输送机

软件定义汽车,智能化推动汽车转向系统价值

发布时间:2023/4/3 12:16:09   

智能化趋势下,汽车转向系统实现功能升级,价值量提升,市场空间广阔。EPS(电控助力转向)系统能够满足L1/L2级别自动驾驶需求。随着自动驾驶功能不断升级,L3级别以上自动驾驶对功能安全有冗余的需求,需要配置双电机+双ECU等硬件,单车价值量有望实现翻倍。

01智能化推动转向系统价值量提升

EPS渗透率仍有一定空间,智能化推动价值量提升

中国EPS市场渗透率逐年提升,后续仍有一定增长空间。根据智妍咨询测算,中国市场年EPS出货量为万套,乘用车EPS渗透率超过85%,欧美市场作为成熟的汽车市场,EPS渗透率在85%-90%左右;国内EPS渗透率仍有5%-10%的增长空间。

自动驾驶功能不断升级,推动乘用车转向系统价值量提升。通过EPS方案可以实现L1/L2级别的ADAS功能,但在L3以上级别自动驾驶功能中,需要对底盘执行单元进行冗余设置,在系统失效时,依旧能安全行驶,厂进行双电机+双ECU等硬件冗余,从而提升转向系统价值量。

商用车高级别自动驾驶率先落地,推动EPS渗透率提升

现阶段大多数商用车搭载HPS或EHPS系统。由于EPS的负载能力不足,且成本较高,大多数商用车仍搭载液压助力系统HPS或EHPS。截至年,商用车领域EPS渗透率较低。

无人物流是自动驾驶率先落地场景之一,推动EPS在商用车的渗透率提升。无人货运有市场规模大和落地简单的特点,会是率先落地的自动驾驶场景之一,推动EPS方案渗透率实现较快提升。

C-EPS有望率先得到应用,R-EPS技术已上市。C-EPS以其成本相对较低的特点,有望率先被运用到商用车上;年10月,耐世特推出的高输出R-EPS已成功应用到电动皮卡、电动商用车以及L4自动驾驶巴士上。

智能化推动下,转向系统市场规模有望实现快速增长

据我们测算,年转向系统市场规模有望突破亿,-复合增长率达17%。其中商用车转向系统市场规模为.4亿元,乘用车转向系统市场规模为.2亿元;商用车转向系统市场规模增速明显高于乘用车转向系统市场规模增速,-年复合增长率分别为+14%/+35%。

L3级别以上自动驾驶渗透率提升,成为驱动转向系统增长主因。乘用车转向系统市场规模增长的主要原因为L3级及以上自动驾驶的渗透率提升带动高可用性EPS以及SbW渗透率提升;商用车转向系统市场规模增长的主要原因为L3级自动驾驶在商用车中普及促使EPS渗透率提升。

02汽车转向系统发展历程

方向盘旋转力矩,传递至转向拉杆完成车轮转向,确保行驶安全的关键。汽车转向系统的目的是依据驾驶员意愿控制汽车的驾驶方向,保证驾驶安全。转向系统在方向盘转动时,通过万向节、转向传动轴以及齿轮齿条机构将旋转力矩转变成转向机的直线运动,推动转向拉杆拉动车轮转向羊角,实现车辆的转向。

液压或电动提供转向助力,协助完成转向动作。随着汽车不断发展,车辆转向轮的负重逐渐增大,纯靠人力驱动,即使通过机械结构将转矩进行放大,也难以对转向系统进行驱动。因此转向助力系统逐渐出现,借助液压或者电动助力完成转向工作成为主流的技术。

从机械助力转向-线控转向,转向技术逐渐升级。最初的车辆转向系统是纯机械结构转向(MS),通过机械传动放大操作力矩,需要较大的转向力矩。后续随着技术的进步,陆续出现机械液压助力转向系统(HPS)、电子液压转向系统(EHPS)、电子助力转向系统(EPS)及线控转向系统(SbW)。

助力电动化趋势,转向性能全面升级。随着转向系统向电子助力及线控转向发展,转向系统的助力能够实现随速改变,低速增大助力,提升转向便捷度,高速减小助力,提升高速稳定性;助力控制更加精准,有效降低油耗;在线控转向结构下,硬件解耦,实现转向路感可调。

机械转向系统(MS)结构简单,成本低廉

以人力为主要动力源,通过机械传动结构放大。MS以驾驶员体力作为转向系统主要动力源,驾驶员转动方向盘,通过转向器中的减速器放大旋转力矩,通过拉杆控制转向节完成车辆转向。

纯机械结构,结构简单且成本低廉。机械助力转向系统全部传力部件均为机械,其助力力度相比其他助力转向系统是最弱的(无辅助助力),不过全机械的特征使其结构简单且成本低廉,过去主要在轻型车辆(如微面等)上装备,现阶段基本淘汰。

