电池引发的一体化革命,底盘成为车企竞逐的下一赛道,最有实力的“选手”是谁?

2023-09-25 09:21

时下,汽车电动化智能化的转型已到中场,革新正深入到汽车的各个系统,包括最底层的底盘系统。

不久前,零跑汽车上市了CTC电池底盘一体化车型零跑C01,比亚迪也推出了采用电池底盘一体化技术的新车型比亚迪海豹,最近,宁德时代宣布与越南车企就一体化智能底盘开展合作。电池企业、整车企业为何热衷布局电池底盘一体化技术,这种将电池、底盘甚至线控与非承载车身整合在一起的新技术,会取代传统的造车模式吗?在行业看来,电池、底盘一体化进而向智能化滑板底盘的发展,或将重塑汽车供应链的链主地位,打破现有利润链的上游玩家格局。


电池引发的一体化革命

分久必合,百年汽车的发展历程正验证着这一趋势。从汽车电子电气架构由分布式向集中式发展,到电池底盘一体化,无不透露着这种整合的趋势。
   燃油车向电动车转型,电池取代了发动机成为最重要的核心部件之一,在整车成本中电池占比高达一半,因此,电池技术的点滴优化势必对整车带来显著提升。围绕电池的革新一直在电池供应商与整车企业的主导下不断向前推进。电池底盘一体化是最近几年出现的一种新理念,初衷主要是为了解决在有限的体积内容纳更多的电池容量,或在尽可能延长续航里程的前提下,少占用车身空间。
   从汽车动力电池技术的发展历程来看,第一阶段是VDA标准模组,将电池组集成为模组(Module),模组再组成电池包(Pack),最后将电池包安置于车辆底盘下。由于每个电芯都有单独的模组进行包装,非常占用空间。于是,动力电池发展进入第二阶段CTP(Cell To PACK,电池-电池包),就是将电池直接集成到电池包中,从而省去了中间的模组架构,提高空间利用率。在市场对续航里程和车内空间要求的进一步提升需求下,又出现了第三阶段CTC(Cell To Chassis,电池-底盘)或CTB(Cell to Body,电池-车身),也称为电池底盘一体化,代表着动力电池正式融入下车身集成设计中。
   对于CTC/CTB技术,业内人士指出,与以往的电池包不同,这种技术采用底盘封装,可最大限度降低空间,提升电池密度,实现超乎寻常的能效比。另外,电池与车身一体化设计还能降低车重,从而更利于提升电池续航能力。
   在接受集微网采访时,宁德时代表示,电池底盘一体化技术把电芯和底盘集成一起,再集成电机、电控、整车高压等汽车组件,可以优化动力分配和降低能耗,进一步提升整车的续航表现。宁德时代认为,电池底盘一体化技术将使新能源汽车在购置成本、使用便利性、舒适性方面全面超越传统燃油汽车,乘坐空间更大。
   目前,在宁德时代与比亚迪两大头部厂商的推动下,中国动力电池企业在研发领域一路领先,例如,比亚迪的刀片电池、CTB技术,宁德时代的麒麟电池、一体化智能底盘技术等。整车方面,已上市的比亚迪海豹、零跑C01等新车型采用了电池底盘一体化设计。

线控底盘应运而生

   如果说到未来智能汽车需要什么样的底盘技术,目前行业公认智能汽车需要高度电气化的线控底盘,而有待突破的主要技术门槛包括高系统安全性的线控制动和线控转向技术。让我们一起来基于实例看一下它们的关键技术和应用前景是怎么样的吧。

a. 电子线控刹车(Brake By Wire)

