高阶自动驾驶基石,智能底盘方兴未艾
“软件定义汽车”,智能电动催化底盘升级迭代
底盘系统是电动汽车进入智能自动驾驶时代的关键执行部件。从燃油车到新能源车,底盘 系统的革新源于动力形式的改变,其传导机制从机械传动向电信号传输转变,承载对象也 由以动力系统为主扩展为承载智能座舱、自动驾驶以及动力三大系统。在执行行驶任务时, 底盘也从之前的被动执行,转化为具备主动的道路环境认知、预判和控制车轮与地面相互 作用,以及对车辆运行状态实施自我管理的能力。底盘系统执行层和决策层的硬件升级, 是实现电动车高阶自动驾驶的必由之路。
在中国汽车工程学会发布的《电动汽车智能底盘技术路线图》中,智能底盘系统的核心构 造包括感知层、执行层和决策层,其中执行层的技术发展重点是线控制动、线控转向和悬 架系统的深度协同,而决策层的关键技术则在于域控制和 E/E 架构。
2022 年,我国的乘用车智能底盘发展正处于从 1.0 阶段向 2.0 阶段进化的过渡期——车身 电子稳定性控制系统 ESC、电助力转向系统 EPS 等部件的普及率较高,线控制动产品开始 具备量产能力;主动空气悬架装配率已有提升趋势,且关键零部件具备国产化能力;相关 的域控制器成功研制,即将步入量产导入阶段。23H2 智能驾驶赛道将迎来强催化,小鹏将 推出基于无图 NOA 方案的全场景 XNGP,华为也将推出无图化 ADS2.0 方案,智驾迎来 跨越式发展的同时,也有望带动智能底盘等增量零部件成长空间倍增。
线控制动:更快、更轻、更安全,逐渐成为智能电动车的标配
制动系统线控化升级,实现制动更快、更轻、更安全。制动单元正由传统的机械制动,向 电助力制动和线控制动逐步升级,其关键环节在于减速控制环节的模式变化。传统机械制 动完全依赖踏板和制动推杆,容易产生制动滞后现象,而在电子真空助力器(EVB)和 ESC、 ESP系统的助力下,车辆的危险行驶状态更易被识别,制动建压时间被缩短至 500ms左右。 线控制动系统则将实现完全的电控控制,由电信号替代部分制动线路和传动机构进行位移 输出,在进一步提升车辆性能的同时,也更加匹配汽车的智能化、电动化的变革需求。
具体看,线控制动系统具备安全性更强、能量回收更高效、间接提升燃油/电能经济性等优 势,在新能源车时代,尤其在未来 L3 自动驾驶落地普及,安全性要求更加严格的背景下, 搭载率有望快速上行: 1)电子化:线控制动系统的响应速度远快于传统液压制动,主动制动的预期建压时间可以 从常规制动的 400-600ms 缩短到 200ms 以内,并提供≥0.9g 的自动紧急制动力,制动距 离降低,驾驶安全性将显著加强。 2)集成化、轻量化:通过集成控制、驱动、助力模块,线控制动系统大幅简化了执行端结 构(包括液压系统),博世推出的 ibooster 2.0 版本比 1.0 版本进一步减轻了 10%左右的重 量,其带来的轻量化效果将进一步提高汽车燃油/电能经济性。 3)高效能量回收:线控制动系统解决了新能源汽车缺乏真空动力源的问题,同时将解耦踏 板力和制动力,优先电机回馈制动,在制动力不够时才介入摩擦制动,可以实现协调式回 收,提高能量回收效率,进而提升行驶里程。
基于这些优势,线控制动成为了汽车电动化、智能化进程的必然选择,随着智能驾驶的渗 透率提高,装载线控制动系统将逐渐成为新能源电动车智能驾驶的“标配”。 线控制动技术的应用趋势:EHB 为当前主流,EMB 有待验证。根据乘用车线控制动实现 形式的不同,线控制动可以分为电子液压制动(EHB)系统和电子机械制动(EMB)系统。 当前阶段线控制动系统的主流技术方案是 EHB,它以电子元件替代了部分机械部件的功能, 但仍然保留制动液作为动力传递媒介,具备液压备份制动系统。机械式线控制动系统(EMB) 则更接近真正意义上的完全线控,通过四个轮端电机产生所需的制动力,以及控制电机实 现 ABS 等稳定性功能。
