自動駕駛之線控底盤新機遇

引言

在能源、環(huán)保、安全等因素推動下，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向是電動化、智能化、輕量化等，底盤系統(tǒng)均有望受益。電動化方面新能源電池盒產(chǎn)品單車價值量高達3,000-5,000元，智能化方面線控制動和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單車價值量分別約2,500元、4,000元，輕量化方面鋁合金控制臂、副車架、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動鉗等產(chǎn)品單車價值量近5,000元，2025年市場空間合計約763億元，年均復合增速23%。國內(nèi)伯特利、拓普集團、華域汽車在電動化、智能化、輕量化等領域均有布局，有望持續(xù)受益。

汽車底盤介紹

汽車一般由發(fā)動機、底盤、車身、電氣等主要部分組成，其中底盤是指汽車上由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等部分的組合，其功能包括支承、安裝汽車車身、發(fā)動機及其它各部件及總成，形成汽車的整體造型，承受發(fā)動機動力，保證車輛正常行駛等。

底盤產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠、電子元器件等，經(jīng)過產(chǎn)業(yè)鏈中游的底盤零部件企業(yè)進行組裝制造生產(chǎn)，生產(chǎn)的傳動、行駛、轉(zhuǎn)向、制動等底盤子系統(tǒng)售予下游整車生產(chǎn)廠家。 上游鋼鐵、塑料、橡膠等原材料的價格波動對于底盤零部件的毛利率等具有較大影響。下游整車的生產(chǎn)決定了底盤零部件的需求，同時整車的技術升級也將帶來底盤零部件的形態(tài)變化。

1）傳動系統(tǒng) 汽車的傳動系統(tǒng)主要由離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器以及半軸等部分組成，其功能是將發(fā)動機輸出的動力送達驅(qū)動輪。 汽車傳動系的布置形式與發(fā)動機的位置及驅(qū)動形式有關，一般可分為前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、后置后驅(qū)、中置后驅(qū)、四驅(qū)等多種形式。

2）行駛系統(tǒng)汽車行駛系統(tǒng)由車架、車橋、車輪和懸架組成，其功能包括：1）接受由發(fā)動機經(jīng)傳動系傳來的轉(zhuǎn)矩，并通過驅(qū)動輪與路面間的附著作用，驅(qū)動汽車正常行駛； 2）傳遞并承受路面作用于車輪上的各種反力及其所形成的力矩； 3）盡量緩和不平路面對車身造成的沖擊和振動，保證汽車的平順行駛； 4）與汽車轉(zhuǎn)向系協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)汽車行駛方向的正確控制，以保證汽車操縱穩(wěn)定性。a)車架車架是跨接在汽車前后車橋上的框架式結構，一般由兩根縱梁和數(shù)根橫梁組成，經(jīng)由懸掛裝置﹑前橋﹑后橋支承在車輪上。車架的功用是支撐、連接汽車的各總成，使各總成保持相對正確的位置，并承受汽車內(nèi)外的各種載荷。 根據(jù)結構形式不同，車架可以分為邊梁式車架、中梁式車架和綜合式車架（前部邊梁式、后部中梁式）等，其中邊梁式車架應用最為廣泛。

b)車橋車橋（又稱車軸）通過懸架與車架（或承載式車身）相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是傳遞車架（或承載式車身）與車輪之間各方向的作用力及其力矩。 根據(jù)懸架結構的不同，車橋可以分為整體式與斷開式兩種。根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋也分成轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋等四種，其中轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋。 轉(zhuǎn)向橋由前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷和輪轂等組成，驅(qū)動橋由主減速器、差速器、半軸、橋殼等組成。 大多數(shù)乘用車采用前置前驅(qū)動，前橋成為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，后橋充當支持橋。部分汽車采用前置后驅(qū)動，因此前橋作為轉(zhuǎn)向橋，后橋作為驅(qū)動橋。

c)車輪車輪是固定輪胎內(nèi)緣、支持輪胎并與輪胎共同承受負荷的剛性輪，一般由輪輞與輪輻組成。按輪輻的構造，可分為輻板式車輪和輻條式車輪。按車輪材質(zhì)，可以分為鋼制、鋁合金、鎂合金等車輪。 輪胎規(guī)格常用一組數(shù)字表示，前一個數(shù)字表示輪胎斷面寬度，后一個表示輪輞直徑，以英寸為單位。 例如165/70R14表示胎寬165毫米，扁平率70,輪輞直徑14英寸。中間的字母或符號有特殊含義：“X”表示高壓胎；“R”、“Z”表示子午胎；“一”表示低壓胎。

