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天风·智能汽车 汽车:智能电动赛道深度二:线控转向高阶智

发布时间:2022-10-02 07:49:51 来源:乐鱼彩票app 作者:乐鱼彩票app在线

  在汽车“新四化”发展目标的指引下,我们政府相关部门出台了一系列政策来鼓励智能汽车的发展。其中,在发改委等部门联合印发的《智能汽车创新发展战略》的通知中明确提出:目标2025年有条件自动驾驶(L3)汽车达到规模化量产,高度自动驾驶(L4)汽车实现在特定环境下市场化应用。

  线控转向是高阶智能驾驶的核心执行机构。随着汽车智能化的发展,汽车底盘正由传统底盘向线控底盘过渡。为了追求更高的执行精度、更快的响应速度及更好的安全性,智能驾驶汽车要求底盘系统能够尽可能取消执行机构间的机械连接,用电信号来传递指令。同时,通过增加冗余的电子部件的方式来确保系统的可靠性和安全性。其中,线控转向是线控底盘中控制横向运动的核心部件,是汽车高阶智能驾驶的重要执行机构。

  线控转向产品渗透率较低,2025年线亿。根据当前汽车行业发展趋势及线控转向应用场景,我们分析认为线及以上的新能源汽车。按照主机厂车型规划情况,我们认为线年底开始批量配套,经测算,2025年国内线亿元。

  外资企业产品成熟度相对较高,国内自主厂商争相布局。外资企业在线控转向系统领域的布局比国内自主企业早,在产品技术积累及批量应用方面有一定的先发优势。国内自主企业的线控转向产品目前处于开发阶段,暂未开始批量配套,但取得了阶段性的进展,如:耐世特的线控转向产品已经获得了某整车厂的项目定点。我们认为,由于线控转向产品的成熟度及安全性问题,该产品在全球范围内均没有大规模应用过,国内自主企业有望在较短时间内缩小与外资企业的差距。

  【投资建议】我们认为汽车智能化是未来发展趋势,线控转向系统是高阶智能汽车的核心执行机构之一,未来具有较大的市场空间。建议关注正在开发线控转向产品的公司:【耐世特】、【浙江世宝】、【华域汽车】。

  风险提示:汽车行业景气度不及预期,汽车智能化渗透率不及预期,缺芯及原材料供给受限、汽车产销量不及预期,线控转向产品成熟度不及预期。

  在发改委等部门联合印发了《智能汽车创新发展战略》的通知中提出:目标2025年有条件自动驾驶(L3)汽车达到规模化量产,高度自动驾驶(L4)汽车实现在特定环境下市场化应用。我们认为高阶智能驾驶发展方向是明确的,L3+级别自动驾驶将逐步落地。

  一般而言,智能驾驶技术可分为感知、决策、执行三个环节。线控底盘则是高阶自动驾驶汽车执行环节的载体,线控底盘主要包括线控制动、线控转向、线控悬架、线控油门等系统部件。其中,线控转向是控制车辆横向运动的核心执行机构之一。

  汽车转向系统的发展经历了机械转向、液压助力转向、电控液压转向、电动助力转向、线控转向等路径。

  电动助力转向是当前汽车转向系统的主流产品;线控转向(Steering by Wire, SbW)是未来技术发展方向。

  工作原理:EPS一般由扭矩转角传感器、电子控制单元(ECU)、减速机构、电机等组成。在传统机械转向系统的基础上,根据方向盘转角信号、扭矩信号和车速信号等车辆状态信号,电子控制单元(ECU)计算出需要施加的转向助力大小和方向,然后控制EPS电机输出转向助力,协助驾驶员完成转向操作。

  电动助力转向系统(EPS)无需配备液压转向助力系统所需的油泵、油路等装置,更加节能、环保、智能。

  电动助力转向器根据助力位置的不同可分为:管柱式电动助力转向(C-EPS)、小齿轮式电动助力转向(P-EPS)、双小齿轮式电动助力转向(DP-EPS)、齿条式电动助力转向(R-EPS)。

