线控底盘：从机械世界到电信号的智能化升级

汽车底盘是传动、行驶、转向与制动子系统的总和，通过操作机构与执行机构实现车辆按驾驶员所要求的正常运动。底盘是汽车的重要组成部分，负责接受发动机的动力，按照驾驶员的操作指令使得轮胎与地面产生相应的力的作用，进而实现行驶、转向与制动等功能。汽车底盘包括四大子系统：1)传动系统，进行从发动机到驱动轮的动力传递，通常由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器与半轴等构成;2)行驶系统，将传动系统传来的转矩转化为行驶的驱动力，配合转向系保证操纵的稳定性，缓和由路面不平带来的震动感，通常由车架、车桥、车轮和悬架等构成;3)转向系统，按照驾驶员指令改变汽车的行驶方向，通常由转向操纵机构、转向器、转向传动结构等构成;4)制动系统，使行驶中的汽车减速或在最短距离内停车，保持车辆停放在原地，通常由制动操纵装置、制动控制装置与制动器等构成。

底盘线控技术是以电信号取代传统底盘中的机械联结和机械能量传递的技术。在传统底盘中，操作机构与执行机构之间通过机械联结传递机械能量，底盘的早期发展历程也是各机械系统不断完善的过程。随着技术的发展，电子技术在汽车上的应用得到增强，底盘系统的电子化程度逐步提升。底盘线控技术(X-by-wire)是指将输入的驾驶指令利用传感器传递到中央处理器，通过中央处理器的控制逻辑发送电信号给相应的执行机构，完成驾驶操作。与传统底盘相比，传递与控制的实现方式由机械变为电信号。

线控底盘具备响应速度快与控制精度高的特点，是实现更高级别自动驾驶技术的关键。由于以电信号取代机械联结与机械能量传递，线控系统具备以下优势：1)以电信号的方式传输，系统的响应速度更快;2)应用传感器收集与记录信息，控制精度与子系统间的协调性大幅提升;3)以线控系统取代机械装置，减轻整备质量，提升轻量化水平，同时节省大量空间，有利于实现模块化设计。从控制流的角度来看，自动驾驶技术本质是对"驾驶员指令输入-底盘子系统影响轮胎力-达到相应运动状态-驾驶员操作修正"控制闭环中的人工控制实现部分(甚至完全的)取代，线控技术的应用增强了底盘系统的电子化程度，是实现自动驾驶的关键技术。这也是本篇报告，后续围绕线控底盘中核心部件做深入探讨的关键所在，尤其是在包括转向与制动两个环节等。

底盘属于整体概念，具体而言，线控技术在底盘上的应用主要指线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门、线控悬挂五部分。对比来看，各部分的技术成熟度与渗透率水平呈现不同特点：

线控油门：技术成熟，渗透率高，国内外竞争格局稳定。与传统的机械油门相比，线控油门取消了油门踏板与节气门之间的机械连接，而以传感器与控制单元实现信号的传递与节气门开度量的计算，由电动机实现对节气门的控制。线控油门于上世纪末实现量产，技术成熟度高，现已基本成为各车型的标准配置，目前线控油门的渗透率已将近100%，单车价值量在300元左右。

线控换挡：技术成熟，渗透率仍有提升空间，国内供应商参与度较低。线控换挡取消了挡位与变速器之间的机械连接，简化了换挡操作，安全性与科技感得到增强。线控换挡的技术难度不高，与其他底盘线控系统相比，渗透率处于中等水平，目前线控换挡渗透率在25%左右，单车价值量在400-500元之间，预计随着燃油车自动挡渗透率的提升，线控换挡渗透率将持续向上。

线控悬架：技术成熟，渗透率低。线控悬架主要由空气弹簧、高度传感器、电控单元、储气罐、减震器、气泵等构成，根据行驶路况自动调节悬架的高度、刚度与阻尼，实现驾驶的操控性与舒适性。目前技术发展比较成熟，但成本比较高，主要搭载于高端车型，近年来随着自主崛起与悬架核心部件国产化进程推动，空气悬架搭载车型价格持续下探，2021年中国乘用车空气悬架实现销量约46万辆，占乘用车市场的渗透率从2018年的1.27%提升到了2.2%。

国内空气悬架市场长期被外资供应商控制，但随着行业快速爆发，外资企业服务和资源上难以跟上，国产突破有望加速。空气悬架前期一直处于外资垄断，究其原因是燃油车时代自主乘用车车企困于中低端市场，而空气悬架系统的高昂成本使其难以应用在低端乘用车型上，导致自主车企难有需求。造车势力、自主高端品牌品牌升级带来空气悬架配置的旺盛需求，外资在开发资源和响应速度上无法满足市场井喷的空气悬架开发项目。车企自身对于空气悬架也缺少开发经验，需要第三方配合实现空气悬架的研发，给予国内企业配套的黄金窗口期。

线控制动：技术仍处于完善阶段，渗透率低。线控制动系统是指以电子元件实现对传统制动系统中机械部件的部分或全部取代，以电信号传递指令，实现相应的制动功能。对比而言，线控制动的技术发展成熟度偏低，当前主要有液压式(EHB)与机械式(EMB)两种类型的技术路线，其中EHB仍然以传统的液压制动为基础，而EMB将完全实现电子化，未来更可能成为主流技术方案。

线控转向：技术仍处于发展阶段，渗透率最低，以概念车型应用为主。与其他线控底盘系统的原理类似，线控转向系统的特点是以电子控制单元与传感器等电子部件取代转向盘与转向轮之间的机械连接，具备质量更轻，路面冲击更小，噪声更低且隔振效果更强等优点。但由于转向系统对安全性与可靠性的要求高，且早期各国相关法规对转向系统的机械连接有强制性要求，技术成熟度仍有待提升，仍然以概念车型搭载为主。

线控转向与线控制动是自动驾驶的核心技术，渗透率提升空间广。线控油门已实现较高渗透率，对比而言，线控悬架与驾驶舒适性相关，线控换挡是实现智能化泊车的基础，而线控转向与线控制动涉及底盘两大子系统，是自动驾驶的核心技术，渗透率有望随着自动驾驶的推进大幅提升。从已有趋势来看，随着行业的智能化升级，越来越多的车型(特别是新能源车)开始配置线控制动系统;线控转向的法规限制逐步放开，中汽研标准所线控转向工作组也于2021年12月宣布由集度、蔚来与吉利牵头研究、制定线控转向相关标准，未来有望实现更多量产应用。

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