机械液压助力转向系统(HPS)发动机提供液压动力,实现转向助力

发动机驱动液压泵,为转向机构提供助力。发动机液压泵提供助力,对转向系统施加辅助作用力,协助实现转向。由于其提供液压的液压泵由发动机通过皮带驱动,因此只有发动机运转,转向泵才能够运转,转向系统才有助力源。

液压泵持续,消耗发动机动力。在车辆运行过程中,无论是否进行转向操作,液压泵始终需要进行压力储备,因此发动机部分动力需要消耗在液压泵上,从而增加整车的燃油消耗量。

电子液压助力转向系统(EHPS)电机驱动液压泵工作,实现助力随速变化

电机驱动液压泵,通过液压助力转向。电子液压转向助力系统原理与机械液压转向助力完全相同,其最大的区别就是不再使用发动机驱动液压泵,而改为电机驱动的液压泵。新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。

精准控制助力泵开关,减少能量消耗。助力泵启动和关闭全部由电控系统控制,在不做转向动作的时候,助力泵关闭,因此它对于发动机动力的消耗更小,从而相比HPS油耗下降。

电控系统介入,实现助力随速变化功能。可根据车速传感器、横向加速度传感器等传感器收集的信息,分析后可以实时改变转向助力力度大小,可实现低速行驶、挪车时方向盘更轻,车辆高速时,方向盘更稳定;由于EHPS仍保留机械液压架构,所以仍保持“路感”,截至年,很多超跑仍在使用EHPS。

电子助力转向系统(EPS)取消液压系统,电机产生助力,能耗最低,实现ADAS功能基本配置

电机直接提供助力,实现ADAS功能基本配置。EPS系统转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到ECU,ECU根据转矩传感器检测到的信号向电动机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。它也是实现ADAS功能的基本配置。

结构精简,提供更高精度的随速转向。EPS取消了油管、液压泵等部件,结构更加精简;随速转向功能相比EHPS更加精准,可通过电子系统在不同车速、转向角度、车辆倾向角度等工况下的计算,精确地对转向系统施加不同大小的助力。

EPS实现更高能效控制,符合节能减排趋势。根据耐世特数据,EPS的百公里油耗率为0.5%,相比之下EHPS和HPS的百公里油耗率分别为2%/3%,EPS更符合当下推崇节能减排的大趋势。

EPS根据位置和结构,有多种分类,各自具有特点

转向柱助力式(C-EPS)结构紧凑,扭矩输出相对较小。C-EPS的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体,安装在转向柱上。其特点是结构紧凑,电动机助力的响应性较好。但由于助力电机安装在驾驶舱内,受到空间布置和噪音的限制,电机的体积较小,输出扭矩不大。

小齿轮助力式(P-EPS)助力较大,布置相对方便。P-EPS的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构仍为一体,只是整体安装在转向小齿轮处,直接给小齿轮助力,能够获得较大的转向力,并且使得各个部件布置更加方便,可用于中型车辆,提供较大的助力值。

齿条助力式(R-EPS)直接驱动齿条,提供最大助力。R-EPS的转矩传感器单独地安装在小齿轮处,电动机与转向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处,用以给齿条助力。齿条助力式EPAS系统的动力辅助单元安装在齿条上,具体安装位置比较自由,因此在汽车的底盘布置时非常方便。此外,同小齿轮助力式相比,能提供更大的助力值。

线控转向系统(SbW)硬件解耦,布置方便,减少事故损伤,实现转向路感可调

硬件实现解耦,面向L4级别自动驾驶。SbW取消了方向盘与车轮之间的机械连接,通过各种传感器获得方向盘的转角数据,然后ECU将其计算为具体的转向数据,结合车速及车辆行驶状态来对车轮转角进行控制。方向盘位置布置更加灵活,甚至可以折叠,面向L4级别自动驾驶需求。

提高汽车安全性能,减少事故中对的伤害。SbW可避免事故中转向柱对驾驶员的伤害;同时,智能化的ECU根据汽车的行驶状态判断驾驶员的操作是否合理,并做出相应的调整,能够自动对汽车进行稳定控制。

技术尚未成熟,高成本+算法复杂阻碍进一步推广。截至年,仅有英菲尼迪部分车型在年实质运用SbW技术,其它车企尚处于在研状态。为了确保冗余备份而增加了车辆的复杂度和成本,同时路感反馈和执行电机涉及负责算法实现,这都是阻碍其进一步推广的因素。

线控转向系统(SbW)是未来发展方向,分为机械冗余和电控系统备份冗余

机械冗余曾搭载英菲尼迪车型,属于半线控转向。机械冗余式在转向管柱与转向机构之间,增设有电控多片离合器。正常情况下,转向机构上的两个ECU+电机并联工作;故障模式下离合器吸,实现传统EPS的基本助力功能。截至年,仅有英菲尼迪Q50和QX50等车型在年搭载该方案,并因为安全隐患进行过召回。

