2024年从华为看智能汽车:如何看待线控制动的技术演进和格局变化?

  • 来源:国联证券
  • 发布时间:2024/02/26
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从华为看智能汽车:如何看待线控制动的技术演进和格局变化?电动化和智能化是驱动线控制动渗透率持续高增长的核心原因。2023Q4线控制动渗透率为42.5%,同比提升10.3pct,环比提升2.4pct。新能源催化:线控制动制动产生反馈制动力反向给电机充电,能量回收功能可以提升续航里程在10-20%水平,充分缓解里程焦虑。智能化催化:线控制动作为可以接受电信号的终端,是线控底盘的重要组成部分,带安全冗余线控制动充分适配高阶智能驾驶。当下时点线控制动升级,建议关注投资机会。技术路线:EHB方案迭代,EMB方案有望量产制动系统持续升级,主要系去管路化进程加快,同时架构和组件升级推动EMB方案落地。制动系...

1. 驱动力:新能源能量回收,智能化接力配置升级

华为问界 M9、智界 S7 搭载途灵智能底盘,实现驾驶属性、安全属性、舒适属性 的全面升级。华为途灵智能底盘以数字底座为基础,实现多域协同控制,注重智能感 知和智能控制,实现性能升级。

底盘系统多维度升级,其中线控制动迭代效率领先,关注细分赛道投资机会。线 控底盘中主要包括底盘域控制器、线控制动、线控转向、线控油门和空气悬架等组件。 从渗透率和技术成熟度两个维度来看,线控油门和线控换挡相对成熟,空气悬架技术 相对成熟但渗透率较低,线控制动、线控转向技术成熟度和渗透率处于相对较低水平。 时间规划来看,预计 2025 完成智能底盘预控系统方案的落地,2030 年完成一体化集 成底盘的应用。我们认为,当下时间点线控制动处于技术升级和渗透率提升的快速 成长阶段,建议关注细分赛道投资机会。

1.1 新能源对能量回收需求明确,催化线控制动应用

线控制动共有三种能量回收策略:传统叠加式、单踏板式、协调式。回收模式中, 传统叠加式策略没有收油时的唐突感,但能量回收效率较低,目前运用较少。单踏板 式的制动体验异于燃油车,但能量回收效率较高。协调式策略在维持制动体验和驾驶 习惯不变的情况下,实现了高效率的能量回收,或将成为未来主要方案。

线控制动能量回收功能充分适配新能源需求,催化产品渗透率快速提升。线控 制动通过产生反馈制动力反向给电机充电,从而提高新能源车续航里程。由于在制动 过程中,电机需要被动转动产生反馈制动力,作为推动力通过发电机给电池充电,实 现能量回收,提升续航里程在 10-20%水平,能量回收功能在液压制动系统无法实现。

1.2 电信号接收终端,智能化催化线控制动配置升级

线控制动可以接受电信号的执行终端,可以更好地配合自动驾驶系统的应用于 主被动安全系统。在传统制动系统中,驾驶员踩踏制动踏板,通过液压管路将能量传 递给制动器。在线控制动系统中,由于增加了 ECU、传感器等电子元器件,线控制动 系统中可以接收电子信号、外部信号。线控制动系统凭借可以完成电信号的接收、处 理和发送可以更好地配合主被动安全系统,与高阶智能驾驶功能相匹配。

带安全冗余的线控制动充分适配高阶智能驾驶。高阶智能驾驶功能中,驾驶员操 作的权重逐步降低。在高阶智能驾驶功能下,可能会面对主动制动系统完全失效和主 动制动系统中模块故障两种情况。以大陆 MK Cx 产品为例,1)完全失效,通过对前 轮的制动起到防抱死功能。2)模块故障,在系统中引入冗余模块,驱动后轮保持制 动系统正常工作。

2. 技术路线:EHB 方案逐步升级,EMB 方案有望落地

制动系统升级,传动方式成为升级关键。早期纯机械式制动系统制动距离长,制 动力完全由人力提供,制动噪声大,使用寿命短。液压制动系统在安全性上有质的提 升,驾乘体验更优秀,维护成本较低。液压电控系统引入防抱死制动系统(ABS)或 车身电子稳定性控制系统(ESC),使车身在紧急制动的情况下依旧具备转向能力,制 动安全性和稳定性更高。线控制动集成了制动主缸和真空助力器的同时完成电子化 的进一步应用。线控制动方案中包括 EHB(线控液压制动)和 EMB(线控机械制动) 两个方案,主要差别为 EMB 方案替换液压传动装置,简化结构的同时充分提升性能。

