全性能,線控制動是線控底盤技
12、術(shù)中難度最高, 但也最關(guān)鍵的技術(shù)。目前與 ADAS 高度相關(guān)的 ACC、AEB、AP、ESP 等功能都需要在制 動系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)。線控制動系統(tǒng)事關(guān)自動駕駛的底盤安全和穩(wěn)定控制,只有擁有足夠好的 制動性能(包括響應(yīng)速度、平順性好等),才能為駕乘人員提供較好保障。3.1.2 制動系統(tǒng)技術(shù)演進(jìn)路線:從機(jī)械制動邁向線控制動制動系統(tǒng)趨于電動智能化,單車價值量持續(xù)提升。傳統(tǒng)機(jī)械制動通過機(jī)械連接,由制動踏板 施加能量,經(jīng)液壓或氣壓管路傳遞至制動器。由于設(shè)計機(jī)構(gòu)閥類元件多、制動速度慢,機(jī)械 制動易產(chǎn)生制動滯后現(xiàn)象。相較于傳統(tǒng)制動系統(tǒng),線控制動無需駕駛員提供制動能量,響應(yīng) 速度更快,制動距離更短,安全性更高。同
13、時由于引入更多傳感器、控制器、電動化執(zhí)行器, 升級后的制動系統(tǒng)單車價值量約 2000 元,相較傳統(tǒng)制動也將有較大提升。制動系統(tǒng)電動智能升級經(jīng)歷壓力助力、電子輔助和完全電控三個階段。1)壓力助力:依賴 駕駛員踩踏制動踏板來推動制動推桿。隨著汽車質(zhì)量越來越大,車速越來越快,開始出現(xiàn)壓 力助力裝置以增大制動力,如氣壓制動及液壓制動。2)電子輔助:以液壓制動系統(tǒng)為基礎(chǔ), 電子器件(EVP/ABS/ESC 等)替代部分機(jī)械部件助力剎車。3)完全電控:不再需要液壓 部件,通過傳感器獲得踏板信號,由電機(jī)驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生制動力。3.1.3 線控制動技術(shù)事關(guān)自動駕駛安全,EHB 為當(dāng)前主要方案汽車線控制動系統(tǒng)
14、目前主要分為電子液壓線控系統(tǒng)(EHB)和電子機(jī)械制動系統(tǒng)(EMB)。 1)EHB(對應(yīng)電子輔助階段):將原有的制動踏板機(jī)械信號通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘枺?同時保留成熟的液壓系統(tǒng),ECU 通過電機(jī)驅(qū)動液壓泵進(jìn)行制動。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時, 備用閥打開,EHB 變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。2)EMB(對應(yīng)完全電控階段):完全摒棄了傳統(tǒng) 制動系統(tǒng)的制動液及液壓管路等部件,由電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)生制動力,每個車輪上安裝一個可以獨 立工作的電子機(jī)械制動器。EMB 是真正意義上的線控制動系統(tǒng),但仍存在核心技術(shù)問題, 商業(yè)化較難。與 EHB 相比,EMB 沒有液壓驅(qū)動部分,系統(tǒng)的響應(yīng)速度更高,工作穩(wěn)定性和 可靠性更好,但由于
15、完全采取線控的方式,不存在備用的制動系統(tǒng),因而對系統(tǒng)的工作可靠 性和容錯要求更高。3.1.4 EHB 中 One-Box 性能出色,有望成為主流方案按集成度的高低,EHB 可分為 Two-Box 和 One-Box 兩種技術(shù)方案。二者的區(qū)別在于 ABS/ESC 系統(tǒng)是否和電子助力器集成在一起,沒有集成的稱為 Two-Box,集成在一起的稱 為 One-Box。 Two-box 用機(jī)電伺服助力器替代真空助力泵,One-box 在 Two-box 基礎(chǔ)上集成其他制動 功能。隨著電動汽車興起,由于電動車沒有真空環(huán)境,無法安裝傳統(tǒng)機(jī)械制動系統(tǒng)。為了解 決電動車無真空問題,汽車廠在電動車額外安裝電子真空