EHB 是当前线控制动主流方案。EHB 方案的其优势主要在于取消真空助力器后,制动力输 出不受真空度限制;主机厂可以自定义调节踏板感,建压时响应迅速精确,对 ACC/AEB 工况的适应性强,又具有支持新能源汽车的能量回收功能。但由于相关法规的限制,EHB 的技术路线尚未彻底完成,仍处于进行研发升级的过程中。根据欧洲经济委员会标准 ECE-R13H 和国标 GB13594 的要求,乘用车在电子助力失效的情况下,机械部件仍然要保 证驾驶员在用 500Nm 踩制动踏板时能产生 2.44m/s²的减速度。因此,当前应用最为广泛的 EHB 系统 e-Booster 和 IPB 都保留了液压备份,用以保证当电控单元失效时,驾驶员能通 过踩制动踏板建压,实现紧急制动。但体积较大的冗余机械连接导致 EHB 线控制动系统在 整车上的布置受限。 EHB 根据集成度的高低分为 Two-Box 和 One-Box 两种技术路线,其主要区别在于具有稳 定性控制功能的 ABS/ESC 系统是否与电子助力器集成在一起。One-Box 方案相对于 Two-box 方案的体积和重量都大为缩减,成本相对更低,由 1,900-2,000 元减至 1,600-1,700 元左右。随着国内厂商技术能力的提高,One-box 方案的装配比例也随之提升。据高工智 能统计,One-box 方案在线控制动市场的占比已从 2021 年 20.5%提升至 22M9 的 30%。
EMB 是真正意义上的线控制动,但大规模量产的可靠性尚需验证。EMB 用四个可独立工 作的电机,驱动轮端卡钳取代了主缸液压系统,踏板与执行器之间完全靠电子信号传输, 真正实现了“完全线控”,取消液压驱动备份部分后,EMB 系统的响应速度更快。但由于缺 乏冗余系统,车辆对 EMB 系统的工作可靠性和容错要求更高,带来了不少有待攻克的技术 难点,包括冗余备份的实现、轮侧关键部位零部件如力矩电机等的耐高温和散热性要求、 执行机构的复杂性、以及需要控制芯片算法和各类传感器的支持等。同时,由于目前法规 上仍存在对备份制动系统的要求,EMB 系统在全球都尚未实现量产,正处于预研阶段。
线控制动系统是智能底盘中具备高壁垒的关键零部件,其突破与创新需要长期的研发和技 术积累: 1)线控制动涉及制动、车身稳定等功能的复杂算法,并且产品必须逐级迭代。ESC 系统的 技术难点包括实现防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)、牵引力控制系统(TCS)、 车辆动态控制系统(VDC)等功能的复杂算法积累以及 MEMS传感器元件的性能和稳定性, 算法复杂度和技术实现都有更高的要求,并且直接涉及到行车安全。以 TCS 功能为例,滑转 率控制在一定范围内时才能保证车轮与路面有良好的纵向及侧向附着系数,为车辆提供最 佳驱动力。而从 ESC 到 One-box 更需要经过大量软件算法的升级。 2)精确的液压制动力控制。压力控制效果的优劣直接影响系统最终控制品质,需要依赖于 先进的算法。同时在根据产品硬件特性确定关键影响参数时,还需要完成大量标定工程量。3)失效模式的设计。比如冗余设计,尤其是为了满足高级别的自动驾驶需求时,要求制动 系统必须形成主线控制系统、备份系统、EPB 以及与其他线控系统的多层次安全冗余系统, 减速度>0.25g。 尽管目前线控制动系统产品的落地应用速度和国产化率都在加速提升,但国内供应商仍需 面临着打造自主可控的供应链和获取更多全球主机厂接受认可的挑战。