   电子线控刹车(Brake By Wire):这个线传操控系统的出现可以说最主要的诱因就是新能源汽车的出现。因为传统刹车系统需要通过发动机的工作建立制动助力所需的真空助力。可以看到真空助力器是一个非常大的家伙,你可以很容易在发动机舱内找到它。当驾驶者踩下刹车踏板时踏板连接的推杆将力传递到真空助力器。真空助力器是一个通过大气压和真空之前的压力差将力矩放大然后传送给液压制动总泵进行制动的装置。真空源是由发动机的负压产生的(发动机吸入空气的时候会产生负压,但不是所有的发动机都能够找到真空源,比如涡轮增压发动机)。由于采用气压差来放大力,因此其体积必须做的很大,占空间又不容易布置。电动车或者纯电行驶的插电式混合动力汽车,由于没有发动机或者发动机不工作,无法获得稳定的真空源。
   电子线控刹车系统可以灵活的在电机能量回收制动和机械刹车片摩擦制动之间进行分配。并且当纯电机能量回收制动的时候为了给驾驶者一个合理的刹车踏板力回馈,刹车助力电机还能够反向给出一个阻力力矩。让驾驶者感觉到合理的阻尼感受。同时电子线控刹车系统还能够提供可选择的刹车响应模式。和驾驶辅助系统结合以后,当检测到可能的碰撞时则可以加快制动响应或者直接增加制动压力。使得车辆能够在更短的距离内停止下来。

b. 电子线控转向(Steering By Wire)

   线控转向系统的出现突破了方向盘必须通过转向柱与转向轴硬连接的限制。它具有如下特点:
   方向盘和转向轴之间不存在机械连接
   转向操纵需求以纯电子方式传输至转向轴
   转向齿比和转向回馈力可通过电控灵活调节

   线控转向系统在正常工作时断开了方向盘和转向系统之间的机械连接,而完全靠电子信号传输给转向控制器然后操控转向执行器实现。全球首款搭载量产线控转向系统的车型是英菲尼迪的Q50。整个系统充分考虑了安全性。当转向系统工作在电子线控模式的时候,整个系统借鉴了飞机电传飞操系统的多余度安全理念。通过3个转向控制器相互冗余地控制转向系统。相互之间进行校验,保证控制信号始终和驾驶者的转向意图相关。一旦出现严重故障,系统还能够通过转向柱离合器将方向盘和转向轴恢复硬连接。
   随着线控底盘系统的技术成熟,它的真正意义是为将来的自动驾驶汽车服务。自动驾驶时车内的乘员可以交给自动驾驶而后躺下休息,也可以在必要的时候接管驾驶直接根据路感操控车辆的动态。方向盘位置可以灵活移动,无疑车内空间的利用将更加高效。线控制动和线控转向系统无疑将在自动驾驶当中扮演着重要的角色。