16、泵創(chuàng)造真空環(huán)境,然后依舊采用機(jī)械制動的方式。EVP 由于不需要改變底盤結(jié)構(gòu)并且價格較線控制動低,常用于油改電的車 型。但是 EVP 技術(shù)存在噪音、制動效果差、壽命短等缺陷,新能源車開始轉(zhuǎn)向線控制動。 Two-Box 方案用機(jī)電伺服助力器替代真空助力泵,以電信號傳遞制動信息,并且制動效果 不再受到真空環(huán)境的限制,制動效果更好。One-Box 方案在 Two-Box 方案基礎(chǔ)上集成 ESC 及其他部件集合成一個單元,集成度更高,成本更低。除 L3 以上安全冗余性能,One-Box 顯著優(yōu)于 Two-box,成為 EHB 中主流趨勢。One-box 優(yōu)勢體現(xiàn)在:1)集成度:由于 One-Box 集成
17、了 ABS/ESP 功能,重量、體積與成本比 Two-box 更小;2)能量回收:Two-box 制動減速度最高為 0.3g,而 One-Box 可以達(dá)到 0.3-0.5g, 能量回收效率比 Two-Box 更好。3)成本更低:按照目前市場價,One-box 成本相比 Two box 便宜約 20%,大約 300-400 元。此外,One-box 方案可以通過配備 RBU 獲得額外的安全 冗余,便于未來實現(xiàn) L3 級以上自動駕駛。 One-Box 技術(shù)門檻高、競爭格局好,本土供應(yīng)商有望憑借性價比彎道超車。1)技術(shù)門檻 高:One-Box 集成了 ESC、ABS 等功能,企業(yè)難以跳過基礎(chǔ)制動系統(tǒng)
18、研發(fā) Two-box 系統(tǒng), 更難以研發(fā)集成度更高的 One-Box。2)競爭格局好:國內(nèi)能量產(chǎn) Two-Box 企業(yè)較多,但 能量產(chǎn) One-Box 企業(yè)稀缺,主要為伯特利和比亞迪,One-Box 競爭格局比 Two-Box 好。3) 產(chǎn)品性能追趕世界水平:伯特利和比亞迪的 One-Box 系統(tǒng)響應(yīng)時間短,本土供應(yīng)商產(chǎn)品性 能不遜于海外企業(yè)產(chǎn)品。3.2 線控懸架:汽車垂直方向平衡器3.2.1 汽車懸架發(fā)展趨勢:從被動式條件到主動式條件懸架負(fù)責(zé)承載并穩(wěn)定汽車垂直方向受力,傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成:1)彈性元件: 如螺旋彈簧、鋼板彈簧、空氣彈簧等,支撐垂直方向載荷。2)減振器:產(chǎn)生阻尼的主
19、要元 件,迅速衰減震動,改善汽車行駛平順性。3)導(dǎo)向機(jī)構(gòu):傳遞力和力矩,兼起導(dǎo)向作用。 4)其他:部分懸架則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等部件。 線控懸架與傳統(tǒng)懸架的最大差異在于彈性及減震元件的升級,并新增電子控制系統(tǒng)及氣泵 等電動化部件,賦予懸架智能主動調(diào)節(jié)功能。目前市場主流線控懸架為空氣彈簧+CDC 型線 控減震器組合。線控懸架系統(tǒng)主要構(gòu)成為:空氣彈簧;線控減振器;空氣供給單元(包 括空氣壓縮機(jī)、分配閥、懸置等);控制器 ECU;傳感器(高度傳感器、車身加速度傳 感器等);儲氣罐;其他(空氣管路等)。3.2.2 線控懸架工作原理:通過空氣調(diào)整懸架高度和剛度線控懸架工作原理為:傳感器將收集到的車身
20、狀態(tài)信號傳給控制單元 ECU,控制單元依據(jù) 一定的算法發(fā)出指令,1)驅(qū)動空氣供給單元工作,吸入空氣并通過空氣濾清器去除雜質(zhì)并 干燥后送入儲氣罐,通過分配閥輸送到各輪邊空氣彈簧,以調(diào)節(jié)懸架高度及剛度;2)改變 電磁閥開度,調(diào)節(jié)線控減震器內(nèi)油流速度,以調(diào)節(jié)懸架阻尼。線控懸架可以在不同工況下具有不同的彈簧剛度和減震器阻尼力,既能滿足平順性的要求有 滿足操縱穩(wěn)定性的要求,主要優(yōu)點有:1)剛度可調(diào),可改善汽車轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)的側(cè)傾以及制 動和加速等引起的車身點頭和后坐等問題;2)維持高度,汽車載荷變化時,能自動維持車 身高度不變;3)有效避障,碰到障礙物時,能瞬時提高底盤和車輪、越過障礙,使汽車的 通過性得到
