汽車智能底盤市場競爭格局及產業機會

2023-02-16 來源：芯八哥

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底盤變革：線控底盤迎發展良機

汽車底盤是保證汽車正常行駛、承載發動機、車身的核心部件的關鍵性集成平臺，主要由傳動系、行駛系、轉向系、制動系和懸架系統組成。在“智能化、電動化、網聯化、輕量化” 的“新四化” 造車理念的指引下，底盤架構的轉變將成為汽車革命的先行者，汽車底盤向著智能化、集成化、輕量化的生產理念轉型，催生線控底盤的廣闊發展空間。

汽車底盤構成

資料來源：車主指南，新浪

線控底盤是指將底盤中傳統的機械、液壓、氣動等連接模式轉換為導線，由電信號接受駕駛員或系統駕駛指令并對汽車行駛部件進行控制。線控底盤多方面適配新能源汽車，是未來底盤新形態。

線控底盤由線控換擋、線控油門、線控懸架、線控轉向、線控制動五大環節組成。其中，線控油門及線控換擋由于技術難度較低、已于上世紀 90 年代初開始逐步量產上車，且當前滲透率已相對較高（定速巡航即為線控油門的基礎應用之一）。相較而言，線控懸架、轉向及制動系統，受制于高昂技術壁壘及上車成本，目前整體仍處于量產的初期階段。

資料來源：搜狐汽車，頭豹研究院

由于各細分系統的運作原理與技術難度不同，線控底盤技術發展呈現出了不同的進度。其中，線控油門技術較為成熟，目前新上市產品基本全部采用線控油門技術，滲透率接近 100%；純電動汽車僅依靠電機驅動，不需要線控換擋技術，因此線控換擋主要用于燃油與混動車型，隨燃油車技術迭代和混動產品滲透率提升而發展；線控換擋技術發展也較為成熟，目前在中高端車型上均有搭載，滲透率約為 25%；線控制動與線控轉向技術壁壘和價值量較高，是線控底盤的核心技術難點和優勢領域，目前發展仍處于起步階段，未來成長空間廣闊，也是未來線控底盤的重點發展領域；線控懸架具備一定的技術成果，但受制于高成本，過去搭載車型價格區間較高，且多為進口豪華車型，伴隨國產品牌技術成果落地，規模化與供應鏈優勢凸顯，線控懸架成本持續降低，搭載車型價格逐漸向下滲透，滲透率有望保持高速增長。

資料來源：網易，華經情報網，同花順財經

線控制動：線控底盤增速最快部件，自主品牌正加速國產替代

從汽車制動系統的升級趨勢來看，本質是即是對供能、控制、傳動裝置電子化升級的過程。通用和福特分別于 1934 年和 1939 年采用了液壓制動技術。后續歷經多次迭代，到 20 世紀 50 年代，液壓助力制動器已開始規模化量產上車，成為后機械式制動時代的主流制動方案。

制動技術的發展及分類

資料來源：安信證券

而在新能源汽車時代，由于車內失去了由發動機產生的真空壓力來源，倒逼制動系統再次改造升級。目前針對此問題主要有兩種解決方案，分別為電子真空泵（EVP）方案和線控制動方案（EMB/EHB）

增加 EVP 方案雖然可以解決真空源缺失的問題，但是由于 EVP 仍存在壽命較短、易受環境影響，且能量的回收效率較低等問題，因而也難以成為未來新能源汽車制動系統的核心解決方案。而線控制動方案以電子助力器取代真空助力直接建壓，無需消耗能量建立真空源，可以有效解決新能源汽車真空源缺失的問題。此外，由于其利用電信號控制電機，一定程度上可以減少能量損失、提升響應速度，從而可以提升能量利用率，進一步提高新能源汽車的續航能力。因此，隨著近年來國內新能源汽車滲透率加速提升，頭部主機廠已逐步開始在新能源車型上規模化量產線控制動系統。例如比亞迪漢系列是國內首款搭載博世 IPB 的量產新能源車型，蔚來的 EC6、EC8，小鵬 P7 以及理想 ONE 均搭載了博世供應的 iBooster2.0 線控制動系統，北汽新能源EC3 也搭載了國內供應商拿森科技生產的 N-booster 系統。

線控制動工作原理

資料來源：《新能源汽車智能駕駛線控底盤技術研究》

進一步分析線控制動系統，可根據有無液壓后備分為 EHB 電子液壓制動和 EMB 電子機械制動。其中，EHB 實現難度較低，僅用電子元件替代傳統制動系統中的部分機械元件，保留傳統的液壓管路，當線控系統失效時備用閥打開即可變成傳統的液壓制動系統，因此也可理解為線控制動系統發展的第一階段。同時，EHB 具體又可分為 One-Box 和 Two-Box 兩種。具體區別在于 One-Box 方案以一個 ECU 同時集成了 ESC（汽車電子穩定系統）和助力器功能，而 Two-Box 方案則需對助力器和 ESC 單元的關系進行協調。