电控系统备份冗余,真正线控转向方案。电控系统备份冗余方案,完全取消方向盘与转向机之间的机械部分,其方向盘处布置多个传感器以实现输入信号的冗余度,转向机构采用多个电机+ECU系统来实现控制冗余度,如博世SBW。相比于机械冗余式,这种冗余方式更贴近“线控”定义,但成本较高,相当于制造两套重复的转向机构。

03底盘域集成推动国产化替代进程

汽车转向系统行业客户壁垒高,倾向长期合作。转向系统是汽车核心零部件之一,供应商需通过整车厂及第三方的多层标准考核,考核周期一般为1-2年,通过考核到量产的周期仍需1-2年。因此长期合作的供应商会对客户有更深入、完整的理解,可以快速熟练地响应整车厂的开发要求,大幅降低生产成本,导致其余供应商再进入供应链难度较大,客户壁垒高。

国际企业主导,EPS市场集中度高。据耐世特招股说明书披露,按照销售额口径,年中国前5家EPS公司产品市占率总和为52%。据头豹研究院测算,按照销售额口径,年中国前5家EPS公司产品市占率总和为77%,行业集中度不断提升。

华为推出CCA电子电气架构,底盘域控制器为国产化替代带来良机

华为携ICT技术进入电动智能车领域,推出“计算+通信”为核心的CCA电子电气架构。以ICT技术为基础,建立以一个架构(CCA)、五大智能系统(智能驾驶/智能座舱/智能电动/智能车云/智能网联)、全套智能化部件(智慧屏+AR-HUD+集成式热管理+感知铁三角等)组成的全栈式解决方案。

VDC底盘域控制器,综合控制驱动、制动、转向。华为CCA架构中,VDC作为底盘域控制器,需要对制动、转向和电驱动进行统一的控制,传统的底盘供应商如博世/大陆等交付的产品往往是黑盒。因此华为需要寻找更加开放的底盘执行供应商伙伴,这也给自主供应商带来了国产化替代的良机。

四、自主转向系统供应商机会

耐世特——拥有百年历史的汽车转动及传动系统供应商

公司拥有百年历史积淀。公司深耕汽车转向、传动领域有百年之久,最早可追溯到年。自年公司从通用独立以来,已生产超过6千万件EPS,为用户节省60亿加仑燃油。

积极拓展创新业务,成立合资公司。公司积极跟随汽车产业大趋势,拓展ADAS与自动驾驶技术相关业务,并与大陆合资成立CNXmotion公司,专注于整合、加速转向与制动系统的开发。

耐世特——股权架构领导团队

中国航空工业集团有限公司为公司的实控人及最终受益人。耐世特汽车系统控股有限公司拥有耐世特汽车系统集团有限公司67.0%的股权。耐世特控股由太平洋世纪汽车全资拥有,而太平洋世纪汽车则由中航汽车及北京亦庄国际汽车投资管理有限公司分别拥有51%以及49%的权益,中航汽车由中航工业持有70.1%权益。

公司管理团队产业经历丰富。董事长赵桂斌曾任成都发动机有限公司总经理、四川成发航空科技股份有限公司董事长中国航空汽车工业有限公司总经理,年加入耐世特担任董事长CEO;副总裁DennisHoeg负责北美地区,曾任德尔福汽车系统制造工程总监,曾在通用汽车工作21年,历任制造设计工程师,运营分厂经理,项目经理;副总裁樊坚强负责亚太地区,曾任坦尼可中国研究中心总经理,德尔福亚太区董事总经理,管理过内燃机系统及零部件事业部、动力总成燃油系统事业部及柴油系统事业部。

耐世特——近年业绩概览

年之后汽车产销量增速大幅下滑,公司业绩承压。年随着行业EPS渗透率以及公司EPS业务占比逐渐攀高,公司收入增速开始放缓。/年收入增速分别为+0.9%/-8.6%,归母净利润增速分别为+7.9%/-38.8%。

全球疫情及芯片短缺影响严重,导致公司年业绩大幅下滑。年全球主机厂都有不同程度的停产情况,导致全球汽车行业产销量在年的基础上再度下滑,根据国际汽车制造商协会统计年全球汽车产量不足万辆,同比下降16%,倒退至10年前的水平;在此大环境下,公司年实现营收30.3亿美元,归母净利润1.17亿美元,同比分别下降15.2%/49.8%。

EPS产品贡献公司主要收入。收入构成方面,年汽车转向系统占公司总收入的83.2%,其中EPS/CIS/HPS分别占总收入的67.9%/11.3%/4.0%;自公司披露转向系统具体产品的营收占比以来,EPS营收占比持续提高,由年的45.4%提升到年的67.9%,HPS营收占比逐年下降,由年的21.5%下降到年的4.0%。