市场规模超千亿 国产供应商有望顺势崛起

   线控底盘市场广阔,预计 2025 年全球市场规模超千亿元。随着消费升级、 电动智能的持续变革,汽车底盘各个子系统将持续向线控化转型。我们预计,2025 年全 球线控底盘五大系统市场规模有望达 1,757 亿元,2021-2025 CAGR +36%;其中线控转 向、线控制动、线控悬架贡献核心增量;我们预计 2030 年全球线控底盘五大系统市场规 模有望达 3,309 亿元,2021-2030 CAGR +23%,线控转向、线控悬架由于单车价值较高 且前期渗透率较低,期间份额提升更快。 线控底盘子系统分属不同成长阶段,提升逻辑及放量节点有一定差异,具体来看: 线控转向处于导入期,渗透率约为 0%,随技术水平提升、线控转向车型量产、自动 驾驶加速渗透进入成长期,有望达到最高增速,我们预计全球 2021-2025 CAGR +174%, 2021-2030 CAGR +87%; 线控制动、线控悬架处于成长期,2021 年全球渗透率分别为 8.4%/2.7%。线控制动 受益整车电动、智能趋势,线控悬架受益新势力配置升级及价格下探,渗透率有望加速提 升;我们预计全球 2021-2025 线控制动/线控悬架 CAGR 分别为+51%/+45%,2021-2030 CAGR 分别为+27%/+26%; 线控驱动处于成熟应用期,增速相对平缓,全球 2021-2025 CAGR +5%; 线控换挡处于成熟应用期,渗透率提升驱动增长,全球 2021-2025 CAGR +25%。
   竞争格局:目前线控底盘技术的布局者分为三类几类:1)主机厂(包括传统主 机厂及海外新势力主机厂);2)底盘零部件 Tier 1 供应商;3)以技术突破市场的创 业型线控底盘系统供应商。 主机厂:长城线控底盘量产在即,引领线控底盘规模化落地浪潮。传统、主机 厂、新势力主机厂均积极布局线控底盘技术,其中长城汽车开发、量产进度较快,于 2021 年 6 月发布首个支持 L4 及以上自动驾驶的线控底盘,该底盘基于 GEEP 4.0 全 新电子电气架构打造,整合线控转向、EMB 线控制动、线控悬挂等核心底盘系统,纵 横垂六个自由度运动控制+三重冗余系统,我们预计搭载长城汽车线控底盘的量产车 型将起到标杆引领作用,推动线控底盘技术加速规模化落地。
   传统 Tier 1 供应商:海外零部件巨头技术积累深厚,抢占细分赛道主导地位。在 线控技术布局上,主机厂对供应商依赖性较强,以与 Tier 1 供应商合作开发模式为主。 目前,线控底盘重要的转向、制动技术主要由外资 Tier 1 主导,行业竞争格局集中。 其中, 1)线控制动行业主要由博世、大陆和采埃孚天合主导,2020 年全球线控制动 CR3 达 96%,中国线控制动市场中博世市占率约 90%; 2)线控转向行业处于起步阶段,博世、捷太格特、采埃孚天合等传统电动助力 转向系统巨头布局较早,已推出概念车型,技术较为领先。
   国产供应商:打破巨头垄断,发力线控底盘,实现自主崛起。国内新能源汽车、自动 驾驶等相关领域的快速发展,为本土创新企业带来巨大的发展机遇。目前,国内线控技术 布局者包括深耕底盘技术的伯特利、亚太、拓普、耐世特等上市公司,也包括拿森、英创 汇智、同驭、格陆博等以技术突破市场的创业型线控底盘供应商。随着自主品牌的迭代速 度加快,创新能力增强,国产供应商将在实现技术突破的同时,具备快速响应与快速创新 的主动优势,有望借自主品牌向上的东风迎来弯道超车的机会。
   未来行业分工模式:具备强软件开发能力的主机厂有望采取零部件外采+OEM 集 成,第三方线控底盘供应商将作为 Tier 0.5 为软件实力较弱的主机厂提供“交钥匙”方 案。由于 1)底盘行业与汽车安全相关,本身壁垒较高,长期以来主机厂对 Tier 1 依 赖度较高;2)线控底盘技术壁垒较高,各子系统零部件众多、技术复杂,整合多个子 系统并开发线控底盘的一方需要有较强资源整合、集成能力;3)智能底盘作为执行层 部件,需要与自动驾驶、智能座舱以及整车动力系统进行深度融合。 我们判断: 1)对于软件研发能力较强的头部主机厂,专注自动驾驶研发的新势力企业,以 及华为、互联网造车企业,可能采取外采部分子系统部件,自行开发域控算 法的模式进行软件集成和硬件整合的模式,实现线控底盘的量产; 2)对于大多数软件开发实力较弱的中小主机厂,将采取外采线控底盘的模式, 为第三方线控底盘 Tier 0.5 供应商提供发展机遇。 看好同时掌握线控制动、转向,软件技术实力强劲的零部件供应商。
   未来,线控 执行系统模块化、底盘运算控制集成化的大趋势下,软件实力较强、新能源转型较快 的自主品牌车企有望实现线控底盘的率先量产;我们看好同时布局线控制动和线控转 向、底盘域控的企业,具备丰富产品线和底盘调校能力的企业更有望为客户提供一体 化线控底盘解决方案,在线控底盘商业化落地中抢得先机。

文章来源: 爱集微,未来智库,辣笔小星

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来源:贤集网
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