21、提高;4)抑制制動點頭,可抑制制動時的點頭,充分利用車輪與地面的附著條 件,加速制動過程,縮短制動距離;5)增強抗側(cè)滑能力,使車輪與地面保持良好的接觸, 提高車輪與地面的附著力,增加汽車抵抗側(cè)滑的能力。3.3 線控轉(zhuǎn)向:負(fù)責(zé)汽車轉(zhuǎn)向功能3.3.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)演進(jìn)路線汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(MS)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)、電控液壓助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)(EHPS)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的發(fā)展過程。隨著線控技術(shù)的發(fā)展,線控轉(zhuǎn) 向技術(shù)也逐漸出現(xiàn)在汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。目前,HPS 和 EHPS 已廣泛應(yīng)用于商用車,EPS 則大量地運用于乘用車上,而 SBW 滲透率相對最低,處于起步階段。3
22、.3.2 線控轉(zhuǎn)向工作原理線控轉(zhuǎn)向(Steering-By-Wire,SBW)由方向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成和 ECU 三個主要部分 以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成。其工作原理是傳感器得到無人駕駛/駕駛員方 向盤的轉(zhuǎn)彎指令,通過數(shù)據(jù)總線將信號傳遞給車上的 ECU,ECU 結(jié)合轉(zhuǎn)向信號及車輪狀態(tài) 信息,通過轉(zhuǎn)向機(jī)模塊指揮整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動。線控轉(zhuǎn)向直接掌控著自動駕駛路徑與方向 的精確控制,是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險的關(guān)鍵技術(shù)。3.3.3 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)適應(yīng)高級別自動駕駛,單車價值量顯著上升EPS 可實現(xiàn) L0-L2 級別自動駕駛,為當(dāng)前市場主流配置;SBW 有助于實現(xiàn)更高級別的自 動
23、駕駛功能。SBW 去掉了方向盤和齒條間的機(jī)械連接,采用 ECU 傳遞指令,執(zhí)行電機(jī)驅(qū) 動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動;具有響應(yīng)速度快、安裝方式靈活、重量輕、碰撞安全性高等優(yōu)勢。EPS 與 SBW 本質(zhì)區(qū)別是 EPS 轉(zhuǎn)向信號來自駕駛員,而 SBW 來自算法。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)升級的同時,單車價值量上升。相較于 EPS,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤與轉(zhuǎn)向 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接,ECU、傳感器、電動機(jī)等核心電子零部件的數(shù)量進(jìn)一步提升,并且 為提高安全性,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要進(jìn)行冗余備份,這使得線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單車價值量更高。3.4 線控?fù)Q擋:電控實現(xiàn)傳動的機(jī)構(gòu)3.4.1 汽車換擋系統(tǒng)發(fā)展趨勢傳統(tǒng)換擋系統(tǒng)主要由機(jī)械換擋操縱機(jī)構(gòu)、換擋拉索和