当下时点线控制动 EHB 方案逐步趋于成熟,为当下主要应用方案,EMB 方案仍处 在研发阶段。EHB 方案中包括 Two-Box 方案和 One-Box 方案,二者结构的核心差别为 ABS/ESC 系统是否与电子助力器集成,其中 One-Box 方案集成度更高。性能上来看, One-Box 方案具备体积更小、重量更低、成本更优、修理和维护难度更小等优势,逐 步成为线控制动 EHB 方案中的主要选择。

渗透率:线控制动下游以新能源车为主,部分燃油车使用线控制动。渗透率来 看,2023Q4 新能源渗透率为 37.4%,2023Q4 线控制动为 42.5%。EHB 各方案均保持渗 透率提升,其中 One-Box 逐步成为方案首选,2023Q4One-Box 方案渗透率为 27.1%, 同比增长 7.8pct,Two-Box 方案渗透率为 15.4%,同比增长 2.5pct。

未来方案:EMB 方案凭借快响应速度和高解耦性有望成为制动方案未来首选。 EHB 方案和 EMB 方案中主要的区别为传动方式的差别,EHB 方案通过液压传动,EMB 方案为机械制动,实现刹车踏板和车轮制动器的完全解耦。EMB 方案建压和响应速度 更快,对比来看传统液压制动响应速度为400-600ms,EHB方案响应速度为120-150ms, EMB 方案的响应速度为 80-100ms,EMB 制动方案充分提升制动系统的安全性。

线控制动产品有望迭代升级,实现技术面的持续性突破。EHB 方案优化进展迅速, EMB 方案有望落地,迭代速度保持领先,技术升级和新方案落地有望带动出货量上行。

2.1 EHB 方案:One-Box 方案优化,性能有望升级

EHB 方案中通过液压传动的方式完成制动系统的压力传动。EHB 工作原理:驾驶 者踩踏踏板后,传感器将踏板开度电信号通过液压传动装置传向域控制器,经过计算 后域控制器把输出的电信号发给执行端,使制动卡钳锁住车轮完成制动。

液压管路由于传动液体和橡胶管路的紧密接触,在寿命、准确性、制造难度或存 在缺陷。液压管路的缺陷主要包括:1)液压管路泄露、进气或者其他原因导致的制动液供给不足时,制动系统将不能产生足够制动力,车辆将无法达到驾驶员需求的制 动减速度,增大了驾驶安全风险;2)液压制动需要在电气系统外另行设置,而液压 传动系统中的元件、管路体积大,占用车辆内部较大空间;3)液压传动中管路及控 制元件的压降大,功率损耗大;4)液压制动由于管路的摩擦、弹性元件复位等影响, 其制动的响应比较慢,特别是紧急制动时有一定的迟滞性,会带来较大的安全隐患。

制动系统去管路化有望加速落地, EHCB 方案有望加速应用。由于 EMB 方案制动 力不足和线控制动去管路化加速,EHCB 方案成为整车厂的选择。奥迪的 EHCB 系统中 通过前轮 EHB 后轮 EMB 的方式,替代了 EHB 方案中的管路硬件,并且规避了 EMB 的 制动力不足的问题。

国产前湿后干方案落地,上车进度有望加速。伯特利的前湿后干(WCBS+EHC) 制 动系统为例,通过增加 EHC 的配置,完成通过 WCBS 控制两个前液压卡钳,EHC 控制 两个电控机械后卡钳的控制模式,增强安全冗余性的同时充分实现性价比的提升。