d)懸掛汽車懸掛是連接車輪與車身的機構，對車身起支撐和減振的作用。懸掛主要功能是傳遞作用在車輪和車架之間的力，并且緩沖由不平路面帶來的沖擊力，以保證汽車的平順行駛。 典型的懸掛系統(tǒng)結構主要包括彈性元件（彈簧等）、減震器以及導向機構（連桿等）等部分，這三部分分別起緩沖、減振和力的傳遞作用。 彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，部分高級轎車則使用空氣彈簧。

懸掛可以分為獨立懸掛和非獨立懸掛，區(qū)別在于獨立懸掛的左右兩個車輪間沒有硬軸進行剛性連接，一側車輪的懸掛部件全部都只與車身相連，而非獨立懸掛兩個車輪間不是相互獨立的，之間有硬軸進行剛性連接。 從結構上看，獨立懸掛由于兩個車輪間沒有干涉，一般舒適性和操控性更好。而非獨立懸掛結構簡單，具有更好的剛性和通過性。 此外根據(jù)具體結構，還可以分為麥弗遜式懸掛、雙叉臂式懸掛、扭轉(zhuǎn)梁式懸掛、多連桿懸掛等。目前大多數(shù)乘用車前懸都采用獨立式的麥弗遜懸掛，后懸多采用扭轉(zhuǎn)梁式、多連桿式等。

3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置，其功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。 按照動力來源，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類：機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機械的。機械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機構、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構三大部分組成。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系，一般是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎上加設一套動力轉(zhuǎn)向裝置而成。 在正常情況下， 汽車轉(zhuǎn)向所需能量只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動機通過動力轉(zhuǎn)向裝置提供的。但在動力轉(zhuǎn)向裝置失效時，一般還應當能由駕駛員獨立承擔汽車轉(zhuǎn)向任務。

4）制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)是使汽車的行駛速度可以強制降低的一系列專門裝置，主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器等部分組成，常見的制動器主要有鼓式制動器和盤式制動器。 鼓式制動器主要包括制動輪缸、制動蹄、制動鼓、摩擦片、回位彈簧等部分，主要是通過液壓裝置使摩擦片與歲車輪轉(zhuǎn)動的制動鼓內(nèi)側面發(fā)生摩擦，從而起到制動的效果。 盤式制動器主要由制動盤、制動鉗、摩擦片、分泵、油管等部分構成，主要通過液壓系統(tǒng)把壓力施加到制動鉗上，使制動摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動盤發(fā)生摩擦，從而達到制動的目的。

汽車行業(yè)發(fā)展趨勢智能化國內(nèi)智能汽車發(fā)展相對較晚，目前仍處于L1/L2滲透過程中。 2020年駕駛輔助(DA)、部分自動駕駛(PA)車輛市場占有率約50%；中期重點形成網(wǎng)聯(lián)式環(huán)境感知能力，實現(xiàn)可在復雜工況下的半自動駕駛，2025年高度自動駕駛(HA)車輛占有率約10%~20%； 遠期推動可實現(xiàn)V2X協(xié)同控制、具備高度/完全自動駕駛功能的智能化技術，2030年完全自主駕駛(FA)車輛市場占有率近10%。

從企業(yè)規(guī)劃來看，國外大部分整車廠計劃將在2020年前后投放L3級量產(chǎn)車，并將在2025年前后實現(xiàn)L4級量產(chǎn)。百度、谷歌、特斯拉等科技公司規(guī)劃2020年前后實現(xiàn)L4/L5級別自動駕駛。國內(nèi)部分主機廠計劃在2020年實現(xiàn)L3級自動駕駛，如北汽、廣汽新能源等；2025年實現(xiàn)L4自動駕駛。但是國內(nèi)造車新勢力們則相對激進，部分企業(yè)提出在2020年就將自動駕駛達到L4級別。