24、變速器之間機(jī)械連接組成,通過換擋拉 索將換擋指令傳遞到變速器從而實現(xiàn)換擋。電子換擋系統(tǒng)由電子換擋操縱機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控 制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和變速器組成,即用電子換擋操縱機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替了 傳統(tǒng)的機(jī)械換擋操縱機(jī)構(gòu)、換擋拉索,僅通過電控來實現(xiàn)傳動。3.4.2:線控?fù)Q擋工作原理線控?fù)Q擋主要由換擋桿和傳感器控制單元組成,不需要任何機(jī)械結(jié)構(gòu),僅通過電信號控制 傳動。當(dāng)駕駛員掛入某一個檔位時,傳感器就會將檔位請求信號傳送到變速箱控制單元 TCU, 同時,TCU 會根據(jù)汽車上其它的各種信號(比如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開度、以及安 全帶、車門開關(guān)信號等)進(jìn)行分析,根據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行判斷是否執(zhí)行換擋
25、請求。如果確認(rèn)沒 有任何問題,TCU 會發(fā)出指令,給變速箱中相應(yīng)的電磁閥通電或斷電,來控制各種液壓控 制閥的通斷,從而實現(xiàn)檔位的切換,并將策略擋位發(fā)送給儀表顯示當(dāng)前檔位。同時,傳感器 從 CAN 總線上接收 TCU 發(fā)出的反饋擋位信號,再通過 LIN 線點亮副儀表板上的擋位指示 燈。如果被分析到有錯誤操作的存在,比如高速行駛中突然向前掛 R 擋,會被 TCU 認(rèn)為是 錯誤信號,這種情況下 TCU 就不會給變速箱發(fā)操作指令。線控?fù)Q擋系統(tǒng)技術(shù)較為成熟,市場上主要的操縱機(jī)構(gòu)形式有 4 種: 1)按鍵式:代表車型有 林肯 MKZ、本田冠道; 2)旋鈕式:代表車型是路虎極光、捷豹;相較于傳統(tǒng)機(jī)械換擋器,
26、 新型線控?fù)Q擋器更安全、更智能、更易體現(xiàn)科技豪華感;未來線控?fù)Q擋技術(shù)會是國內(nèi)外主流 車型的標(biāo)準(zhǔn)配置;3)懷擋式:代表車型是奔馳、特斯拉;4)擋桿式:代表車型有奧迪 A8L、 寶馬 5 系、普銳斯。3.5 線控油門:車輛加速控制機(jī)構(gòu)3.5.1 油門系統(tǒng)發(fā)展趨勢油門系統(tǒng)經(jīng)歷原始機(jī)械油門、傳統(tǒng)機(jī)械油門、電子油門三個階段。線控油門俗稱“電子油門”, 使用電子結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)油門中的機(jī)械結(jié)構(gòu),控制汽車加速。其主要結(jié)構(gòu)包括加速踏板、加速 踏板位置傳感器、ECU、數(shù)據(jù)總線、伺服電動機(jī)和加速踏板。線控油門是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實 現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù),為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ),可以使汽車更為 便捷地實現(xiàn)
27、定速巡航、自適應(yīng)巡航等功能。3.5.2 線控油門精確控制油門大小,穩(wěn)定性高線控油門精確控制油門大小,穩(wěn)定性高。線控油門原理是駕駛員踩踏板,踏板位置傳感器將 加速踏板位置信號發(fā)送給 ECU,ECU 通過計算將節(jié)氣門開度量傳遞給安裝在節(jié)氣門上的電 機(jī),電機(jī)控制節(jié)氣門打開和關(guān)閉。由于根據(jù)駕駛?cè)藛T踏板指令,綜合車況精確合理控制節(jié)氣 門開度,以實現(xiàn)不同負(fù)荷和工況下發(fā)動機(jī)的空燃比都能接近于最佳理論狀態(tài),使燃油經(jīng)濟(jì)性 和駕駛舒適性同時達(dá)到最佳狀態(tài),提高能量利用效率。此外,線控油門系統(tǒng)還能識別駕駛員 不合理油門指令,保證車輛安全穩(wěn)定行駛。3.6 底盤域:統(tǒng)一控制底盤各個功能汽車電子電氣結(jié)構(gòu)升級,從分布式電子電
