汽车产业专题报告:线控制动加速国产化替代

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(报告出品方:东吴证券

一、电动智能化推动线控制动渗透率提升

自动驾驶系统核心执行环节单元

自动驾驶感知、决策、执行三大环节。其中感知层由摄像头、雷达等传感单元组成,负责周边环境的感知,决 策环节由高算力芯片+算法+高精度地图构成,负责处理感知信息,对车辆运行状态进行决策,输出控制命令。 执行环节由驱动+制动+转向三大单元构成,负责整车运动姿态控制。

兼具纵向+横向控制,电动化背景下制动单元成为核心。驱动单元负责整车纵向控制,可以扭矩输出/动能回收, 完成车辆的加速/减速控制。转向单元负责整车横向控制,通过转向角度的变化,对车辆横向姿态进行控制。制 动单元最初负责整车纵向控制,通过制动力矩输出,对车辆进行减速控制,在ESC(车辆动态稳定系统)出现后, 可以通过对不同车轮的制动,实现转向功能,因此兼具纵向+横向控制功能,成为底盘单元核心。

制动系统涉及功能安全,分为驻车、行车两大制动系统

驻车制动率先实现EPB电控化,渗透率不断提升。驻车制动从最初的机械拉索式手刹->拉索式EPB->集成式EPB 方向演进,相比于行车制动,普通电控驻车制动技术不涉及动态控制,更快实现市场推广,渗透率不断提升, 并率先实现国产化替代进程。

行车制动涉及运行安全,技术要求高,从机械向线控演进。从最初的纯机械制动->真空助力液压制动->ABS系 统->ESC系统->线控制动+ESC的Two-Box方案->高度集成化的One-Box方案->最后到EMB电控机械制动方案, 行车制动技术不断演进,实现更高效、更灵敏的控制。

EPB渗透率不断提升,受益市场规模扩张+国产化替代

2019年渗透率约为47%,2025年有望达到90%。根据我们自己测算,2019年全国EPB渗透率约为47%左右, 卡钳+控制器整套单车价值量约为1200元左右,因此整个市场规模约为146亿元。随着消费者对于舒适性要求的 快速提升,假设2025年渗透率达到90%,则市场空间有望扩张到316.7亿元,2019-2025年CAGR约为13.9%。

市场份额主要由外资品牌占据,国产化替代有望加速。EPB市场主要由博世、大陆、采埃孚等国际Tier1巨头占 据,国内自主品牌如伯特利等,凭借本土化高性价比、快速响应等方面的优势,实现了部分的国产化替代,并 且在逐渐的向高端乘用车领域发展。因为EPB属于静态驻车制动系统,要求相对于行车制动系统较低,未来国产 化替代的进程有望加速进行。

二、底盘域集成推动国产化替代加速

电动智能车时代,底盘集成控制成为趋势

电动智能化背景下,制动+转向可以通过多种方式进行。在电动智能化背景下,通过线控化,整车的制动和转向 功能可以通过多途径进行实现。如达到目标减速度,可以通过驾驶员主动制动、ESC主动建压、EPB、电机动能 回收共同实现;达到目标转向角,可以通过驾驶员主动转向、线控转向、ESC制动来共同实现。

为了达到更高效的底盘控制,多系统集成成为趋势。线控驱动系统欧冠可以实现加速和制动功能,线控转向系 统可以实现车辆的转向控制,线控转向系统能够实现制动+转向功能。因此,将所有的底盘线控系统的控制功能 从分布式的ECU中进行上收,统一进行控制成为效率最高的方式,也是未来的演变趋势。

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。

电动智能化时代,汽车关键部件亟待实现自主可控

汽车电动智能化高速发展,新能源车销量超预期。2020年,国务院办公厅印发了《新能源汽车产业发展规 划》,预计2025年新能源车销量占比达到20%。在此愿景下,各地陆续出台相关政策支持新能源汽车产业发 展,2020年起,新能源汽车处于高速发展状态,2021年6月新能源乘用车销量占比为14.8%。

突破“卡脖子”技术,关键部件亟待实现自主可控。电动智能化高速发展之下,截至2020年,国内在新能源三 电系统、底盘电控、自动驾驶等领域的关键零部件开发还在被国外强势企业所垄断,需要加强汽车供应链自主 可控能力,提升汽车关键零部件产业链建设。顺应趋势,一汽红旗等头部国企开始强化与自主关键零部件供应 商的合作,未来国产化替代进程有望加速。