底盤系統(tǒng)全面受益汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢是電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、輕量化。面對這些發(fā)展趨勢，零部件子系統(tǒng)受到的影響各不相同，一般有增減零部件、提升或降低單車價值量等影響。電動化對于底盤（新增電池殼）、空調(diào)冷卻（電動空調(diào)、電池冷卻系統(tǒng)）、電子電氣等子系統(tǒng)具有增量作用，對于動力總成則有增（電動車新增電池電機電控等）有減（電動車無需發(fā)動機變速箱燃油系統(tǒng)等）。智能化主要對底盤系統(tǒng)（線控底盤）、通訊控制系統(tǒng)、電子電氣系統(tǒng)等具有增量作用。網(wǎng)聯(lián)化主要對通訊控制（增加T-box等聯(lián)網(wǎng)零件）、電子電氣系統(tǒng)具有增量作用。共享化則主要側重于汽車商業(yè)模式的改變，同時對通訊控制（增加聯(lián)網(wǎng)及控制零件）、電子電氣系統(tǒng)具有增量作用。 輕量化應用范圍較廣，對動力總成、底盤、內(nèi)飾、車身、外飾等都具有增量作用。

電動化催生電池盒百億增量空間電池盒是電動化底盤主要新增產(chǎn)品電動化是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，新能源汽車的市場份額快速提升，也將為底盤零部件帶來新的機遇。 對比傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車的底盤系統(tǒng)，我們可以發(fā)現(xiàn)，傳動系將會發(fā)生較大變化，制動系需要將機械真空泵替換成電子真空泵，行駛系和轉(zhuǎn)向系基本一致，此外需要新增電池盒等零件。

下方左圖為大眾某平臺燃油車底盤，右圖為大眾某新能源車底盤。傳統(tǒng)燃油車底盤中部一般是傳動軸、排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等，而新能源車底盤中部一般是電池系統(tǒng)。我們對比兩圖，可以看到最明顯的區(qū)別就是新能源車新增的電池系統(tǒng)。

新能源汽車的底盤設計有兩種途徑，一種是由傳統(tǒng)底盤改制設計，盡可能地沿用原有設計，根據(jù)需要進行部分的改制工作，開發(fā)難度小、開發(fā)成本低、開發(fā)周期短，并且能夠與傳統(tǒng)車共用平臺，并在很大程度上沿用傳統(tǒng)車的成熟零部件。但是考慮到公用性等，在開發(fā)設計的過程中受到的限制較多，總布置的難度較大，模塊集成化較低等缺點。 另外一種是新能源專有平臺開發(fā)，沒有燃油車公用等眾多限制，新能源專有底盤的設計可以更優(yōu)化、集成度更高、性能更卓越，因此專有平臺已經(jīng)成為新能源汽車底盤設計的新趨勢。 除了大眾外，我們搜集了特斯拉、寶馬等部分車型的底盤，可以看到電動化對于底盤最大的改變就來自于動力電池系統(tǒng)。

動力電池系統(tǒng)是新能源汽車的核心動力來源，為整車提供驅(qū)動電能，主要由電芯、模塊、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、箱體和電池管理系統(tǒng)BMS等組成。 其中電池殼體是新能源汽車動力電池的承載件，由上蓋與下殼體兩部分組成，主要用于保護鋰電池在受到外界碰撞、擠壓時不會損壞。 電池包殼體作為電池模塊的承載體，對電池模塊的安全工作和防護起著關鍵作用。

智能化推動線控底盤發(fā)展汽車行業(yè)另外一個重要發(fā)展方向就是智能化。智能汽車的感知識別、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行三個核心系統(tǒng)中，與底盤相關的主要是控制執(zhí)行，需要對傳統(tǒng)汽車的底盤進行線控改造以適用于自動駕駛。線控制動是未來趨勢近一百年來，汽車制動系統(tǒng)經(jīng)歷了從機械到液壓再到電子（ABS/ESC）的進化過程，未來的發(fā)展趨勢將是線控制動。

隨著電子技術的發(fā)展，防抱制動系統(tǒng)（ABS）逐步開始量產(chǎn)應用和推廣。1978年8月，奔馳與博世在德國發(fā)布了全球首款ABS，并且率先應用在W116世代的S級車上。ABS主要由ECU控制單元、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置和制動控制電路等部分組成。在制動過程中，ABS控制單元不斷從車輪速度傳感器獲取車輪的速度信號，并進行處理，進而判斷車輪是否即將被抱死。當車輪趨近于抱死臨界點時，制動分泵壓力不隨制動主泵壓力增加而增高，壓力在抱死臨界點附近變化，從而避免車輪抱死，減少了危險事故的發(fā)生。

