汽车零部件：线控底盘：实现高阶自动驾驶的必要条件，各环节将迎加速量产期

线控底盘是实现L3级以上高阶自动驾驶的必要条件 线控底盘实际是对汽车底盘信号的传导机制进行线控改造，以电信号传导替代机械信号传导，从而使其更加适用于自动驾驶车辆。其核心特点在于可实现“人机解耦”，向执行器下发指令的信号源可由人变为自动驾驶系统零部件，并具备高精度、高响应速度等优势。同时，当自动驾驶功能等级迈向L4级及以上时，车辆的行驶将完全脱离人工干预，也即整车执行系统不再具备驾驶员作为安全冗余。因此，为保证整车在无人驾驶过程中的安全性，高阶自动驾驶车辆在执行层的设计中，需要在制动、转向等关键执行环节实现双重甚至多重冗余。而考虑到车内空间、信号传导机制、响应精度等因素，以线控结构替代机械式结构则是实现执行器多重安全冗余的必要条件。 线控制动：最先放量环节，预计2025年乘用车渗透率有望超过50%线控制动为线控底盘最先放量的环节，中短期内以EHB Two/One-box方案为主，长期将向EMB方案替代升级。根据佐思车研数据，2022年1-5月，国内乘用车线控制动装配量达到95.7万套、渗透率已超过13.7%。 同时，线控制动可为新能源车实现能量回收、提升续航里程，因此未来有望伴随新能源汽车渗透率提升加速放量。我们预计2025年线控制动渗透率有望超过50%，市场空间超过200亿。 线控悬架：单价最高环节，国产化降本加速在30万以下车型渗透线控悬架为线控底盘单价最高环节，又可称为电控空气悬架，单车价值量基本在万元以上。本质是以传统空气悬架为基础，增加传感器和电控系统，根据道路实际情况主动调节悬架的高度、刚度和阻尼，以实现行车/驻车姿态的精细化控制系统、提升驾驶舒适度。此前电控空悬仅应用于豪华车身，而目前国内除电子减震器外，其余关键零部件如空气供给单元等均已实现国产化，未来有望进一步实现降本，将加速线控悬架在30万以下车型中的渗透。 线控转向：高阶自动驾驶的基石，预计2024年将开始规模化量产线控转向核心特点在于实现了方向盘与转向系统之间的物理解耦，理论上可通过软件算法的调试，任意调节传动比、任意调节路感反馈、任意收缩方向盘位臵。因此，当面向高阶自动驾驶时，转向系统线控化一方面可满足多重安全冗余的系统设计；另一方面可收缩的方向盘亦可进一步提升驾乘体验。根据海内外核心供应商的研发进展，预计2024年将开始规模化量产。 受益标的：伯特利、亚太股份、耐世特、经纬恒润。 风险提示：芯片短缺恢复速度低于预期，新能源汽车销量不及预期 1.线控底盘是智能汽车实现L3及以上高阶自动驾驶的必要条件 1.1.机械底盘：由传动系、行驶系、转向系、制动系四部分构成 传统汽车的底盘主要由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成，除了支撑汽车的发动机及其他零部件外，还具有接收驾驶员的操作指令，使汽车实现行驶、转向以及制动等功能，是燃油车的重要组成部分。其中，传动系、行驶系、转向系以及制动系四部分相互连通、相辅相成，共同构成了汽车底盘，也构成了线控底盘技术的基础。 图1：底盘的机械结构 1）传动系主要由离合器、变速器、万向节、传动轴以及驱动桥等部件所组成。传动系主要是将发动机所产生的动力传输给驱动车轮的系统。可按能量传递方式的不同，划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动，而对于具有不同驱动形式的汽车，虽然其传动系统内部的部件组合结构不完全相同，但是动力传输机制大致相同，基本的控制路径为：发动机⟹离合器⟹变速器⟹传动轴⟹差速器⟹半轴⟹驱动轮。 2）行驶系主要由车架、车桥、悬架以及车轮等四部分组成。主要作用在于减少汽车所受到的振动，使汽车正常行驶以及将传动系所产生的转矩转化为地面对车辆的牵引力。 表1：机械传动系和行驶系的组成部分 图2：汽车传动系动力传输机制 图3：汽车行驶系包含车架、车桥、悬架、车轮 3）转向系主要由方向盘、转向器、转向节等部件组成。