智能悬架:大幅强化驾驶体验感,从高端车型开始渗透
可控悬架系统是智能底盘系统中最易为消费者直接感知的执行部件,能够在不同路况和驾 驶情境下给予用户更好的驾乘体验:1)当车辆在平坦路面行驶时,可控悬架的动行程较小, 弹性介质承受瞬时压力所产生的刚度也就小,强化行驶平稳性;2)当车辆在起伏路行驶时, 可控悬架的弹性力呈现非线性变化且幅值增加,吸收较多的冲击能量,有效起到缓冲作用, 避免了能量直接传递到车身,改善车辆机动性和乘坐舒适性;3)采用空气弹簧时以空气为 介质,内摩擦小,赋予悬架低噪声性能;4)弯道处提供侧向支撑,显著减少侧倾角。
悬架的两个核心技术参数是刚度和阻尼,根据参数的可调整性,悬架系统可以被划分为被 动悬架和可控悬架两种类型,可控悬架又可进一步划分为半主动悬架和主动悬架:1)被动 悬架系统:汽车行驶状态完全取决于外部路面情况,以及汽车本身弹性元件、减震器等机 械零件的性能属性;2)半主动悬架系统:可以通过传统钢制弹簧+电控减震器的组合依据 车况调整阻尼力,或选择通过空气弹簧+普通减震器的组合对刚度系数进行调节;3)主动 悬架系统:同时采用空气弹簧和电控减震器,阻尼系数和刚度系数均可调节,其最大的优 点在于能自动适应于不同道路、不同车速、不同驾驶环境,从而大幅度改善车辆行驶中的 平顺性。
以目前的行业配套现状来看,新能源大部分车型主要以“半主动悬架系统”的配套为主, 最常见的是电控悬架系统。电控悬架的基本原理是通过使用电机或电磁铁调节阻尼阀的开 度来调整舒适度,比如当前大众、比亚迪、小鹏、理想等车型皆装配了 DCC(动态底盘控 制系统)产品,主要通过电控阻尼阀的开关对悬架软硬进行调整。通过改变电流,阻尼阀 可以在几毫秒内进行位置调节,阀门开度增加使得更多减震油回流至减震器,从而提供更 大的内部压缩力,阻尼特性变软,吸收更多的路面冲击,让车辆能够更加平稳地通过颠簸 路面;而阀门开度减少则表现相反,阻尼特性变硬,使得车辆在转弯变道时的侧倾角更小。 从配套车型来看,当前国内不少合资品牌车型都装配了半主动可变悬架,所装配车型的价 格处在 20.88-45.96 万之间,基本覆盖了相对主流的价格带。同时,半主动悬架也开始成为 自主新能源车型的常见配置,这其中就包括比亚迪汉、唐、护卫舰等 20-30 万的车型。
主动空气悬架系统将是未来汽车底盘智能化升级的重要方向。空气悬架系统是在电控减震 器的基础上,进一步使用气泵和空气弹簧来取代传统的线圈弹簧。主要原理:空悬系统在 前后轮附近设置了高度传感器,根据其信号判断车身高度变化,通过控制气泵形成压缩空 气,并将压缩空气送入空气弹簧的腔室中,借由空气密度的改变对弹簧刚度进行调节,从 而实现车身高度的可调,其驾驶体验较半主动悬架更加优化。
目前配置主动空气悬架系统的车型仍以进口和合资车系为主,多为 40 万元以上的车型。另 外,包括理想、蔚来、极氪在内的中高端自主品牌车型也开始搭载主动空气悬架系统。
空气悬架的应用升级进一步提升了悬架系统的价值量。相较于传统悬架而言,空气悬架系 统以空气弹簧取代了钢制弹簧,利用空气的可压缩性实现弹性作用,获得更加优良的弹性 特性;通过将电磁减震器替换为电控减震器,实现阻尼特性的可调节,主动控制悬架软硬; 在发动机舱或后备箱增加了空气供给单元。同时,空悬系统还需新增 ECU 控制单元,以收 集传感器上传的车身高度等外部信息,据此作出决策处理并发出相应的指令信号。新增和 升级的零部件为空气悬架系统带来了更高的价值量,根据我们调研,目前整套空悬系统价 值在 8000 元以上,较传统悬架提高数千元。