产品方案迭代来看,EHB 方案逐步迭代,去管路进程加速。前湿后干的线控制动 系统充分实现性价比提升,同时为 EMB 方案做好准备。

2.2 EMB 方案:E/E 架构升级和组件优化加速落地

EMB 方案过去存在制动力不足、制动现行可调性不足和响应速度较慢等问题,受 益于整车电子电气架构升级,控制能力、制动能力和冗余方案的多维度升级,EMB 方 案有望实现量产上车。 整车架构升级:EMB 方案需要 42V 以上供电系统,电子电气架构从 12V 向 48V 的 高压升级有望推动 EMB 方案落地。EMB 方案需要 42V 及以上的直流电源电压,主要系 在制动过程中需要更大的制动力夹紧制动盘,充分保证短距离制动。全球领先的电动 车企特斯拉提出了改造低压系统,48V 电子电气架构过低有望加速 EMB 方案上车。

制动力提升:通过提升电驱制动能力、制动盘摩擦系数等方式提升制动力。1) 电机升级,以大陆 EMB 方案为例,下一代产品中将电机升级成双转子转机,并将驱动 和制动集中在一个单元中,直接安装在车轮上。2)刹车盘升级,升级刹车片材料、 更改刹车片形状等方式提升摩擦系数,增强制动力。

控制能力提升:EMB 方案在传感器数量和准确性升级,执行算法持续优化。传感 器配置来看,EMB 方案中增加速度、加速度、夹力等传感器,充分监控制动系统运动 状态,增强 EMB 方案控制信息的收集能力。执行算法来看,基于制动力的合理化分配 和对每个车轮的单独控制均实现控制能力的提升。

冗余方案落地:配合高阶智能驾驶,容错能力升级有望实现标准化落地。硬件来 看,冗余 MCU 可以保证系统的稳定性,软硬解耦的方案设计在单轮失灵的情况下实 现对其他车轮制动的控制能力,安全性进一步提升。算法来看,嵌入式弹性调节方案 的控制算法可以实现多节点对故障的快速处理,大多数瞬时故障可以通过特征码监 测的方式快速处理,其他无法再节点监测和解决的故障通过故障传递至 MCU 和演化 降低系统性能的瞬态故障,同时通过功能和结构模型在系统级别进行检测和恢复。

我们认为,受益于技术能力迭代升级,EMB 方案迭代有望落地。受益于智能驾驶 渗透率提升,未来 EMB 方案在线控制动中占比有望显著提升,供应商或通过先发和 产能优势改变供应链格局。

3. 行业格局:博世 EHB 领先,产能建设速度或决定格局

3.1 当下格局:博世 EHB 方案领先,内资加速跟进One-box

线控制动安全属性要求高,是安全等级 ASIL-D 级别的汽车零部件。线控制动的 产品安全要求上来看,作为负责安全功能的汽车电子零部件,线控制动整体安全级别 为 ASIL-D。从故障率要求来看,ASIL-D 级别的单点故障率要求低于 1%,系统潜在故 障率低于 10%。零部件公司在 ASIL-D 级别的汽车电子产品上,需要更多的研发投入、 更精准的产品设计、更久的验证周期。高壁垒零部件保证细分赛道格局的稳定性。

供货模式:安全要求和适配性要求较高,线控制动以单一供应商为主。供货模式 来看,2023 年 Two-Box 方案多供应商模式车型销量占比为 4.4%,One-Box 方案多供 应商模式车型销量占比为 15.1%,单一供应商的供货模式帮助细分赛道格局保持稳定。

下游客户:自主品牌 One-Box 方案加速使用,合资品牌仍以 Two-Box 方案为主。 受益于新能源车型的数量的增加和各车型的快速放量,线控制动使用量显著提升。总 量来看,2023 年使用线控制动的车型为 826.7 万辆,同比增长 46.4%。其中 One-Box 方案占比为 63.9%,同比提升 8.2pct。受上市时间和车型开发周期影响,自主品牌与 合资品牌在新产品的接受程度上或存在差异。其中,Two-Box 2021Q3 后下游客户结 构相对稳定,使用 Two-Box 方案车型中 65%-70%为合资品牌。One-Box 方下游客户中 自主品牌占比持续提升,2023Q4 已超过 75%,逐步成为自主品牌 EHB 方案主要选择。

细分市场格局:博世各方案领跑,One-Box 方案国产替代加速。分产品方案来看, Two-Box方案格局基本稳定,其中博世市场份额超过85%,采埃孚份额保持在5%左右。 One-Box 方案来看,2023 年博世市场份额为 42%,同比下降 9.7pct,但仍为 One-Box 方案最份额大供应商。国产供应商弗迪动力、伯特利保持明显增长,其份额分别为 19%/11%,分别同比提升 11.4pct/3.3pct。线控制动 EHB 方案格局来看,博世保持全 面领先,One-Box 方案国产替代速度加快,国内供应商有望实现份额上的反超。

