2021年中国线控转向(SBW)车型、规模、格局和技术分析,丰田上市,行业蓄势待发「图」

一、线控转向概述

1、分类状况

转向系统按转向系统能量来源可分为机械转向系统和助力转向系统。机械转向系统(MS)完全靠驾驶员体力操纵,助力转向系统则借助发动机或电机的动力进行转向辅助。助力转向系统在机械转向系统基础上加设一套转向助力装置,可分为三类:机械液压助力转向系统(HPS)、电子液压助力转向系统(EHPS)和电动助力转向系统(EPS)。电子助力转向(EPS)为当前转向系统主流方案,逐步向线控转向(SBW)发展。随着智能驾驶向高级别进阶,线控转向(SBW)渗透或将加速。

汽车转向系统分类

汽车转向系统分类

资料来源:公开资料整理

EPS工作原理是方向盘转动时,扭矩传感器将检测到的方向盘上的扭矩信号和转向信号传递给ECU,ECU根据信号决定电机的助力电流,最后助力电流通过ECU内部的电机驱动电路对电机实行扭矩控制。SBW工作原理是用扭矩传感器和转向角传感器检测驾驶员的转向数据,然后通过数据总线将信号传递给车上的ECU,ECU再将转向指令发送至转向电动机,从而控制车轮转向。由于SBW相较EPS完全没有机械连接,用户手握方向盘时将无法感受到车轮的震感影响操作手感,故而需要通过算法模拟震感提升用户车感,对技术要求较高。

EPS和线控转向示意图

EPS和线控转向示意图

资料来源:公开资料整理

2、工作原理

线控转向系统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,满足L4级别自动驾驶需求。

线控转向工作原理

线控转向工作原理

资料来源:汽车人,华经产业研究院整理

二、线控转向发展背景

1、自动驾驶

自动驾驶的终极目标是通过感知传感器、控制芯片与线控执行机构替代驾驶员的驾驶行为,为了实现高安全性目标,最终的理想状态将是整个过程脱离了人为干预,因此机械控制将被电控取代,线控底盘将成为汽车未来可预见的长期发展历程中的最终状态。汽车线控底盘主要由线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门以及线控悬挂五大系统组成,其中,线控油门、线控换挡、线控悬挂技术相对成熟,而线控转向和线控制动是当下智能驾驶执行端最核心的产品。

线控底盘整体五个关键组成及其发展情况

资料来源:华经产业研究院整理

2、技术背景

驾驶员转动方向盘时需要克服的阻力矩主要包括两方面,即回正力矩和摩擦力矩,而路感反馈力矩包含回正力 矩和摩擦力矩;获取路感反馈力矩方法有参数拟合法、传感器测量法和基于动力学模型的方法,其中第三种是目前研究的主流(对车辆状态、驾驶风格具有自适应能力)。基于动力学模型的方法,依据车辆动态响应、驾驶员转向盘输入等状态,利用车辆动力学模型估算轮胎回正力矩和需要补偿的反馈力矩,进而计算期望的反馈力矩指令。

获取路感反馈力矩的三种方法

获取路感反馈力矩的三种方法

资料来源:汽车人,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国汽车线控转向系统行业发展监测及投资战略咨询报告》;

三、线控转向产业现状

1、搭载车型

目前国内乘用车载线控转向系统的车型仅英菲尼迪国产Q50L、QX50和q60等车型的顶配车型。2014年Kayaba的DAS是最早量产的SBW产品,搭载于英菲尼迪部分车型上,预计于2022年量产的丰田bZ4X车型也将搭载捷太格特的具有可变转向比的SBW产品。

国内主要车型线控转向搭载情况

资料来源:华经产业研究院整理

数据显示,2021年英菲尼迪QX50和Q50L销量分别为6052和2644辆,实际搭载线控转向的仅在车型的顶配款,实际搭载线控转向的销量远低于实际销量,从销量来看,目前国内线控转向整体渗透率极低,随着自动驾驶持续渗透线控转向将快速增长。

2021-2022年英菲尼迪配备线控转向车型销量走势2021-2022年英菲尼迪配备线控转向车型销量走势

资料来源:搜狐汽车,华经产业研究院整理

2、市场规模

目前线控转向尚处于发展早期阶段,渗透率极低,仅有少量车配备。随着国标的修订,叠加未来L3及以上自动驾驶的普及,SBW的需求量将伴随高级别自动驾驶的快速渗透而提升。预计2025年国内新能源乘用车SBW渗透率达15%,燃油乘用车SBW渗透率达4%,以单车价值量4000元来计算,对应市场规模为89亿元,2021-2025年CAGR达186%。

2021-2025年中国线控转向市场规模预测

2021-2025年中国线控转向市场规模预测

资料来源:公开资料整理

3、研究现状

世界各大汽车厂家、供应商等对线控转向系统做了深入研究,国际知名供应商如TRW、Delphi、ZF等制造了物 理样机,进行试验研究;国际著名汽车生产商如奔驰、宝马、通用等展出采用线控转向系统的概念车;目前国内对线控转向系统的研究多数以高校的理论为主,并且已经取得一些进展。

国内线控转向系统国内研究现状国内线控转向系统国内研究现状

资料来源:公开资料整理

四、线控转向竞争格局

舍弗勒、万都预计于2022年量产自家SBW产品,博世则计划于2024年实现量产。国内企业中,长城精工、联创电子、拓普集团等正在研发线控转向系统。长城旗下精工汽车研发的线控底盘中搭载了首个支持L4+自动驾驶的SBW系统,并计划在2023年量产;联创电子通过产学研合作推出了功能样机;耐世特2017年发布的Quiet Wheel已初步采用了SBW技术;浙江世宝SBW技术已立项,正在研发。

技术方面,国内企业耐世特公报显示,2021年耐世特基于发展伙伴关系及参与SBW架构需求,将在未来的SBW项目中继续与两家大型全球整车制造商合作,此外,耐世特也和中国国内的一家整体制造商合作伙伴开始SBW研发。

当前线控转向产品方案当前线控转向产品方案

资料来源:公开资料整理

华经产业研究院对中国线控转向行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国线控转向行业发展监测及投资战略规划研究报告》。

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责任编辑:李大霄_HN368
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