另外一項重要的發(fā)明就是車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESP），這也是博世的專利技術。其他公司也有類似的系統(tǒng)但叫法略有不同，如寶馬的DSC、豐田的VSC、通用的ESC等。ESP系統(tǒng)其實是一組車身穩(wěn)定性控制的綜合策略，是ABS（防抱死系統(tǒng)）和ASR（驅(qū)動輪防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)）功能上的延伸。 ESP主要由控制總成ECU、轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側滑傳感器、橫向加速度傳感器等組成。 當汽車快速行駛或者轉(zhuǎn)向時，產(chǎn)生的橫向作用力會使汽車不穩(wěn)定，易發(fā)生事故，而ESP系統(tǒng)可以將這種情況防患于未然。例如當車輛前面突然出現(xiàn)障礙物時，駕駛員必須快速向左轉(zhuǎn)彎，此時轉(zhuǎn)向傳感器將此信號傳遞到ESP控制總成，側滑傳感器和橫向加速度傳感器發(fā)出汽車轉(zhuǎn)向不足的信號，這就意味著汽車將會直接沖向障礙物。 那么這時ESP系統(tǒng)將會瞬間將后輪緊急制動，這樣就能產(chǎn)生轉(zhuǎn)向需要的反作用力，使汽車按照轉(zhuǎn)向意圖行駛，避免直接撞向障礙物的事故發(fā)生

電動化和智能化推動線控制動發(fā)展。對于傳統(tǒng)燃油汽車，一般利用發(fā)動機提供真空助力；而電動車沒有發(fā)動機提供真空助力，需要使用電子真空泵，或者使用線控制動系統(tǒng)。 對于智能汽車，尤其是L3及以上等級自動駕駛汽車，制動系統(tǒng)的響應時間尤為重要，線控制動響應更快，是實現(xiàn)自動駕駛安全的重要保障。線控制動系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)上發(fā)展而來的，使用電系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的機械或液壓系統(tǒng)，是汽車制動技術長期的發(fā)展趨勢。 傳統(tǒng)制動系統(tǒng)由制動踏板施加能量，經(jīng)液壓或氣壓管路傳遞至制動器；而線控制動系統(tǒng)執(zhí)行信息由電信號傳遞，制動壓力響應更快，因此剎車距離更短更安全。

線控制動系統(tǒng)也分為EHB/EMB兩種類型。1）液壓式線控制動EHB（Electro Hydraulic Brake），以傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)為基礎，用電子器件取代了一部分機械部件的功能，使用制動液作為動力傳遞媒介，控制單元及執(zhí)行機構布置的比較集中，有液壓備份系統(tǒng)，也可以稱之為集中式、濕式制動系統(tǒng)。

EHB的工作原理：正常工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關閉狀態(tài)。 電子踏板配有踏板感覺模擬器和電子傳感器，ECU可以通過傳感器信號判斷駕駛員的制動意圖，并通過點擊驅(qū)動液壓泵進行制動。電子系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。 EHB根據(jù)技術方向可以分為三類： a）電動伺服，電機驅(qū)動主缸提供制動液壓力源，代表產(chǎn)品Bosch Ibooster、NSK； b）電液伺服，采用電機+泵提供制動壓力源，代表產(chǎn)品Continental MK C1、日立； c）電機+高壓蓄能器電液伺服，代表產(chǎn)品ADVICS ECB。

按照結構集成程度，EHB可以分為分立式（two-box）和整體式（one-box），其主要區(qū)別是主動增壓模塊（一般由電機驅(qū)動）和分泵壓力調(diào)節(jié)模塊（ABS/ESC總成）是否集成在一起。 博世的iBooster+ESP Hev屬于Two-box方案，分成主動建壓單元和輪缸閥控單元2個功能模塊。 大陸MKC1和ZF TRW公司的IBC進一步把主動建壓單元和輪缸閥控單元集成，形成更為緊湊、成本更低的One-box方案，已經(jīng)成為制動系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2）機械式線控制動EMB（Electro Mechanical Brake），采用電子機械裝置代替液壓管路，執(zhí)行機構通常安在輪邊，也可稱為分布式、干式制動系統(tǒng)。EMB的工作原理：EMB系統(tǒng)的ECU根據(jù)制動踏板傳感器信號及車速等車輛狀態(tài)信號，驅(qū)動和控制執(zhí)行機構電機來產(chǎn)生所需要的制動力。