线控转向:发展相对慢,但已取得突破性技术进展
线控转向是实现高阶自动驾驶的关键性技术。汽车的转向系统经历了多个发展阶段,从最 原始的纯机械传动转向,到通用汽车公司首推的液压助力转向、丰田推出的电控液压助力 转向、电动助力转向(EPS),再逐渐发展至当前的线控转向系统(SBW)。其中,EPS 以 驾驶员施加的转角为输入信号,由扭矩传感器记录并传输给电控单元,再计算出所需转向 助力,控制伺服电机工作,其转向信号本质上仍来源于驾驶员。而线控转向系统则摆脱了 传统转向机构的结构限制,其角度传递特性和力传递特性都是通过电传机构的电能实现, 经由控制算法实现智能化车辆转向。
线控转向系统的优势源于方向盘和转向机的完全物理解耦:1)节省空间、重量轻:转向柱 的取消能够减轻系统重量,同时为主机厂提供更大的设计空间,便于布置自动驾驶的其他 子系统,包括感知系统、动力系统等;2)优化驾驶体验:在解除机械连接的制约后,方向 盘布局控制、车辆转向指令设计都变得更加灵活,转向比率随速变化,能够实现高速稳定 和低速轻便的转向体验。同时路面信息将完全通过软件模拟实现,驾驶员能够自主选择路 感反馈等级,实现个性化路感体验;3)提升安全性:线控转向实际也将驾驶员操作和车辆 行驶进行了解耦,能够提高紧急情况下转向操作的正确性,转向轴的取消完全避免了碰撞 过程中对驾驶员可能造成的伤害;4)加强系统集成:采用电机控制直接驱动车辆转向,能 够便于其与车辆其他主动安全控制子系统进行通讯和集成控制,为自动驾驶汽车实现自主 转向提供了良好的硬件基础。
线控转向系统研发已获得突破性进展,规模化量产尚需时日。2014 年,英菲尼迪首创 DAS 线控转向(KYB 研发生产,属于机械冗余线控路线)正式搭载前装上市(英菲尼迪 Q50), 四年后正式推出的 DAS 线控转向 2.0,系统更加灵敏精准,同时进一步增强了转向回馈力 的真实感,降低了 ECU 对于转向系统的干预程度。在正常情况下,方向盘和转向机之间没 有机械连接,当系统在自动修正方向时(如激活车道保持功能),方向盘不会有任何变化, 驾驶姿势依然保持舒适。该系统仍然保留了机械冗余,系统能够通过转向柱离合器使方向 盘和转向轴之间恢复硬连接。
22 年 4 月,丰田推出了基于纯电 e-TNGA 平台的 bZ4X 车型,首次在量产车型中完全取消 了方向盘和转向轴之间的机械连接,将线控转向技术直接导入了 e-TNGA 平台。但由于线 控转向技术复杂性带来的可靠度和高成本问题仍未得到完善,目前大规模量产仍存在一定 阻碍。其中的技术难点包括:1)复杂路况、复杂交通环境条件下线控转向系统的自适应性、 稳定性,以及适应驾驶风格各异的人因工程协同性;2)需要设计在极端工况下的失效模式 和冗余容错控制策略,算法设计难度提升的同时也导致了额外成本的增加;3)汽车电动化 变革增加了整车的电器元件和功率,使得整车电源电压易出现波动,从而影响线控转向的 控制精度。因此线控制动系统的设计和控制需要与更高电压的车载电源(如 48 V 车载电源) 进行匹配;4)从成本上来看,相较传统的电助力转向系统,尽管线控转向系统省去一根成 本为 100 多元的转向轴,但增加了成本为千元以上的手感模拟器,总体价格反而有所抬升。