28、氣架構(gòu)向跨域集中和車輛集中電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)變。 在傳統(tǒng)分布式架構(gòu)中,每個功能都有獨立的 ECU。雖然傳統(tǒng)電子電氣架構(gòu)設(shè)計簡單,但是 隨著功能增多,問題也逐漸暴露。1)成本增加:功能增加,ECU 數(shù)量也需要增加,線束、 成本也隨之增加。2)無法統(tǒng)一調(diào)控各個功能:由于單個功能及功能中的 ECU 是由不同供 應(yīng)商提供,供應(yīng)商不同,開發(fā)環(huán)境、代碼語言也不同,主機(jī)廠無法根據(jù)自己的需要進(jìn)行修改。 為應(yīng)對汽車智能化的發(fā)展,汽車電子電氣架構(gòu)從分布式走向集中式,將幾十個控制器所需要 的軟件和所需的算法集中在高性能 SoC 上,各種部件上的控制器只負(fù)責(zé)驅(qū)動。以蔚來 ET7 為例,集中式電子電氣架構(gòu)分為輔助駕駛域、底
29、盤域、動力域、座艙域和車身域。底盤域是對底盤各個部件傳感器進(jìn)行信號融合,將各個零部件 ECU 傳感器信號處理上移至 底盤域,統(tǒng)一輸出信號。在傳統(tǒng)底盤電氣架構(gòu)下,底盤功能基本都是在單個零部件上實現(xiàn), 底盤縱向、橫向、垂向獨立控制,基本沒有底盤域軟件。而在底盤域控電氣架構(gòu)下,底盤及 整車相關(guān)功能集成在域控制器,底盤縱向、橫向、垂向集成控制,轉(zhuǎn)向、制動、懸架、動力 部件演變?yōu)閳?zhí)行器。以蔚來智能底盤控制區(qū) ICC 為例,ICC 可以對底盤舒適性、操控性、駕駛性進(jìn)行全面設(shè)計 和調(diào)教,目前已經(jīng)集成了冗余駐車、空懸、減振器等控制功能,同時還支持跨域融合的高級 別自動駕駛場景,通過 FOTA 升級,可以靈活、
30、快速迭代。底盤域控制器將負(fù)責(zé)不同功能 的多個控制器集成為高度融合的底盤系統(tǒng),只需要通過 1 個統(tǒng)一的控制器就能統(tǒng)一調(diào)整控制 空氣彈簧高度、減振器阻尼、電子駐車等功能。使 ET7 上的柔性化可拓展空氣懸架系統(tǒng)高 度融合,可以從場景出發(fā),基于用戶需求,帶來旗艦級的駕乘體驗。4 、市場:線控底盤市場競爭格局4.1 線控制動:滲透率與 ASP 提升,自主品牌有望實現(xiàn)4.1.1 線控制動:滲透率及單價提升,拉動線控制動市場規(guī)模增長目前線控制動處于商業(yè)化初期階段,隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展,我們預(yù)計線控制動滲透率將 持續(xù)提升,2026 年有望達(dá) 30%。目前線控制動系統(tǒng)單價約 2500 元,未來隨著規(guī)?;慨a(chǎn)
31、 成本將逐漸降低,單車價值量有望保持在 2000 元左右。我們假設(shè)全球汽車產(chǎn)量在 2022 年 增速為 5%,2023-2026 年增速在 2%-3%;我國汽車產(chǎn)量 2022 年增速 8%,2023-2026 年 增速 3%-5%。由此可推算出 2026 年我國線控制動市場規(guī)模可達(dá) 201 億元,2022-2026 年 CAGR 達(dá) 49.6%;2026 年全球線控市場規(guī)模達(dá) 552 億元,CAGR 達(dá) 47.1%。4.1.2 國外廠商主導(dǎo),國內(nèi)廠商有望實現(xiàn)全球來看,目前只有博世、大陸、采埃孚/天合等少數(shù)企業(yè)具備 One-Box 規(guī)?;慨a(chǎn)能力。 根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),截止至 2020 年博
