今天分析一下线控底盘,我们知道,车身、底盘、发动机、电气与电子设备是汽车的四大组成部分,这几个部分现在都存在巨大的机会。
车身有轻量化趋势,发动机正在被动力电池和电动机所取代,电子设备有智能座舱等各种新趋势,现在底盘也迎来了一场革命。
个人认为汽车智能化也是比肩电动化的大趋势,虽然燃油车正逐渐被电动汽车替代,但这肯定是个缓慢的过程,市场上的燃油车保有量仍然占据绝对主力。
但智能化就不一样了,无论是燃油车还是电动车,对智能化都有强烈的需求。特别是未来还是智能驾驶的时代,与智能驾驶相匹配的硬件和软件都是绝对趋势。
硬件当中线控底盘是绝对不可缺少的,由于底盘是汽车行进的执行机构,所谓线控底盘就是既可以人来控制车辆行驶,又可以让“线”来控制车辆行驶,这个“线”就是电信号,也就是智能驾驶软件。
线控底盘主要由线控制动、线控转向、线控悬架、线控油门和线控换挡构成。
其中线控转向和线控制动的技术壁垒最高,量产时间晚,目前渗透率低,自主供应商与海外供应商差距较小,国产替代机会大。
线控悬架诞生虽早,但目前渗透率仍较低,预计渗透率将在电动车高端化发展中快速提升,实现技术突破的自主供应商有望扩大市场份额。
线控悬架就是我们之前写过的空气悬架,诞生虽然早,但目前渗透率仍较低,预计渗透率将在电动车高端化发展中快速提升,实现技术突破的自主供应商有望扩大市场份额。
感兴趣可以看看之前的文章《智能电动汽车优质赛道+国产替代》。
线控油门和线控换挡出现时间较早,市场渗透率高,且市场格局近几年已相对稳定,自主供应商难有进一步突破。
今天先重点分析一下线控转向。
常见的汽车转向系统一般由转向管柱、中间轴和转向机构组成,驾驶员通过转动方向盘带动转向管柱旋转,并通过一系列复杂的机械传动最终将驾驶员的转向意图送达两个前轮从而实现汽车转向。
早年间考驾照都用皮卡练车,转向的时候特别费劲,有时候还得站起来打轮,这是因为车上没有安转助力,纯机械转向,车静止的时候打轮就非常沉重。
现在这种车基本已经被淘汰了,随后转向系统又经历了机械液压助力转向(HPS)、电子液压助力转向(EHPS)、电动助力转向(EPS)几个阶段。
HPS 和 EHPS 主要应用于商用车领域,而家用车基本用的都是 EPS。EPS 以电动机取代液压助力泵,结构更为精简,能耗更低,同时解决了液压泵的泄漏问题。
不过,EPS 还是传统的机械结构,只不过转动方向盘时,传感器检测到扭矩信号,ECU 根据扭矩信号提供电流驱动电机协助转向。
到了线控转向,就完全取消了方向盘和车轮之间的机械连接,转向力输出的方向和大小完全由算法控制。
司机拧方向盘只提供一个信号,这个信号通过数据总线传递给车上的 ECU,ECU 再将转向指令发送至转向电动机,从而控制车轮转向。
SBW 既可以依靠传感器获得方向盘转角数据后计算所需转向助力,也可以脱离方向盘根据自动驾驶的要求实现车辆独立控制转向,具有结构精简、反应速度快、占据空间小、能耗低等优点。
今年 1 月,国标也解除了对线控转向的控制,允许转向系统方向盘和车轮物理解耦,因此 SBW 需求量将伴随高级别自动驾驶的快速渗透率而提升。
预计 2025 年国内新能源乘用车 SBW 渗透率达 15%,燃油乘用车 SBW 渗透率达 4%,以单车价值量 4000 元来计算,对应市场规模为 89 亿元,2021-2025 年 CAGR 达 186%。
简单分析一下产业链。线控转向系统主要包括方向盘总成、转向执行总成、基本控制器 ECU 等零部件。
目前有两种冗余设计方式,用以应对转向部件失灵后的紧急状况。第一种保留了机械转向结构,当某个部件出现问题后,机械转向系统将会激活以确保驾驶员能够掌控车辆。
第二种是采用多个电机、传感器等实现冗余,能够完全取消转向管柱等机械结构,甚至能够取消方向盘,完全由自动驾驶算法控制转向,这种将是未来 SBW 的最终发展方向。
线控转向的基本控制器 ECU 中需要用到 MCU 芯片,目前全球汽车电子 MCU 行业被少数欧美及日系企业垄断,头部企业占据较高市场份额。
2020 年汽车电子 MCU 占比前三分别是瑞萨电子、恩智浦、英飞凌,前三家企业合计市场份额达 79%,其次是德州仪器、微芯科技、意法半导体等,其他企业的市场份额加总占 2%。
中国企业在全球市场上的份额很低,目前在技术成熟度方面不及全球头部企业,尚不具备和瑞萨电子、恩智浦等领先企业竞争的实力。
MEMS 传感器是集成微传感器、微执行器及信号处理、控制电路等于一体形成的元器件,具有体积小、重量轻、精度高等特点,能够对汽车的温度、压力、转速、加速度等信息进行实时监测和反馈。
MEMS 传感器的精度要求高,研发难度较大,小型供应商的出货量相对不足,排名靠前的供应商凭借较大的出货量占据稳定的份额,市场集中度较高。
2018 年全球 MEMS 传感器领域位居前列的企业包括博通、博世、意法半导体、德州仪器等外国供应商,我国高端 MEMS 传感器更加依赖进口,国内企业往往在中低端领域竞争。
国内规模较大的 MEMS 传感器企业包括华工科技、保隆科技、东风科技等。
不过 SBW 由于需要设计冗余及路面信息反馈系统,加大了线控转向的设计复杂度及成本,而且现阶段 EPS 成熟可靠,成本较低。
而且已经能够满足自动泊车 APA、车道保持 LKA 等 ADAS 功能需求,大面积推广仍然具备些挑战。
预计线控转向将伴随 L3+级自动驾驶的商业化应用进入普及阶段。
博世、捷太格特、舍弗勒、万都、Koyoba、丰田等外资转向系统巨头在线控转向领域均有布局,国内的耐世特和长城汽车也在积极布局。
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