三、制动系统发展历程

驻车制动最初实现静态制动功能,逐渐向动态控制演变

驻车制动实现静态制动,结构相对简单。驻车制动的主要作用是在车辆停止的时候给它一个阻力,使其在不平 整的路面能够做到不溜车,主要是将制动力作用在后轴或者后轮上,其制动力会小于行车制动力,因此在功能 和结构上相较于行车制动简单很多。

拉索式手制动,通过机械传动实现驻车制动。机械拉索式手制动,通过钢制拉绳对制动盘施加拉力,从而夹紧 车轮实现驻车制动功能。拉索式手制动的优点在于:1)结构简单,成本低;2)易于实现漂移等极限驾驶功 能。缺点在于:1)无法自动检查拉索松紧度;2)停止和起步需要频繁操作,便利程度低于电子手刹;3)无法 进行二次夹紧,制动盘热胀冷缩易导致制动力不足。

电子驻车制动(EPB)最初实现静态制动功能,逐渐向动态控制演变

拉索式EPB,电子驻车系统过渡形态。拉索式EPB通过电控的方式,将驻车制动拉索进行拉紧和放松。除了具备 传统手制动的静态驻车还有静态释放功能外,拉索式EPB能够集成自动驻车(AUTOHOLD)和上坡起步辅助功 能。并且免去了手刹拉杆,使得驾驶舱内空间布局有较大的优化。

硬件解耦,集成式EPB实现线控功能。集成式EPB在拉索式的基础上,通过电动机组件代替了制动拉索,当驾驶 者操作驻车电子按钮后,电子控制单元将控制集成在左右制动卡钳中的电动机工作,带动卡钳活塞产生机械夹 紧力,从而完成驻车动作。 集成式EPB通过驻车制动系统硬件的解耦,实现了驻车制动的线控功能。在线控功 能的基础上,EPB能够作为行车制动的冗余部分,在制动失效的情况下介入行车制动。

行车制动涉及行车安全,功能逐渐提升

燃油车通过发动机提供真空助力,液压传导完成行车制动。在燃油车制动结构中,真空助力器利用发动机运转 产生的真空源,实现对于驾驶员制动力辅助,从而在液压系统中建立起足够的高压,推动制动摩擦片夹紧制动 盘,从而实现行车制动功能。

执行机构从鼓式制动->盘式制动转变,制动效率提升。制动的执行机构最初为鼓式制动器,采用外撑式制动, 优点是制动力大,且结构带有自增力效果。缺点在于:1)散热性能不佳,热衰退性和涉水性不如盘式制动器; 2)响应慢,制动反应速度不如液压缸推动的盘式制动器。乘用车大多采用盘式制动,商用车采用鼓式制动。

四、制动系统自主供应商投资机会

伯特利:深耕制动领域,紧跟市场需求

深耕制动领域,技术紧跟市场需求

公司注重技术研发,始终致力于汽车制动领域。公司三大业务领域:1)传统盘式制动器 2)轻量化制动零部件 3)电控制动系统(EPB),2020年营收占比分别为40.2%/25.3%/28.0%。公司在机械制动系统产品和电控制 动系统产品方面均具备自主正向开发能力。

实控人技术背景深厚。公司董事长袁永彬先生,截至2020年底,持股20.34%,为公司实际控制人,1998年至 2004年在天合汽车集团(TRW)北美技术中心历任高级经理、亚太区基础制动总工程师,2000年被评为天合汽车 集团院士。2004年6月起,担任伯特利有限及股份公司的总经理。TRW汽车集团是全球最大的汽车安全产品系 统开发供应商,2001年在全球首次推出卡钳一体化电子驻车EPB技术。

拓普集团:打造Tier 0.5级底盘供应商

战略性打造Tier0.5级别底盘供应商,客户+产品结构不断升级

营收持续增长,战略层面持续推进向Tier0.5级底盘供应商转型。公司营收从2015年30.1亿元提升至2020年 65.1亿元,年均增长率16.7%。公司利用产品线优势、研发优势及QSTP(质量、服务、技术、成本)综合优 势,构建新型Tier0.5级供应链模式,持续提升单车平均配套金额。

持续拓展优质客户,产品结构不断升级。公司的客户群体不断升级,从通用->吉利->特斯拉->北美的Rivian, 始终跟随产业趋势变化,从绑定合资到抓住自主崛起,再到紧抓新能源趋势,不断拓展下游的优质客户。公司 在轻量化、智能刹车、智能转向、新能源热管理、NVH减震系统与整车声学领域不断研发创新。铝合金一体化 真空铸造底盘已开始批量供货,智能刹车/转向系统进入匹配阶段,热管理系统中热泵、电子膨胀阀、电子水泵 等产品也在加速推向市场。

报告节选:

(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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精选报告来源:【未来智库官网】。