32、世市場份額占比達(dá)到 65%,中國大陸企業(yè)市場 份額占比 23%。國外線控制動廠商核心廠商博世、大陸和采埃孚, 伯特利是國內(nèi)首家研發(fā)出 One-Box 產(chǎn) 品的供應(yīng)商,其 WCBS 產(chǎn)品已于 2021 年 6 月開始量產(chǎn),與博世等外資的量產(chǎn)時間差距不 大,且 WCBS 集成了雙控 EPB,具備一定的性價比優(yōu)勢,有望從國內(nèi)供應(yīng)商內(nèi)脫穎而出。4.2 線控懸架:市場空間廣,國內(nèi)廠商優(yōu)勢明顯推動線懸國產(chǎn)化4.2.1 線控懸架:國內(nèi)空懸國內(nèi)滲透率仍低,未來空間廣闊國內(nèi)空懸市場剛剛起步,市場空間廣闊。商用車領(lǐng)域,?;愤\輸車安裝空氣懸架已有強制 性規(guī)定,天潤工業(yè)公司預(yù)計截止至 2021 年 10 月重卡空懸
33、滲透率約 5%;乘用車領(lǐng)域,根據(jù) 佐思汽研統(tǒng)計數(shù)據(jù),2022 年 1-4 月,進(jìn)口車市場空氣懸掛滲透率約為 24%,國內(nèi)市場的空 氣懸掛滲透率約為 0.7%。隨著智能電動車市場快速發(fā)展,在消費升級及國產(chǎn)化降本推動下, 空懸正從 60 萬以上的豪華車滲透至 30 萬元區(qū)間造車新勢力的選配甚至標(biāo)配產(chǎn)品;疊加商 用車領(lǐng)域,法規(guī)要求特定貨車及半掛車強制安裝空氣懸架,共同驅(qū)動空氣懸架滲透率快速提 升。假設(shè)乘用車線控懸架滲透率逐步提升,2025 年達(dá)到 15%,單價隨著國產(chǎn)化進(jìn)展緩慢下 降,2025 年為 0.8 萬元;商用車線控懸架滲透率緩慢上升,2025 年達(dá)到 9%,單價隨著國產(chǎn)化進(jìn)展緩慢下降,20
34、25 年為 1.1 萬元,我們以此為基礎(chǔ)進(jìn)行測算,2022 年乘用車空懸懸 架市場規(guī)模為 81 億元,預(yù)計 2025 年國內(nèi)空氣懸架市場規(guī)模達(dá)到 288 億元,年復(fù)合增速約 為 52%。4.2.2 海外廠商占先發(fā)優(yōu)勢,國內(nèi)廠商優(yōu)勢明顯推動線懸國產(chǎn)化線控懸架核心部件技術(shù)壁壘較高,且直接影響行車安全,主機(jī)廠對產(chǎn)品品質(zhì)把握嚴(yán)格,此前 主要以采購?fù)赓Y供應(yīng)商的成熟產(chǎn)品為主。外資供應(yīng)商主要有:大陸、威巴克、AMK 等。其 中大陸集團(tuán)的 CairS 空懸系統(tǒng)具備集成度高、尺寸小等優(yōu)勢;威巴克主要對接國內(nèi)商用車空 懸配套;AMK 在空懸壓縮機(jī)技術(shù)上處于領(lǐng)先地位,同時具備供氣系統(tǒng)集成能力。 近年懸架系統(tǒng)國產(chǎn)化提
35、速,主要基于:1)主機(jī)廠空懸裝配意愿提升:造車新勢力等自主 品牌尋求品牌突破;消費升級態(tài)勢下,配置空懸有望成為車型亮點,提高電動車型競爭; 電動汽車對底盤穩(wěn)定性要求高。2)零部件企業(yè)配套條件逐步成熟:國內(nèi)需求崛起,自 主零部件公司占據(jù)區(qū)位優(yōu)勢,更容易獲得主機(jī)廠訂單,同步開發(fā)響應(yīng)更快;部分企業(yè)成功 收購海外巨頭,獲得技術(shù)加成;自研能力提升,量產(chǎn)經(jīng)驗積累。 國內(nèi)供應(yīng)商相較于國外廠商的競爭優(yōu)勢:1)國內(nèi)工程師以及供應(yīng)鏈紅利:國外廠商開發(fā)接 近極限,工程師數(shù)量及產(chǎn)能較難支撐與國內(nèi)主機(jī)廠更多開發(fā)及配套,國內(nèi)供應(yīng)商擴(kuò)產(chǎn)靈活; 2)快速響應(yīng):國外供應(yīng)商開發(fā)周期較長,無法滿足國內(nèi)主機(jī)廠壓縮整車開發(fā)時間的要求, 國內(nèi)供應(yīng)商響應(yīng)速度更快;3)成本優(yōu)勢:產(chǎn)線自動化水平高,開發(fā)成本低,配套成本較低。4.3 線控轉(zhuǎn)向:市場處在商業(yè)化爆發(fā)前夕,因技術(shù)壁壘
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