北美地区仍为收入主体,但收入占比降到历史最低。年北美地区收入占比为62.8%,降到历史最低点,主要原因为北美地区疫情恢复比亚太地区慢,导致北美地区的工厂运营情况不如其他地区;年亚太地区占比为21.2%,欧洲、非洲和中东地区占比为16.0%。

公司研发费率连续两年增长。公司年的研发费率为5.06%,同比提升1.46pct;截至年,公司总员工数量超过12,名,其中55%的受薪员工从事技术相关工作。

公司的研发费率处于行业上游水平。与行业内的其他三家公司对比,公司年的研发费率最高,可比公司总体的研发费率近年呈上升趋势。

耐世特——产品体系完善

公司拥有完整的产品体系,EPS/HPS/CIS/DL产品系列均实现收入。在产品方面,公司经过多年技术研发积累,已经在转向系统领域搭建了完备的产品体系,包括EPS、HPS以及转向管柱及中间轴。其中,EPS产品涵盖齿条助力式电动转向系统(REPS)管柱助力式EPS(CEPS)、单小齿轮助力式EPS(SPEPS)、双小齿轮助力式EPS(DPEPS)等。

耐世特——全球领先的前沿转向技术供应商

华域汽车:国产零部件龙头,转型电动智能化

自主零部件龙头,电动智能化背景下加速转型

业务多元化,多品类产品市占率排名前列。公司主要业务涵盖汽车内外饰件、金属成型和模具、功能件、电子电器件、热加工件、新能源等,各类主要产品均具有较高国内市场占有率,年营收亿元,在自主零部件供应商中位居第一。

内饰+座椅业务是业绩基石,电动智能化背景下开启转型。年公司内饰+座椅业务营收亿元,营收占比61%,是公司最重要的业务。公司通过对于电动智能化的感知和执行领域的精确布局,开启业务转型。年,公司受益于智能化、轻量化、电动化、热管理的业务利润占比超过40%。

合营公司博世华域,转向系统龙头供应商,产品不断升级

四大生产基地、覆盖多层次客户。博世华域前身为采埃孚转向,年改名为博世华域,年博世将南京工厂出售给博世华域,博世在中国的转向业务均由博世华域负责,截至年,公司在上海、烟台、武汉、南京分别设有生产基地,覆盖客户包括大众、通用、吉利、上汽乘用车、奔驰、本田等40多家合资及自主品牌整车企业。

产品不断升级、营收及市占率提升。受益于转向系统从液压向电动助力升级,以及客户的不断拓展,公司的营收及市占率不断提升,年营收达到.9亿元。基于销量,我们测算其年国内乘用车市场占有率达到30.1%。首个中国团队正向开发的EPS电动助力项目CSEC于年7月正式投产。年与奥迪合作开发的线控转向技术,是公司下一代转向技术的前端项目。

德尔股份:转向系统核心零部件供应商

产品种类丰富,客户资源雄厚。公司主要产品为降噪隔热及轻量化类产品与电子泵、电机及机械泵类产品以及电控、汽车电子类产品;公司转向系统产品包括液压转向泵、EPS转向电机、EHPS电液泵等核心零部件;公司陆续通过国内外客户的产品认证程序,与整车厂商建立了长期稳定的战略合作配套关系,已积累戴姆勒、宝马、奥迪、大众、日产、上汽等一大批整机厂商核心客户。

高性能直流无刷电机,EPS转向核心零部件。公司具备超低噪音、高效率、高性能车用直流无刷电机的批量供货能力,产品涵盖不同耐压平台,广泛应用于汽车的转向系统、传动系统、制动系统等领域。其中电动助力转向电机具有产品结构简单,可靠、效率高,能耗低、高性能等优点。

浙江世宝:国内汽车转向系统领先企业

五大生产基地、覆盖海内外知名车企。浙江世宝国内率先自主开发汽车液压助力转向系统、汽车电动助力转向系统的企业之一,于年在深交所上市,产品面向乘用车/商用车/微型车。截至年,公司在杭州、义乌、四平及芜湖设有生产基地。一汽、吉利、江淮、东风、本田为公司主要客户。

受益商用车全年产销呈现大幅增长,年业绩回暖。受益于国Ⅲ汽车淘汰、治超加严等因素的拉动,商用车全年产销呈现大幅增长,产销增长率分别为20%和19%,公司业绩因此受益,年实现营收11.02亿元,同比+12.2%。

我们看好汽车智能化产业链:智能化背景下,推动乘用车+商用车转向系统升级,单车价值量提升,市场空间广阔。在整车E/E架构向“功能域”集中发展的趋势下,底盘域控制器给自主制动单元供应商带来国产化替代良机。拥有转向技术的自主零部件供应商,推荐,

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/4142.html

------分隔线----------------------------