  主机厂一般结合整车前轴载荷、布置空间、转向器成本等多方面因素来决定选用的电动助力转向器类型。

  20世纪50年代,天合(现被采埃孚收购)提出线控转向(SbW, Steering by Wire)概念。

  2013年,英菲尼迪Q50是第一款应用线控转向技术的量产车型。但依然保留了机械连接装置,当转向器发生故障时,转向器和转向柱之间的离合器自动接合,保证紧急情况下的机械转向功能。

  2017年,耐世特发布了由静默转向盘系统和随需转向系统组成的线控转向系统SBW。

  线控转向系统取消了传统转向系统中方向盘与转向执行器间的机械连接,主要由路感反馈、转向执行、控制器及相关传感器等部分组成。

  路感反馈:主要包括方向盘、路感电机、减速器和扭矩转角传感器,功能是驱动路感电机实现反馈力矩指令,从而对驾驶员施加合适的路感。

  转向执行:主要由转向电机、转向器和转向拉杆等组成。功能是驱动转向电机执行控制器给出的转向角度指令,实现车辆转向功能 。

  控制器及传感器:功能是根据驾驶意图、车辆状况与路况,实时输出路感反馈力矩指令及车轮转向角指令。

  国务院印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》中将纯电动汽车底盘一体化、线控执行系统等列为重点技术攻关工程。而线控转向系统则是智能驾驶汽车中执行端重要一环。

  2021年,中汽研宣布由集度、蔚来、吉利等单位牵头制定线控转向相关国家标准,线控转向落地更进一步。

  线控转向的优势与技术难点并存。我们认为,相比当前主流电动助力转向系统,线控转向具有响应灵敏度更好、智驾功能拓展性更高等优势。同时,线控转向实现了驾驶员操作与车辆运动的解耦,可提高紧急转向操作的正确性和安全性。但线控转向技术的大批量推广还有一些问题亟待解决。

  根据当前汽车行业发展趋势及线控转向应用场景,我们分析认为线及以上的新能源汽车。

  按照主机厂车型规划情况,我们认为线年的国内线. 国内外厂商线控转向产品布局情况

  根据2021年国内乘用车上险量数据统计,EPS前装搭载率为97.57%。国内EPS市场份额CR5企业:博世、NSK、采埃孚、捷太格特、豫北光洋分别占比18.82%、18.52%、17.51%、12.25%、8.48%。我们认为EPS行业集中度较高,市场主要份额仍被行业头部企业占据。考虑到转向系统技术具有一定继承性,我们认为未来线控转向产品的主要生产企业会在当前电动助力转向产品的领先企业中产生。

  大批量应用为时尚早,头部企业提前布局。当前绝大部分线控转向产品仍处于研发或小批量应用阶段,国内外主机厂和线控转向的零部件厂商已有布局,为高阶自动驾驶汽车的落地做技术储备。外资线控转向产品开发相对较早,成熟度要高于国内自主企业的产品。

  英菲尼迪Q50是全球第一款搭载线控转向系统(DAS)的量产车,但发生了召回事件。

  线控转向工作原理:车辆转向时,车辆的传感器将行驶路况和方向盘转动力度、速度等电信号传递给线控转向系统的三组ECU(电子控制单元),ECU经过综合计算后将转向执行指令传递给转向器实现转向功能。机械转向冗余备份:转向系统的三个ECU属于并联关系,当任一ECU被检测到故障后,将激活备用模式,闭合离合器,转向系统恢复到传统机械传动模式。