从汽车电动化和智能化发展的趋势来看,我们认为,随着线控转向技术的进一步完善,线 控转向在智能汽车上的装配率无疑会有快速的提升,一方面是基于线控转向技术本身带来 的安全性和驾驶体验方面的优势,另一方面则是基于消费者对车企新车型自动驾驶功能和 配置方面更多的差异化需求。据高工智能统计,2022 年 1-8 月乘用车前装标配电动助力转 向系统占比已经达到 98.71%,线控转向系统将成为车企“装备竞赛”的下一阵地。
底盘域控:实现智能底盘功能的硬件底座,搭建集中式架构的核心部件
在车辆智能驾驶功能逐步成为行业标配的背景下,集中式的电子电气架构不断发展、进化 并逐渐成为主流,承载了软硬件解耦重任的域控制器也由此应运而生,成为分布式架构向 集成式汽车电子电气架构跨越的桥梁。
到 2022 年末,已经有不少国内自主品牌搭建了自身的集中式电子电气架构,这也意味着对 于域控制器的需求正在逐步扩大。当前阶段搭建的架构仍以功能域集中式为主,也就是将 相近的功能集成至一个控制平台,使基础控制器标准化。我们预计未来跨域融合架构将成 为主流,通过中央控制器完全实现汽车软硬件的解耦。
就智能底盘系统来说,线控技术的应用直接反映了底盘系统的智能化程度,而线控转向、 线控制动以及智能悬架功能的实现都依赖于机械力的解耦和软硬件解耦。传统底盘系统通 常以零部件组成进行划分,ESC、EPS 等各类总成都来自不同的供应商,因而也拥有自身 独立的控制单元和控制模型,不仅软硬件高度耦合,各 ECU 之间还存在功能重叠或牵制等 问题,使得车辆控制无法达到最优的状态;分散式开发还造成开发成本居高不下,开发周 期亦受到拖累。而域控制器能够将原本相互独立的 ECU 融合,并把相似的电控类功能集成 到处理器硬件平台上,在此基础上添加数据交互的标准化接口,建立通信连接,以满足系 统信息交互需求,具备灵活性和可扩展性。通过底盘域控制器的应用,能够使车辆实现转 向、制动、悬架子系统功能的集中控制和软硬件分离,确保车辆的横向、纵向、垂向的高 效协同配合,从而提升车辆主动驾驶的可操控性,使高阶自动驾驶得以实现。 2022 年 1 月 5 日,采埃孚推出了其新一代底盘域高性能计算平台——车辆运动域(VMD) 控制器。该车辆运动控制器可实现将底盘所有功能集成到一个控制单元,它整合了车辆的 跨域功能,包括车身和动力系统管理,并支持独立功能,同时利用单一控制器实现智能化 车辆运动控制,从而降低了系统的复杂性,是目前为止集成度最高的底盘域控制器。
在国内,蔚来推出了智能底盘域控制器 ICC。在集成底盘控制器后,车辆能够:1)支持高 阶自动驾驶功能。NAD 自动驾驶场景下,域控将融合控制车辆的四驱分配,线控制动、转 向、可变悬架等功能,使得整车更智能,最大程度的提升车辆的动态性能——例如在高速 场景下,可以利用电机产生的负扭矩作为制动力的保护和备份,系统性降低关键功能的失 效概率,提高驾驶安全性。2)强化系统安全性。在底盘域控的调动下,转向、刹车等系统 间能够互相校验和判断,进而增加驾驶辅助系统的可用性和安全性。此外,域控的备份能 力也将极大提高驾驶安全性和自动驾驶场景的安全性。3)给予车辆高度个性化的空间。底 盘域控制器能够帮助车辆收集和识别用户实际的驾驶操作数据,通过人车交互和自学习迭 代,来提供更符合用户驾驶偏好的定制化调教。
作为架构的“大脑”,域控制器还能够带来整车制造成本降低、开发周期缩短等诸多优势: 过往底盘控制的相关技术一直为国际厂商所有,与底盘相关的减震器、空气悬架、EPB 等 零件相关的所有 ECU,需要从相应的合作伙伴处定制调校需求,按照其开发周期,一般需 要 8 个月来满足快速 FOTA 需求。而在使用域控制器后,因为各零件环节之间协调所需的 沟通减少,进行 FOTA 的周期能够大幅缩短至 1.5 个月,底盘功能的开发算法周期同样能 够缩短 50%左右。