線控制動系統的類別劃分

資料來源：亞太科技，安信證券

短期內 Two-Box 方案占據主流，長期看 One-Box 將為確定性趨勢。博世iBooster2.0+ESP 即為典型的 EHB Two-Box 技術方案，已經得到驗證的是，受益于 iBooster 本身強大的助力能力、電控化的半解耦控制方式、以及的天生雙冗余安全備份，在智能汽車行業發展初期得以快速推廣。目前，特斯拉全系、吉利領克、蔚來、小鵬等眾多主機廠均采用以上方案。

EMB（電子機械制動）實際是在 EHB 的基礎上進一步簡化傳統制動結構，直接取消了制動主缸與液壓管路，將電機直接集成在制動器之上（以盤式制動器為基體），且經過傳動裝置使電機直接驅動制動鉗實現制動。由于 EHB 特殊的物理結構，理論上在傳動過程中將實現零阻力，具有更高能量回收效率、更低產品重量、更高響應速度等優勢。不過，受限于高企的開發成本與技術難度， EMB 仍存在眾多問題難以攻克，短期內無法實現規模化量產。

線控制動行業發展初期，海外頭部 Tier1 憑借在傳統制動領域的技術積淀及先發優勢占據著全球絕大數市場份額。線控制動仍處于發展初期階段，歷史上在制動系統領域處于領先地位的國外的傳統 Tier 1 巨頭如博世、大陸、采埃孚等具有先發優勢和技術優勢，尤其博世等在相關產品技術上做到嚴格保密。目前，博世、大陸、采埃孚都實現了 EHB 方案的量產。博世最早于 2013 年量產的明星產品 iBooster 系列，已經為保時捷、上汽大眾新能源產品、特斯拉全系、榮威 Marvel X、理想 ONE、領克 01/03、蔚來全系、小鵬 P7/G3 等車型廣泛配套。根據華經產業研究院數據統計， 2020 年全球線控制動系統份額有 65%均由博世占據，貢獻了EHB Two-box 方案的主要份額。

資料來源：公司官網，蓋世汽車網，汽車制動網

國內以伯特利為代表的供應商正積極布局，未來有望伴隨自主品牌崛起持續實現份額擴張。國內的線控制動廠商主要有伯特利、亞太股份和拿森科技。其中伯特利是國內線控制動龍頭廠商，其具有成熟完整的 ABS、 ESP、 EPB 技術，且已于 2021 年量產 WCBS（One-Box）制動系統，為奇瑞、吉利等自主車企配套，涵蓋了純電轎車、純電 SUV、燃油 SUV、燃油越野 SUV，是國內第一家實現 One-Box 方案量產的供應商。國內的其他廠商如拿森也采用了自主開發的 N-Booster 智能制動和穩定控制系統，共同組成了應對未來 L3、 L4 的高度自動駕駛的線控制動解決方案，為北汽新能源、比亞迪、長安、上汽、大眾、尼桑等主機廠配套。與此同時，拓普集團、亞太股份等國內供應商也均在加速布局線控制動，根據拓普集團 2022年半年度報告，公司 IBS（One-box）制動系統已獲得國內主機廠定點。

線控懸架：線控底盤價值量最高部件，部分核心件已實現國產化

汽車懸掛系統的核心部件包含彈性元件、減震器、導向機構三大部分。基于性價比、舒適度、靈敏度等多方面因素考慮，搭載空氣彈簧+可變阻尼減震器的主動式空氣懸掛系統將為確定性的替代方向。

線控懸架又稱電控懸架/主動懸架，實際是以空氣懸架為基礎，進一步增加傳感器和電控系統，根據道路實際情況主動調節懸架的高度、剛度和阻尼，以實現行車/駐車姿態的精細化控制系統、提升駕駛舒適度。以理想 L9 所搭載的“魔毯”空氣懸架為例，其中 CDC 減振器控制算fa會根據包含輪端加速度傳感器、方向盤轉角、油門狀態、 ABS 狀態、攝像頭等在內的超過 15 個傳感器的信號，實時地調整減振器阻尼。

線控懸架工作原理

資料來源：高工智能汽車研究院

目前，絕大多數空氣懸架已為電控空懸，但由于其懸掛結構復雜、成本高昂且需要與自動駕駛系統進一步協調配合，因而目前在乘用車中滲透率仍然較低。

全球電控空氣懸掛系統總成的市場仍然由海外供應商所壟斷，目前全球只有大陸集團、威巴克、 AMK 等外資供應商可以獨立完成空氣懸掛核心零部件的研發和生產。其中，AMK 空氣供給單元的全球市占率超過 50%，配套客戶有捷豹、路虎、沃爾沃、奧迪、奔馳、寶馬、蔚來、東風汽車等。威巴克公司是全球最大的乘用車空氣彈簧供應商，約占全球市場份額的 50%，為戴姆勒奔馳、大眾、通用、福特、現代、標致、雷諾、菲亞特、豐田、本田、沃爾沃、理想、極氪等配套。減震器則主要由采埃孚薩克斯、天納克等外資供應商壟斷，國內企業仍然以后裝市場為主。

