制动系统关注高量价齐升赛道长
时间: 2024-04-20 01:56:44 | 作者: 新闻中心
制动系统是整车安全的核心部件,消费者关注聚焦。在汽车技术发展的背景下,产品的安全性能成为汽车厂商竞争的重点。而制动系统是整车安全的核心功能板块,其在实现汽车流畅操控、保障汽车安全等功能中起到决定性的作用。由于制动系统在汽车安全当中的核心地位,且属于消费者可以直接感知的功能,消费者对于汽车制动系统安全性普遍具备极高的关注度,当汽车制动系统出现安全问题时,将在整个社会引起轩然。
汽车制动系统一般由制动传动装置和制动器组成。其中制动传动装置包含将制动能量传输到制动器的各个部件及管路,如制动踏板、制动主缸、轮缸及连接管路。制动器是产生阻碍车辆运动或者运动趋势的力的部件,一般是通过固定元件与旋转元件工作表面之间的摩擦作用来实现。汽车制动系统利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件的相互摩擦来组织车轮的转动或转动的趋势,并将运动着的汽车的动能转化为摩擦产生的热能耗散到大气中。
汽车制动系统结构较为复杂,需要各模块协调运作。汽车制动系统以机械或电气方式吸收车辆的动能,以降低其速度。在机械制动器中,摩擦将动能转化为热量,而后向大气中释放;在电动制动系统中,动能被转化为热能,然后通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中,进一步转化为驱动能量。汽车制动系统不只是简单执行驾驶员指令,同时需要多模块协调运作,例如:加入制动防抱死系统(Antilock Brake System, ABS),从而避免制动时后轮抱死造成危险;以及将牵引力控制(Traction Control System, TCS)、车辆稳定性控制(Electronic Stability Program,ESP)以及自动刹车(Autonomous EmergencyBraking, AEB)等新技术也融入到制动系统当中,从而使实现对汽车运作时的状态更高程度的控制力,进而保障司乘的安全。
汽车制动系统的发展经历了“机械-电子辅助-线)液压或气压制动阶段:汽车发展初期,汽车整体构成简单,机械制动结构即可产生足够的制动力矩使汽车停下。随着汽车发展和车身重量增加,产生了液压/气压制动方式,用来产生较为均匀的车轮制动力,获得足够的制动力矩。2)液压制动融合电控阶段:随着电子技术的慢慢的提升,汽车制动系统的供能装置、控制装置、传动装置和制动器等组成部分均已不同程度地实现电子化,包括 ABS、ESP 和 EPB 等功能有效提升制动性能,改善行车安全。3)线控制动:线控制动以液压助力取代了真空助力器和真空泵,具有集成度高、总体重量轻、制动反应时间短、支持紧急自主制动等功能的优势,适合于新能源汽车和未来的无人驾驶汽车,符合汽车行业的发展的新趋势,是汽车制动技术的长期发展趋势。
制动技术迭代集成,深化机电一体化融合。在机电一体化的集成中,为实现对汽车执行机构的精密控制从而提升汽车的稳定性和安全性,以防抱死制动系统(ABS)为代表的电子控制机械的精细应用不断在制动领域迭代出新,同时产生了 ABS 功能基础上的更复杂精细的应用如 TCS、EBD 等。同时,基于更好的驾乘体验而发展起来的电子稳定控制管理系统(ESC),可以集成在传统的液压制动系统中,使得传统的液压制动系统的结构愈发复杂化,目前已确定进入不需要物理链接作为控制中介的完全电控制机械的线控制动的研发阶段。
线控制动系统初步量产,助力更高级别无人驾驶。线控制动系统指的是取消了踏板与轮胎的物理连接,通过电子决策系统对四轮进行制动力精准控制的制动系统,最重要的包含从传统液压制动系统向线控制动系统过渡的液压式线控制动(非纯线控)(Electro-HydraulicBrake, EHB)和纯线控技术机械式线控制动(Electro-Mechanical Brake, EMB)两种。其目前面临的主要技术难题包括,分析性冗余算法设置、制动功能高度集成化后的算法优先级设置、制动能量回收系统与制动系统之间交错的识别问题等。线控制动为更高级别无人驾驶提供了汽车制动系统解决方案,是未来汽车制动的发展趋势。