同时,域控制器将原先汽车分布式架构下 100 余个 ECU 减少到集中式架构的数个 DCU, 更有利于车厂降本。如果将包括转向、制动等底盘部件和动力、车身部件控制集成到同一 个域控制器,即通过把电助力转向控制器、车身控制器、中央网关、真空泵控制器、水泵 控制器等进行集成,微处理芯片、电源芯片、存储芯片将分别由原来的多个减少为 1 个, 通信芯片也将减少一半。从而在控制器硬件的安全性能、控制精度、采样精度和响应水平 都有所提高的情况下,成本能下降近 30%。
由于底盘域控制器将完全负责汽车的行驶控制,故对其安全等级有着很高的要求,由此带 来的高行业壁垒使得底盘域控制器产品目前多处于研发测试阶段,尚未应用于批量化生产。 但我们认为在底盘线控化技术不断发展和高阶智能驾驶需求高涨的催化下,底盘域控制器 有望加速实现从 0 到 1 的突破。
智能底盘市场空间广阔,各细分赛道进展略有差异
线控制动:正处产业化加速前夜,装配率已突破 20%
在近年来新能源车渗透率快速增长的助推下,我国线控制动的装配率也已突破 20%的门槛, 我们认为当前国内已基本具备线控制动产品的量产能力,线控制动将迎来快速成长期。2019 年国内乘用车的线控制动装配率约为 2.6%,2021 年稳步增长到 8.6%,2022 年迅速爬坡 至 20%以上。
规模化效应可带来持续降本,继续推动行业装配率提升
2019-2021 年间,线控制动系统产品大多由博世提供,国内主机厂商的议价空间相对较小。 但近年来,在国内自主厂商的技术突破下,线控制动技术方案逐步成熟,给主机厂有了更 多的选择空间,同时规模化供应带来的降本,进一步推动了行业装配率的快速提升。
1) 线控制动基于 ESP/ESC 演变而来,零件通用性强
线控制动系统本身就是基于电子制动系统的核心部件 ESP/ESC 产品而诞生的,其中有许多 通用的零部件。比如线控制动的 Two-box 方案大多是 i-booster 叠加 ESC/ESP,两者包含 的 ECU、压力传感器、电磁阀、制动阀、电机等部件都是相同的,One-box 方案同样也有 不少通用零件
2) 零部件国产化率提升+规模效应下,本土零部件厂商降本空间可观
与国产供应商对比,博世、大陆作为传统电控制动领域的龙头,由于自制率高,且在规模 效应下,其 BOM 成本拥有优势。据我们调研,当前伯特利 WCBS 产品的单价在 1600-1700 元左右,报价较博世低 200 元左右,主要成本差异在于制造、人工、研发等费用相对较低。 现阶段,国内厂商正积极推进国产化率和自制化率的提升,目前已将部分 ECU 替换为国内 供应商,成本降低的趋势比较明显。我们以 ESC 模块为例,据我们调研,其单车价格大约 为 700-800 元,毛利率约在 20%,则对应成本约为 550-600 元,对应其 HCU 液压控制单 元、无刷电机、控制器成本占比约为 40%、20%、40%。若后续无刷电机、控制器实现国 产化后,假设两个模块自身将节省 20%的成本,那么 ESP 模块成本将下降约 70 元。从而 我们判断,随着国产化率提升,国内供应商的线控制动产品还将出现明显成本降低趋势。