總體來看， EHB系統(tǒng)由于具有備用制動系統(tǒng)，安全性較高，因此接受度更高，是目前主要推廣量產(chǎn)的方案。 EMB系統(tǒng)雖然具有諸多優(yōu)點，但缺少備用制動系統(tǒng)且缺少技術支持，短期內(nèi)很難大批量應用，是未來發(fā)展的方向。

L2時代的線控制動可以分為燃油車、混動、純電三大類，燃油車大都采用ESP(ESC)，混動車基本都采用高壓蓄能器為核心的間接型EHB（電液壓制動），純電車基本都采用直接型EHB，以電機直接推動主缸活塞。 目前線控制動系統(tǒng)單價約2,500元，未來隨著產(chǎn)銷量上升帶來成本降低，價格有望下降至2,000元左右。按照2020年、2025年國內(nèi)乘用車銷量分別為2,300萬、2,700萬輛，線控制動系統(tǒng)滲透率分別為10%、30%進行估算，2020年、2025年國內(nèi)線控制動系統(tǒng)的市場空間分別為58億、162億元。從發(fā)展階段來看，線控制動尚處于發(fā)展早期階段，目前滲透率較低，僅有少量車型配備，新能源汽車配置率相對較高。隨著新能源汽車、L3及以上智能駕駛的逐步滲透，線控制動有望爆發(fā)。根據(jù)上述預測，線控制動2020-2025年市場空間年均復合增速高達23%。 EHB國外廠商技術發(fā)展已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)在努力追趕；EMB還處在研究階段，目前看短期較難有突破。 目前線控制動系統(tǒng)的主要供應商包括博世、采埃孚、大陸等國際零部件巨頭企業(yè)，大都從20世紀90年底開始研發(fā)，在底盤控制領域具有豐富的技術積累和供貨經(jīng)驗，具有一定的先發(fā)優(yōu)勢。 從2000年開始，國內(nèi)一些自主整車企業(yè)和零部件供應商就開始進行EHB的研發(fā)，目前已取得一定成果。 雖然與博世等國際巨頭仍存在一定差距，但產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展早期階段，還有較大的追趕機會。

從競爭要素來看，線控制動產(chǎn)品技術含量較高，且需要較長投入期，因此對于人才、技術和資本要求較高。目前國內(nèi)發(fā)展相對較好的有伯特利、拓普集團、萬安科技等，兼?zhèn)淙瞬拧⒓夹g和資本等優(yōu)勢，有望在未來的市場競爭中獲得一席之地。伯特利：公司2019年7月發(fā)布WCBS產(chǎn)品，為客戶提供one-box一體式解決方案，不僅集成了真空助力器、電子真空泵、主缸和ESC的功能，還能更好地滿足新能源汽車以及整車智能駕駛對制動系統(tǒng)新的需求。 拓普集團：公司多年來致力于汽車電子產(chǎn)品開發(fā)，先后開發(fā)出EVP等產(chǎn)品并實現(xiàn)量產(chǎn)，在線控制動領域，公司研發(fā)的智能剎車系統(tǒng)IBS產(chǎn)品目前仍處于驗證和市場預推廣階段，預計將于2021-2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。 萬安科技：參股公司上海同馭汽車科技有限公司的EHB產(chǎn)品已跟江鈴集團、菜鳥物流等多家客戶開展合作，目前已裝車近500臺，涉及乘用車、輕型客車等多種車型，產(chǎn)品成熟度高，達到國內(nèi)領先水平，并計劃于2019年實現(xiàn)量產(chǎn)。