  线控转向故障召回:由于线控主动转向系统控制单元程序有偏差,当发动机在电瓶处于低电压状态下起动时,控制单元有可能对方向盘角度作出误判,导致方向盘和车轮的转动角度存在差异。即使方向盘转到中立位置,车轮也可能不会返回到直行位置,导致车辆不能按驾驶员意图起步前行或转向,存在安全隐患。

  bZ4X的线控转向系统无机械转向备份,在构造上舍弃了方向盘与轮胎之间的机械连接,具有下列特征: 1)方向盘转动角度设定为±150°,无需换手打轮即可完成转向操作,极大减轻了驾驶员在掉头、入库、弯道行驶等时的操作负担。2)通过独立控制方向转向力矩与车轮转角,提升操控感。3)与选择驾驶模式联动,改变转向装置的特征。4)阻断轮胎带来的不必要振动,只传达路面状态等必要信息。5)在经过凹凸不平路面,或车道跟踪辅助功能运行时,控制轮胎的动作,确保车辆的安全性。6)扩展了腿部空间,提升了驾驶位的自由度及上下车便利性。

  我们认为汽车智能化是未来发展趋势,高阶智能驾驶即将落地。而线控转向系统则是高阶智能汽车的核心执行机构之一,且当前仍处于行业发展早期,未来具有较大的市场空间。建议关注正在开发线控转向产品的公司:【耐世特】、【浙江世宝】、【华域汽车】。

  公司前身是通用汽车下属公司的转向系统部门,独立后于2010年被中航工业收购,2013年在港交所完成上市。公司是全球领先的转向及动力传动系统供应商之一,主要产品为:电动助力转向系统(EPS),转向管柱、动力传动系统(半轴)、液压助力转向系统、ADAS及自动驾驶相关产品等。业务情况:2021年实现营收34亿美元,YOY: +10.8%。净利润1.18亿美元,YOY:+1.43%,EPS是公司主营业务。2021年统计在手订单金额达268亿美元,其中新能源汽车项目占比25%,公司业绩修复较为明显 。22年Q1新获取订单金额超27亿美元,均为EPS项目,其中99%是新能源汽车项目。我们认为公司在转向系统领域具有较大领先优势,尤其是EPS产品。

  客户方面:公司客户众多,主要包括通用、福特、Stellantis、宝马等全球大型车企以及吉利、广汽埃安、长城、长安等国内头部车企。

  线年公司继续与两家全球整车厂开展线控转向系统的合作开发。同时,与国内一家整车厂启动合作开发线控转向系统,进一步加强公司在线控转向领域的领导地位。2022Q1公司获得了某全球大型车企的线控转向产品批量订单,我们认为该订单的落地说明公司线控转向产品的成熟度业内较为领先,随着高阶自动驾驶汽车的不断渗透,公司有望获得更多的线控转向产品相关订单。

  公司致力于为全球领先汽车集团提供汽车转向系统,是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,公司已有超过三十年的系统配套经验。主要客户是吉利汽车、一汽集团、江淮汽车、东风集团、Rulevye system LTD. 等。同时,公司和华为也已开始在汽车转向领域商谈合作。

  业绩:公司近5年来营收较稳定,归母净利润波动较大。2021年实现营收11.78亿元,YOY:+6.88%;归母净利润0.34亿元,YOY:-16.38%,主要系原材料价格处于高位及管理和研发费用增加导致。线控转向:公司线控转向系统适用前轴负荷≤ 1.5t的乘用车,基本性能参数可实现:转向精度 ±1°,转向速度≤540°/s,响应时间≤50ms。

  汽车行业景气度不及预期:疫情及通货膨胀影响居民可支配收入,导致汽车消费不及预期。汽车智能化渗透率不及预期:汽车消费者需求变化可能导致购买智能电动车辆降低。

  芯片及原材料供给受限,汽车产销量不及预期:芯片短缺、原材料涨价等存在持续恶化的风险,导致汽车产销量无法满足终端客户订单需求。

  线控转向产品成熟度不及预期:由于国内企业的线控转向产品尚在开发阶段,线控转向产品鲁棒性及可靠性可能无法满足大批量生产的要求。

  注:文中报告节选自天风证券研究所已公开发布研究报告,具体报告内容及相关风险提示等详见完整版报告。

  报告《智能电动汽车赛道深度二:线控转向,高阶智能驾驶核心部件—汽车零部件》

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