此外,当规模化生产下的制造成本降低后,自主厂商的整体竞争力将进一步加强。线控制 动系统的投入主要体现在固定资产,即产线投入。以伯特利的 WCBS 产品为例,公司年产 30 万套 WCBS 的产线投入约为 3100 万元,生产设备折旧年限为 5-10 年。我们推算公司 建成 180 万套产能产线的固定资产投入在 2 亿元以上。由此测算,根据生产线折旧年限不 同,随着出货量从 27 万套提升至 105 万套,单件线控制动产品的固定成本摊销将减少幅度 在 55-110 元左右。
智能悬架:新势力增配空悬浪潮涌现,国产化降本或成渗透率重要催化
一直以来,空气悬架系统都作为高级配置,搭载于保时捷、奥迪、宝马等进口品牌旗下的 高端乘用车,车辆价格一般在 60 万以上,对应的空悬单车配套价值为 1-2 万元左右,供应 商大多为德国大陆集团、威巴克、保时捷工程等公司。伴随着国产化步伐的加快,空气悬 架的成本开始降低,使得配套空悬系统的车型价格区间得以下探。而国内新能源智能电动 高端车型的快速放量,也给空悬渗透率的攀升提供了催化剂。 目前自主品牌中,理想、蔚来、东风岚图等都已经上市了搭载空气悬架的车型。其中极氪 001、理想 L7 等都是将自主品牌空气悬架配置拓展到了售价 30 万级的车型。我们认为,未 来空悬系统将持续作为自主品牌差异化、个性化配置的重要构件。
关键零部件国产化率的提升带来系统性成本降低,成为空悬系统渗透率提升的加速器。国 内厂商的入局推动了空气悬架系统成本的下调。当前整套海外的空气悬架系统的价格在 11,000-12.000 元,而在实现全部零部件国产化后,我们预计空气悬架系统的采购价格大约 可以先下降至 8,000 元(空气弹簧 2,000 元,空气供给单元集成后价格 1,700 元,储气罐 200 元 ,4 个高度传感器+3 个车身加速传感器,每个传感器约 50 元,ECU 400 元,电控 减震器 400 元)。在此基础上,在空悬系统生产量级提升后,规模效应将使得制造成本进一 步降低。以 ECU 为例,当前厂家价格约为 400 元,未来生产实际成本可达到 100 多元, 还有进一步降价空间。我们预计整套空悬系统的价格可以降低至 6,000 元左右。成本的降 低将加速助推空悬在 30 万级车型上装配,我们预计到 2025 年,空悬的渗透率有望提高到 10%。
线控转向:国家标准开始制定,处于研发测试转向商业化应用初始阶段
线控转向系统的国家标准正在跟进补齐,为其量产装车奠定基础。在 2022 年 1 月 1 日, 我国开始实施针对自动驾驶汽车转向系统的最新国家标准《GB 17675-2021 汽车转向系基 本要求》,这一标准解除了以往标准中对于转向系统方向盘和车轮物理解耦的限制——不再 要求方向盘左置,允许装用全动力转向机构,不再规定独立蓄能器的设置等等,为线控转 向的发展提供了空间。而在此基础上,为了推动线控转向技术实现量产,中汽研标准所和 集度、蔚来、吉利三家车企组成了标准小组,共同推动中国线控转向行业的专用标准的制 定。
根据智能底盘线控转向系统的技术路线图,国内将目标定在 2025 年实现关键零部件的技术 可控,并量产完全线控的转向系统,我们预计届时线控转向系统在国内的渗透率有望进入 3%左右的导入阶段。
2025 年智能底盘市场规模有望超 500 亿元