线控制动作为 ASIL-D 级别零部件,其安全参数标定较高,且整车厂更换频率较 低,行业格局相对稳定。进入供应链体系的供应商均具备较强的产品能力,各厂商间 的产品和技术并不存在本质的差别。线控制动细分赛道中,产品和技术的先发优势决 定了客户配套速度,产能建设速度或决定行业格局。分方案来看,EHB 方案充分满足 新能源车需求,其产能和份额的领先是产品盈利能力的关键;EMB 方案作为高阶智能 驾驶的执行终端,产品落地和产能建设速度成为核心指标。

3.2 未来竞争:产品与产能共振,国内厂商有望份额提升

EHB方案:受益于新能源渗透率提升,EHB产能和配套能力决定份额和盈利能力。 新能源渗透率有望持续向上,2024 年预计新能源批发销量 1150 万辆,渗透率为 44%。 考虑到 2023-2027 年新能源购置税减免征收政策仍将持续,各主机厂在技术上推陈 出新,超充技术升级,车型迭代加速,预计新能源乘用车销量仍将保持快速增长。

EHB 方案产能:博世为代表的外资零部件供应商保持领先,国内厂商加大投入快 速推进产线建设。真空助力器是 EHB 方案的核心组件,一套 EHB 方案中只需要一个 真空助力器,故而 EHB 方案产能和真空助力器产能匹配,后续的分析中也将真空助 力器产能作为 EHB 方案的产能。产能来看,博世当前 EHB 方案产能 360 万套,2024 年底预计实现 480 万套产能。大陆、采埃孚等国际厂商产能分别为 200 万套、354 万 套,保持产能上的领先。内资处于产能投入阶段,产线建设速度或成为份额提升的关 键因素。国内供应商中,伯特利产能优势明显,预计 2024H2 实现产能超过 340 万套, 有望成为国产供应商中产能最大,拓普集团、亚太股份、同驭汽车、拿森科技等公司 均具备较大生产规模,标准化产品销量提升带来的规模效应或帮助利润率稳步上行。

EMB 方案:智能驾驶催化,产品和技术成为竞争关键。2023 年是城市 NOA 功能 元年,高阶智能驾驶方案有望快速落地。政策端积极推进 L3 级别自动驾驶功能落地, 2023H1L3 级别车型占比 5.1%,L2 级别车型占比为 28.6%。2023 年预计 L2 占比为 33%, L3 占比为 8%,优质供给增加或逐步成为影响车型销量的原因。2023-2025 年合资品 牌加速高阶车型的落地,规划车型中包括丰田、大众、现代均加速推进高级别自动驾 驶新车型的上市。我们预计到 2025 年 L2+渗透率超过 64%。到 2030 年,L2+车型或 成为市场主流,除去 5 万以下价格带的不带有自动驾驶功能和 5-8 万部分带有自动 驾驶功能,其他价格带渗透率持续提升,预计 2023 年 L2+渗透率或超过 80%。

EMB 产品规划:国内供应商与整车厂协同,研发及量产进度有望实现领先。产品 进度和客户进展来看,国内供应商有望实现进度反超。产品进展来看,外资零部件供 应商将于 2025 年集中量产 EMB 方案,其中布雷博的 EMB 系统 SENSIFY 于 2021 年发 布,预计 2025 年量产;大陆集团的 EMB 系统 FBS 预计 2025 年量产。国内供应商进 展加速,伯特利首轮 EMB 功能样件已顺利研制完成,拿森科技、万安科技、利氪科 技、比博斯特等公司均开始布局 EMB 方案。产能方面,伯特利年产 60 万套电子机械 制动(EMB)研发及产业化项目加速推进项目落地,项目建设期为 32 个月。

刹车盘材料升级,有望带动制动系统升级。在制动过程中,由于卡钳与刹车盘摩 擦导致温度升高,需要较长时间完成冷却,长时间的高温摩擦会导致刹车盘受热开裂 变形,影响刹车效果从而降低制动的安全性。


(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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