中鼎、保隆領銜，國產電控空氣懸掛系統正憑借成本優勢加速滲透。目前，國內除電子減震器還需采購天納克、采埃孚薩克斯等 Tier 1 的 CDC 減震器（2000 元），空氣懸架其余關鍵零部件如空氣供給單元和空氣彈簧均已實現國產化，有望實現降本。其中，空氣彈簧單車價值量較高，國內中鼎股份、保隆科技、孔輝汽車、天潤工業以及拓普集團均已實現自制。中鼎股份依托 AMK 在國內技術落地， 2021 年已經初步生產電控空氣懸架相關產品，并獲得東風、蔚來等多個車企的訂單，累計金額 15.5 億元；保隆科技也于 2021 年披露兩個新能源頭部企業的項目定點，包括價值量較大的左、右前空氣彈簧減振器總成和后空氣彈簧。從開發成本來說，內資供應商的開發費遠低于外資供應商；從零部件成本來說，目前空懸國內可生產部分單車價值量下降到了 8200 元左右，其中空氣供給單元 2400 元左右，空氣彈簧 3000元左右，傳感器和控制器 800 元、軟件程序 2000 元。未來隨著規模效應的體現，空氣懸架有望進一步降本，滲透率提升確定性較強。

線控轉向：高階自動駕駛技術基石，已處于規模化量產的前夜

早期的機械轉向系統是由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構成，由駕駛員驅動轉向盤之后完成轉向。上世紀 50 年代出現了液壓轉向系統，以發動機作為驅動帶動轉向泵，利用轉向器放大駕駛員施加的力并改變傳遞方向。1988 年，日本 Suzuki 公司首先在小型轎車上配備轉向柱，是電動轉向在汽車上應用的開端。電動轉向系統兼具低成本以及低能耗的特點，并且使方向盤與轉向機構之間實現了完全解耦。由此轉向系統也完成了由機械到電控的升級。

目前市場主流的轉向系統以四類 EPS 電動轉向系統為主，在新能源領域滲透率已接近 100%。由于 HPS 和 EHPS 存在功耗高以及液壓油泄漏等問題，不符合國家環保標準，因此近年來市場上的轉向系統已基本全部被電動助力的 EPS 取代。根據佐思汽研數據， 2016-2020 年EPS 在中國乘用車市場的滲透率已從 80.1%逐年上升至 96.4%，其中 2020 年 EPS 在新能源乘用車市場份額已經占到 99.91%。

EPS分類

資料來源：《汽車先進技術》，《汽車底盤電控》

線控轉向的結構可理解為在 R-EPS 的基礎上取消了管柱與轉向器之間的機械連接（中間傳動軸），通過各種傳感器獲得方向盤的轉角數據，然后 ECU 將其計算為具體的轉向數據，結合車速及車輛行駛狀態來對轉向電機進行控制實現轉向。此外，線控轉向還將標配路感模擬器和電調轉向管柱。可以看到，線控轉向最大的特點即在于實現了方向盤與轉向系統之間的物理解耦，轉向系統完全通過電信號傳輸控制指令，轉向機構與駕駛員之間無直接的物理力矩傳輸路徑。

線控轉向系統結構

資料來源：頭豹研究院，蜂巢智能

線控轉向系統落地難度大，安全性+算法優化成為核心難點。目前市場上唯一實現量產的車型是 2013 年英菲尼迪 Q50L，其使用了配備保留機械連接冗余的線控轉向。

預計將在 2024 年左右開始實現商業化落地，早期供應商仍以海外 Tier 1 為主。線控轉向技術建立在 EPS 技術之上，且芯片等核心零部件均由海外主機廠掌握，因此我們預計早期的市場份額仍然以博世、采埃孚等海外 Tier1 占據。根據高工智能汽車研究院數據統計， 2021 年國內 EPS 市場份額前五大供應商分別為博世、 NSK、采埃孚、 JTEKT、豫北光洋，市占率分別為 18.82%、 18.62%、 17.51%、 12.25%、 8.48%。根據各公司官方網站信息披露，舍弗勒、萬都、捷太格特、耐世特的線控轉向產品預計 2023 年實現量產，博世和大眾的線控轉向產品計劃 2024 年前后量產，PSA 計劃 2025 年前后實現量產。而國內廠商由于切入較晚差距較大，多數企業正處于研發階段。2021 年，集度、蔚來、吉利成為線控轉向技術發展和標準化研究的聯合牽頭單位，將牽頭線控轉向相關國家標準的制定；長城汽車也推出了“智慧線控底盤”計劃，其中包括了支持 L4 級別自動駕駛的線控轉向技術，并預計 2023 年實現配套量產。