我们认为未来 4-5 年智能底盘将会成为零部件市场的核心增量,其中线控制动和电控悬架 将会是重要构成部分,到 2025 年国内智能底盘市场规模有望超 500 亿元。 线控制动是底盘执行部件中技术能力较为成熟的领域,22 年前装装配率已突破 20%,随着 伯特利、拿森电子、同驭股份等国内厂商的线控产品在奇瑞、理想、长城、埃安等车型上 的加速配置,将会带动线控制动市场未来 3 年快速增长。我们预计 25 年线控制动有望在 15 万以上车型接近标配搭载,对应约 45%渗透率,市场规模将突破 170 亿。 在空气悬架方面,我们预计按照半主动悬架 4,000 元左右的价格,有望快速搭载于 20 万元 以上的车型,并逐渐成为标配,我们参考 22 年该价格段的车型销量占比,我们估算到 2025 年半主动悬架渗透率将提升至 28%。在此基础上,我们预计随着空气供给单元、空气弹簧 等核心零部件国产替代进程的加速,将带来空气悬架的持续降本,助力其渗透率达到约 10%, 分别提供 210 亿元的可控悬架市场空间,和额外 112 亿元的空悬产品附加值空间。另外, 根据技术路线图的规划,我们预计线控转向将在 2025 年实现前装导入,实现 0-1 的突破, 渗透率有望从 22 年的不足 1%提高至 3%,带来约 30 亿元市场规模。 综合测算下,2025 年国内智能底盘的市场空间有望达 527 亿元,2023-2025 年的 CAGR 达 51%。
国内企业竞相出击,智能底盘赛道升级
复盘燃油时代:起步晚、量产机会少,成本摊销不足,导致底盘赛道的进口 替代不顺畅
传统燃油车时代,汽车零部件市场始终被国外巨头所占据,尤其在底盘领域,国内企业的 技术能力和市场份额都相对落后。我们以制动系统的 ESP/ESC 产品为例,首先复盘了燃油 车时代中国零部件企业未能对海外巨头实现赶超的原因:
1)国内缺乏法律法规推动,ESP 普及进程较慢 。2011 年 9 月美国已颁布法规,规定所有 4.5 吨以下车辆必须装置 ESP 系统;2014 年 11 月起,欧洲所有车辆也一律强制性要求装置 ESP 系统。相比之下,国内一直缺少相应的法 律法规限制,直到近两年 ESP 才基本成为乘用车的标配。参考博世 2015 年发布的车身电 子稳定系统的数据,北美、欧洲、日本的 ESP 普及率分别达到了 95%、93%及 80%,而 中国仅为 41%,低于全球平均水平。前期 ESP 系统在国内的低普及,延缓了自主供应商的 开发进程。
2)博世、大陆等国际企业量产经验丰富,开发成本早已摊销,国内供应商开发成本高昂。 1995 年,博世和戴姆勒已首次在量产乘用车上搭配了 ESP 车身电子稳定系统,随后大陆、 德尔福、采埃孚-天合等厂商也接连推出了车身电子稳定产品,且完成了从“笨大重”,到“小 而轻”的技术升级,依靠不断的数据验证、积累,产品的可靠性、安全性均大幅提高。国内 厂商从 2010 年开始,研发 EPB\ESC\ESP 等产品,如亚太股份在 2015 年开始获得一汽、 郑州日产的相关产品订单。但 2016 年开始海外龙头企业依仗规模效应大打“价格战”,以此 来抢占国内的市场份额。其中,博世的 ESP 产品单价由 5000 元左右直接降至 2000 元, 与当时的国内产品价格已相差无几,导致国内企业在客户方失去了性价比。
此外,公司结合自身转向和传统动力传动系统的优势打造了 eDrive 电驱产品线,率先推出 了减少排放的 48V 集成皮带传动启动/发电一体化电机,可助力内燃机车辆升级为轻混车辆, 提高燃油经济性。我们认为,公司在车辆电气化转型和智能驾驶领域,已经具备了扎实的 技术能力和客户基础,22 年公司新获得的 64 亿美元订单中,已有 83%来源于新能源车平 台,未来新能源车的相关业务将成为公司的核心增长点之一。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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