市场规模平稳增长,预计 2025 年全球/国内市场规模为 815 亿美元/1549 亿元。据水 清木华研究中心数据,2019 年全世界汽车制动系统市场规模约 648 亿美元,同比增长 4%。随着汽车市场饱和,全世界汽车制动系统行业均已确定进入平稳增长阶段。我们预计 2021-2025年全球制动系统市场年均增速将保持在 4%左右。亚太地区一直是汽车制动系统的领先市场,根据前瞻产业研究院报告数据显示,2012-2019 年我国制动器行业市场规模逐步扩大。2020年,我国制动器市场规模达到了 1202 亿元,同比增长 5%。随着汽车市场饱和,国内汽车制动系统市场已进入平稳增长阶段,我们预计 2021-2025 年市场年均增速将保持在 5%左右。
市场主要厂商可分为外资品牌和自主品牌,外资品牌占据主导地位。全球来看,汽车工业发达的欧美日地区,经过前期的行业整合、重组,形成了规模较大的生产厂商,如欧洲的博世、大陆,美国的天合(被采埃孚收购)、德尔福(被京西重工收购),日本的爱德克斯、日立等,国内自主品牌供应商主要有伯特利等。目前外资品牌凭借技术的积累及较大的规模,占据市场主导地位。
行业集中度高,自主品牌有望实现国产替代。在传统制动领域,如 ESP/ESC,博世、 大陆、采埃孚天合是全球市场的龙头,细分行业市占率高;在新兴发展的线控制动领域,具有先发优势的博世仍占据主导地位,但部分优质的国内供应商已经迎头赶上,不仅在产品上对标一线国际巨头,甚至在多向技术指标上实现反超,同时凭借自身快速响应及服务能力,有望实现国产替代。
无人驾驶迈进 SAE L3 将是线控制动系统的集中发展阶段。国内外主流车企都曾发布将于 2021 年进入无人驾驶 SAE L3/L4 级别的计划,而线控制动正是迈进无人驾驶 SAE L3的制动系统解决方案。具体而言,只有配备了线控制动的智能汽车,才具备实现 L3 级别无人驾驶的基础,才能够真正意义上实现更高级别的无人驾驶。
线控制动是实现更高级别无人驾驶的必经之路。更高级别自动驾驶的实现,离不开汽车制动系统的全面电子化升级。而线控制动是汽车制动系统电子化的核心解决方案,是支撑汽车走向更高级别自动驾驶的制动系统的发展趋势。因此,随着汽车无人驾驶的不断深入,线控制动的渗透率水平将持续提升,我们预计,2025 年线控制动国内渗透率有望提升至 30%左右。
线控制动明显提升单车价值量,推动行业持续不断的发展。相较于传统制动产品,线控制动产品单车价值量为 2000-2500 元,明显高于传统制动产品 600-1000 元的单车价值量水平。随着汽车行业向更高级别的无人驾驶发展,线控制动渗透率将持续提升,预计行业将迎来量价齐升的发展轨道。
主要厂商加速研发,国内品牌迎来机会。如今的线控制动拥有两条技术路线:EHB(Electric Hydraulic Brake,液压式线控制动)和 EMB(Electric Mechanical Brake,机械式线控制动)。EHB(液压式线控制动系统):只采用电机替换真空助力器,其余结构都不变。EMB(机械式线控制动):将电机直接集成在制动钳上,不再需要制动液和液压部件,大大简化制动系统的结构、便于布置、装配和维修。现在市场上 EHB 的代表产品有博世的 iBooster、大陆 MKC1、天合 IBC、日立的 E-ACT 等线控制动产品。比较知名的EHB 线控系统有两种:博世 iBooster+ESP 的“Two-box”方案和以大陆、采埃孚为代表的“One-box”方案。各大厂商不断进行技术迭代,如伯特利正在研发线 及以上的无人驾驶。我们大家都认为随着行业的加快速度进行发展,国产供应商将迎来巨大机会。
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