转向系是指从方向盘到车轮的动力传递系统，根据驾驶员的操作指令来实现汽车的转向。根据转向力是否完全来源于驾驶员，可分为机械转向系和动力转向系，后者根据转向助力来源的不同又可分为气压式、液压式以及电动式。 4）制动系主要由制动器、助力器、制动片等部件组成。制动系主要功能是降低处于行驶过程中的汽车的速度或使其停止，大致可分为行车制动和驻车制动。其中行车制动主要用于行车时降低行车速度或使汽车停止，驻车制动主要用于停车后防止汽车发生滑动。 图4：机械转向系的详情图 图5：制动系详情图 表2：行车制动器和驻车制动器 1.2.线控底盘：助力智能汽车迈向L3及以上自动驾驶等级的关键技术 1.2.1.五大环节构筑线控底盘，核心特点在于可实现“人机解耦” 线控底盘的核心特点在于可实现“人机解耦”，同时具备高精度、高安全性、高响应速度等优势。整体而言，线控底盘实际是对汽车底盘信号的传导机制进行线控改造，以电信号传导替代机械信号传导，从而使其更加适用于自动驾驶车辆。其具体传导过程是将驾驶员的操作命令传输给电子控制器，再由电子控制器将信号传输给相应的执行机构，最终由执行机构完成汽车的转向、制动、驱动等各项功能。在此过程中，由于线控结构替代了方向盘、刹车踏板与底盘之间的机械连接，因而此前将由人力直接控制的整体式机械系统亦变成了操作端和设备端相互独立的两部分，并且设备端不仅可以由人传递的信号操作，也能由其它来源的电信号操作，从而实现“人机解耦”。此外，由于线控结构之下操作单元和执行单元之间不存在机械能量的传递，因此其响应时间将大大缩短、精度将大幅提升。同时，执行单元使用外来能源执行操作命令，其执行过程和结果受电子控制器的监测和控制，也有利于在遇到紧急工况时保证驾驶员和乘客的安全，因此线控底盘亦具有高安全性的特点。 图6：线控底盘整体框架 分拆结构来看，线控底盘由线控换挡、线控油门、线控悬架、线控转向、线控制动五大环节组成。其中，线控油门及线控换挡由于技术难度较低、已于上世纪90年代初开始逐步量产上车，且当前渗透率已相对较高（定速巡航即为线控油门的基础应用之一）。相较而言，线控悬架、转向及制动系统，受制于高昂技术壁垒及上车成本，目前整体仍处于量产的初期阶段。根据我们测算，当前线控制动渗透率仅为3%左右、线控悬架渗透率不足3%、线控转向几乎尚未实现规模化量产。 表3：线控底盘构成 1.2.2.线控底盘是智能汽车实现L3及以上高阶自动驾驶的必要条件 基于线控底盘“人机解耦、高精度、高安全性”等特点，线控底盘将为实现高阶自动驾驶的必要条件，未来有望逐步取代机械式底盘。自动驾驶功能的实现依赖于感知层、决策层和执行层三部分的协调配合。当自动驾驶发展进程由低阶迈向高阶的过程中，不仅仅需要感知层传感器、决策层主控芯片及算法等的持续升级，对于执行层性能亦将有着更高的要求。相较于传统机械式底盘，由电信号控制的线控底盘则在响应速度、精度等方面具备更强的优势。 同时，当自动驾驶功能等级迈向L4级及以上时，车辆的行驶将完全脱离人工干预，也即整车执行系统不再具备驾驶员作为安全冗余。因此，为保证整车在无人驾驶过程中的安全性，高阶自动驾驶车辆在执行层的设计中，需要在制动、转向等关键执行环节实现双重甚至多重冗余。而考虑到车内空间、信号传导机制、响应精度等因素，以线控结构替代机械式结构则是实现执行器多重安全冗余的必要条件： 我们以“双冗余线控转向”和“多重冗余线控制动方案”为例，具体说明线控结构对于提升自动驾驶安全程度的必要性： （1）双冗余线控转向方案：所谓双冗余系统实际上是并行的两套独立的控制系统。以双冗余线控转向系统为例，在正常状态下，两套转向系统（均包含电源、传感器和执行部件等）同时工作，各输出50%的需求转矩实现转向助力。若系统中某一部件出现故障，则另一套系统由于完整独立可以继续提供部分助力，从而避免完全无助力的情况。两套冗余的系统除了相互独立提供助力外，还会进行必要的内部通讯，以应对各种突发工况。