智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展在汽車的發(fā)展歷程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段： 從最初的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Manual Steering，簡稱MS）發(fā)展為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Hydraulic Power Steering，簡稱HPS）， 然后又出現(xiàn)了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electro Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS）和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，簡稱EPS）。 最早汽車上使用的是機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)向操縱機構、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構三大部分組成，以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源。 駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤，隨后轉(zhuǎn)向器中的減速器放大力矩，通過拉桿控制轉(zhuǎn)向節(jié)完成車輛轉(zhuǎn)向。 裝配機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負擔過于沉重，為了解決這個問題，美國GM公司在20世紀50年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS），主要由液壓泵、油管、壓力流體控制閥、傳動皮帶、儲油罐等組成。 HPS 系統(tǒng)動力源是發(fā)動機，發(fā)動機帶動轉(zhuǎn)向油泵工作，轉(zhuǎn)向控制閥控制油液流動的方向和油壓大小，提供轉(zhuǎn)向助力。 HPS系統(tǒng)在中低車速時有較好的助力性和操縱穩(wěn)定性，但在高速行駛時，固定的助力效果會使轉(zhuǎn)向盤過于靈敏，駕駛員的路感較差。 此外由于發(fā)動機始終帶動油泵旋轉(zhuǎn)，造成了發(fā)動機能量的浪費。

我們比較了機械式、液壓助力、電液助力、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點，可以發(fā)現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具備結構精簡、能耗低等眾多優(yōu)點，因此在目前量產(chǎn)乘用車上應用越來越多。

與傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比， EPS 具有如下優(yōu)點： 1）電動機和減速機構安裝在轉(zhuǎn)向柱或在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)，所占空間小，零部件結構簡單、安裝方便，維護費用低； 2）以電動機為動力，電動機只在需要時才啟動，耗用電能較少，提高了汽車的燃油經(jīng)濟性； 3）可實時地在不同的車速下為汽車轉(zhuǎn)向提供不同的助力，保證汽車在低速行駛時輕便靈活，高速行駛時穩(wěn)定可靠； 4） EPS 系統(tǒng)硬件結構簡單，可以通過調(diào)整 EPS 控制器的軟件，得到最佳的回正性，從而改善汽車操縱的穩(wěn)定性和舒適性。根據(jù)助力參與的階段及助力電機布置位置的不同，EPS可以分為C-EPS （Column-EPS，管柱式）、P-EPS（Pinion-EPS，齒輪式）、DP-EPS（Dual-Pinion EPS，雙小齒輪）、RP-EPS（Rack-Parallel EPS，齒條平行式）和RD-EPS（Rack-Direct EPS，齒條直接助力式）等不同類型。

以全球知名EPS供應商捷太格特為例，下圖展示了不同類型EPS的適配車型，其中C-EPS由于成本、布置等優(yōu)勢，在電動助力轉(zhuǎn)向市場總量中占據(jù)了60%以上份額。

智能化推動線控轉(zhuǎn)向成為新趨勢。對于L3及以上等級智能汽車，部分或全程會脫離駕駛員的操控，因此智能駕駛控制系統(tǒng)對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等要求控制精確、可靠性高，只有線控轉(zhuǎn)向（Steering By Wire, SBW）可以滿足要求，因此成為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指，在駕駛員輸入接口（方向盤）和執(zhí)行機構（轉(zhuǎn)向輪）之間是通過線控（電子信號）連接和控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即在它們之間沒有直接的液力或機械連接。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要分為三個部分： 1）轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、轉(zhuǎn)矩反饋電動機和機械傳動裝置； 2）電子控制系統(tǒng)，包括車速傳感器，也可以增加橫擺角速度傳感器、加速度傳感器和電子控制單元以提高車輛的操縱穩(wěn)定性； 3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括角位移傳感器、轉(zhuǎn)向電動機、齒輪齒條轉(zhuǎn)向機構和其他機械轉(zhuǎn)向裝置等。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過給助力電機發(fā)送電信號指令，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行控制。 當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測量到的駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號輸入到電子控制器（ECU），ECU依據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機構上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬、生成反饋轉(zhuǎn)矩，控制轉(zhuǎn)向電動機的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)的角度，通過機械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點主要有： 1）省略車輛前艙一部分轉(zhuǎn)向機械結構的占用空間； 2）沒有機械的轉(zhuǎn)向管柱，提高車輛的碰撞安全性； 3)方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向力矩可以獨立設計，適應不同類型駕駛員對“手感”的要求。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點主要有： 1）需要較高功率的力反饋電機和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機； 2）復雜的力反饋電機和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機的算法實現(xiàn)； 3）冗余設備導致額外增加成本和重量。 SBW系統(tǒng)在EPS系統(tǒng)上發(fā)展而來，相對于EPS需要增加冗余功能。目前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有兩種方式： 1）取消方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構的機械連接，通過多個電機和控制器來增加系統(tǒng)的冗余度； 2）在方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構之間增加一個電磁離合器作為失效備份，來增加系統(tǒng)的冗余度。