除此之外，为了使两个ECU之间的功能同步，需要共享的数据使用串行外设接口进行通讯，无需实时同步的数据则使用控制器局域网络（CAN）进行传输。 （2）多重冗余线控制动方案：对于制动系统而言，如果仅考虑以两套制动系统（制动系统与电子驻车系统双冗余）做双冗余，则并没有考虑到其中单制动系统的冗余控制措施，且常规的制动系统冗余方案会因控制器切换造成延时控制问题，引起不必要的安全隐患。因此，线控制动系统往往需要多重冗余的设计。例如自动驾驶主辅控制器之间的冗余、自动驾驶域控制器与整车控制器之间的冗余、自动驾驶系统CAN和以太网通讯的冗余、5G CPE设备与车端所有控制器的冗余（实现关键时刻的远程接管）。可以看到，基于线控制动技术的应用，整体可满足自动驾驶车辆在各种失效条件下的行车安全需求，进一步保证了高阶自动驾驶系统的可靠性。 图7：双冗余线控转向设计方案 图8：多重冗余线控制动方案 1.3.滑板底盘：线控底盘技术应用的终极产品形态 配合智能汽车三电系统、软硬件架构的升级，滑板底盘或为线控底盘发展的最终产品形态。 滑板底盘的概念最早于2002年由通用汽车提出，并率先融合到一台名为Hy-wire的概念车上。其核心理念在于实现“上下车体解耦+底盘高度集成化”，进而推动车身与底盘的独立开发、独立迭代，并由此加速研发周期和效率、降低研发成本。 对于“上下车体解耦+底盘高度集成化”的实现，我们认为核心需要突破以下技术点： （1）非承载式车身的优化升级。传统轿车普遍为承载式车身，没有单独承受外力的底盘结构，悬挂系统直接联在车身上、全车身为一体。而滑板底盘为实现上下车体解耦，则以非承载式车身为基础，搭载独立的底盘大梁（矩形刚性车架），将动力系统、传动系、行驶系等部件均臵于底盘之上，底盘与车架采用弹性元件联接。非承载式车身由于其高强度的底盘结构，具备更强的承载能力和抗颠簸性能，不过亦伴随着整车质量大、重心高、操作性差等问题，因而当前仅应用于货车及越野车之上。不过，在纯电时代随着多合一电驱系统、CTC电池车身一体化、轮毂电机等技术逐步应用上车，未来有望一定程度上降低整车重心及质量（例如全球滑板底盘龙头Rivian利用电池包侧边框架的加粗延长来替代传统非承载式车身的梁架），提升驾驶舒适度、推动滑动底盘发展。 图9：滑板底盘采用类非承载式结构实现车身与车架分离 图10：CTC电池集中于底盘中央，可拉低非承载式结构重心 （2）线控系统的全栈搭载。上下车体解耦的先前条件是从物理结构上采用类似非承载式车身结构的设计，其次在于通过线控技术实现上下车体的信号传输，由此一方面可以更加灵活的实现底盘空间的布臵、提升利用率，另一方面亦可赋能滑板底盘实现高阶自动驾驶功能。2022年2月，国内滑板底盘创业公司PIX Moving，向战略合作方上海自动驾驶公司追势科技正式交付了全球首台基于滑板底盘打造的线控Robobus，可实现封闭场景内的L4级自动驾驶。 （3）软件接口的标准统一。除物理结构的优化升级外，滑板底盘的高研发效率、高迭代速度的夙愿亦依赖于软件上采用基于SOA的服务化分层架构，其核心理念在于将底盘域各项部件的基础功能进行“服务化”封装且留有标准化API，同时对于上层开发人员亦留有应用车型开发框架的API，开发人员可以随时调用各类“服务”的API为用户创建新的应用程序，从而以最少的硬件和操作系统依赖性为所有应用程序提供最佳的可移植性。 2.线控制动：线控底盘增速最快部件，自主品牌正加速国产替代 制动技术在保障汽车的流畅操控以及安全上发挥着决定性的作用，并随着工业技术的变革以及汽车行业的发展持续进化。整体来看，制动系统主要由供能装臵、控制装臵、传动装臵和制动器四部分组成。从汽车制动系统的升级趋势来看，本质是即是对供能、控制、传动装臵电子化升级的过程。本章重点讨论的线控制动其本质即是基于对传动装臵的升级。 图11：制动技术的发展本质是对供能、控制、传动装臵的电子化升级 2.1.新能源汽车的渗透率总体提升，线控制动有望快速放量 后机械式制动时代，气体/液体压力制动成为了传统汽车制动系统的核心解决方案。压力制动包含气