目前配備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車型較少，其中英菲尼迪Q50、Q50L部分高配車型和Q60裝備了DAS線控轉(zhuǎn)向，這套線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構成與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結構類似，不同之處在于它多了3組ECU電子控制單元、方向盤后的轉(zhuǎn)向動作回饋器、離合器。 當任意一個ECU被監(jiān)測到出現(xiàn)問題時，備用模式將激活離合器，恢復至傳統(tǒng)的機械傳動轉(zhuǎn)向模式，確保駕駛員可以掌控車輛。

目前EPS單價約1,500元，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以EPS為基礎，短期產(chǎn)銷量較低，預計單價約4,000元，后期隨著應用范圍擴大，預計單價有望逐步降低至3,000元左右。按照2020年、2025年國內(nèi)乘用車銷量分別為2,300萬、2,700萬輛，線控制動系統(tǒng)滲透率分別為0.1%、15%進行估算，2020年、2025年國內(nèi)線控制動系統(tǒng)的市場空間分別為1億、122億元。從發(fā)展階段來看，線控轉(zhuǎn)向尚處于發(fā)展早期階段，目前滲透率極低，僅有少量車型配備。 隨著L3及以上智能駕駛的逐步滲透，線控制動有望爆發(fā)。根據(jù)上述預測，線控制動2020-2025年市場空間年均復合增速高達166%。

根據(jù)佐思產(chǎn)研數(shù)據(jù)，2017年中國乘用車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)廠家中，Bosch、JTEKT、NSK、ZF、Nexteer等國際巨頭市占率排名靠前。 國內(nèi)企業(yè)主要有株洲易力達、湖北恒隆和浙江世寶等，但規(guī)模都比較小，技術相對落后。此外拓普集團也積極拓展EPS等產(chǎn)品，有望憑借資金、效率、人才等優(yōu)勢，獲得一定的市場空間。

EPS關鍵技術在于控制器的設計，核心內(nèi)容包括路感匹配、路感跟蹤、故障診斷及處理等。EPS的核心部件電機、電控、扭矩傳感器、角度傳感器基本都為各大主機廠內(nèi)部供應。 線控轉(zhuǎn)向技術需要在EPS技術上發(fā)展，因此參與者絕大多數(shù)都是傳統(tǒng)的EPS系統(tǒng)供應商，新廠商切入此領域比較困難。 從競爭要素來看，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于技術、資本、安全等要求較高，預計短期內(nèi)線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品還將為博世、采埃孚等巨頭所把控。 目前拓普集團等企業(yè)在EPS等領域已有產(chǎn)品布局或量產(chǎn)，通過持續(xù)投入，未來國內(nèi)企業(yè)或?qū)⒂瓉戆l(fā)展機會。

底盤輕量化潛力巨大輕量化是發(fā)展方向燃油車油耗排放和電動車續(xù)航是國內(nèi)汽車廠商面臨的兩大挑戰(zhàn)，輕量化是解決問題的關鍵之一，因此也是汽車未來重要的發(fā)展方向。 汽車行業(yè)很早就開始探索輕量化技術，主要手段包括選用輕質(zhì)材料、優(yōu)化結構設計和選擇先進制造工藝等。 優(yōu)化結構設計和先進制造工藝帶來的減重效果相對較小，因此目前輕量化研究的主要方向是輕質(zhì)材料，包括高強度鋼、鋁合金和碳纖維復合材料等。

底盤輕量化產(chǎn)品種類較多，不同零件市場格局有所不同。鋁合金控制臂領域，供應商主要有拓普集團、駱氏集團等。鋁合金副車架方面，供應商主要有華域汽車、拓普集團、萬安科技等。 鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)領域，供應商主要有伯特利、中信戴卡、華域汽車、拓普集團、蘇州安路特等。鋁合金制動鉗領域，供應商主要有百煉、華域汽車、京西國際等。

從競爭要素來看，底盤零部件從鋼鐵制品到鋁合金，材料發(fā)生變化，相關的工藝等差別巨大，一方面單車價值量顯著提升，另一方面供應鏈或?qū)⒅貥?，新產(chǎn)品對于相關設備投入和技術要求較高，因此在鋁合金等產(chǎn)品上具有技術優(yōu)勢和資金優(yōu)勢的供應商有望受益。