琰究智能汽车系列三：制动系统：电动智能催化 国产曙光已现
仅供机构投资者使用证券研究报告/行业深度研究报告行业评级：推荐请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明制动系统：电动智能催化国产曙光已现华西汽车团队：崔琰（SAC NO:S1120519080006）cuiyan@hx168.com.cn/郑青青zhengqq@hx168.com.cn/周沐/刘静远2020年06月26日1琰究智能汽车系列三 核心观点汽车制动系统行车制动驻车制动液压式制动电子制动线控制动机械制动线控制动输入：制动控制执行：制动器EPB渗透率提升国产替代进行时？EHB渗透率提升电动化智能化国产替代是否可行?轻量化鼓式制动器盘鼓式制动器盘式制动器铝合金制动钳渗透率提升激烈竞争中如何胜出？电子电气架构升级2 3核心观点•电子驻车制动EPB国产替代进行时？电子驻车制动EPB未来将逐渐取代机械式手刹。EPB制动性能与传统机械式手刹相差不大，目前仍有主流车型采用机械式手刹方案，但随着汽车电子电气架构的集成化升级，未来电子化的EPB必将取代机械式手刹。EPB产品已经逐渐步入成熟期。目前EPB渗透率 约64%，但低端车型仍存在增长空间，目前渗透率约为29%，随着EPB产品将逐渐向低端车型渗透，预计2025年市场规模有望突破150亿元。竞争格局松动下EPB国产替代有望加速。此前 采埃孚天合、大陆 、泛博（前博世基础制动器事业部）等外资供应商占据EPB市场主导地位，而泛博于2012年被博世出售给KPS，于2019年又被KPS转手给日立，竞争力逐年下降，竞争格局有所松动。国产供应商迎来宝贵窗口期，伯特利 由此实现市场突破，成为国内 唯一切入合资供应体系的国产供应商，预计未来有望凭借性价比优势和快速响应能力抢夺更多份额。•电动智能化如何加速电子液压制动EHB普及？EHB较电子真空泵EVP可更好解决真空助力问题。由于新能源车无发动机产生真空，需要有替代方案解决液压制动系统中的真空助力问题。EVP虽然对底盘改动小，但由于EVP电机噪音、寿命、可靠性等问题，预计将逐渐被EHB替代。EHB可运用于叠加式与协调式能量回收策略。叠加式能量回收策略中，EHB较EVP可实现更高的能量回收效果；协调式能量回售策略仅能通过EHB实现。ESP不能满足自动驾驶对制动性能的需求。主动建压是自动驾驶得以实现的基础，即由ECU而非驾驶员实现主动制动。但ESP在响应速度（300msvs . 120ms）与建压寿命（1月数次vs .常规刹车）上均与EHB存在较大差距，EHB将成为自动驾驶执行层的主流技术。L3+自动驾驶必须通过EHB实现冗余备份。L3级以上自动驾驶责任转移到汽车本身，必须要有冗余备份系统，保证EHB失效时 ，由备份系统完成制动，实现零事故或者零缺陷。 4核心观点• EHB是否能实现国产替代？EHB在新能源汽车的渗透率更高且增速更快。预计目前我国EHB在新能源车中渗透率为17%，燃油车渗透率约为1%，新能源车在真空助力、能量回收需求较传统燃油车更大，电动化进程的加快将加速EHB的渗透国产One-Box方案在价格上较主流Two-Box方案具有明显优势。One-Box方案由于将ESP集成在EHB中，更需要以成熟的ESP量产经验为基础，由于其在性能、成本等方面的优势，博世、大陆、采埃孚正在逐步加码One-Box产品，有望成为市场主流。具备先发优势的自主供应商有望实现国产替代。伯特利是国内首家研发出One-Box产品—WCBS，预计2021年量产 ，与博世等外资的量产时间差距不大；且WCBS集成了双控EPB（竞争对手无），具备一定的性价比优势，国产替代尤为可期。•投资建议制动系统是好赛道，技术壁垒高，EPB和EHB均迎来国产替代机会：1）EPB已处于成熟期，全球市场空间超500亿元 ，竞争格局的松动叠加全球降本诉求加大的情况下正在加速国产替代，优质自主零部件企业有望凭借性价比和快速响应能力抢夺更多份额，提升市占率；2）EHB尚处于导入期，全球市场空间超1,000亿元 ，目前技术路线尚未确定，我们预计性价比更优的one-box有望成为主流，具备先发优势的自主零部件企业有望与外资巨头直面竞争，实现国产替代。智能电动化势不可挡，制动系统国产曙光已现，推荐深耕制动领域的【伯特利】，建议关注【华域汽车、拓普集团】。•风险提示EHB进度不及预期；EPB渗透率提升不及预期；智能驾驶发展不及预期；电动化发展不及预期；竞争加剧等。 目录2019/08/265•汽车制动系统的前世今生•汽车制动系统如何演变？•制动器轻量化趋势渐明朗？•线控制动是未来趋势•L3+级自动驾驶打开线控制动成长空间•投资建议 25/8/19汽车制动系统如何演变？6 时间EPB 汽车制动发展历史|制动控制：机械制动—传统液压—电子控制—线控制动资料来源：《汽车制动系统发展简史》，华西证券研究所7汽车制动系统输入：制动控制执行：制动器技术机械式制动机械式驻车制动1900s线控制动液压式制动液压式行车制动1930s1980s-2000s2010s线控制动EHB、EMB盘式制动器鼓式制动器盘鼓式制动器ABS、ESP电子控制制动驻车制动行车制动 制动器|执行层：阻止车轮转动的机械装置资料来源：华西证券研究所8固定件（制动钳、制动蹄）与运动件（制动盘、制动鼓）相互摩擦，阻止车轮转动。盘式制动器制动钳制动盘鼓式制动器原理FFFF制动蹄制动鼓制动盘制动钳制动蹄制动鼓盘鼓式制动器制动鼓制动蹄制动钳制动盘盘式制动器鼓式制动器乘用车中主要使用盘式制动器，少量使用鼓式/盘鼓式制动器；商用车中主要使用鼓式制动。对比盘式制动器内扩式两侧夹紧盘鼓式制动器鼓式制动器乘用车商用车散热能力刹车力度成本可维护性重量刹车线性优良差线性适中高先大后小大低易难轻量化重------注：制动钳中包括活塞与制动块（刹车片） 行车制动|发展历史：液压制动是基础，电控制动为主流，线控制动是方向资料来源：华西证券研究所91概述作用行车过程中，采用行车制动（脚刹）使车辆减速停车。发展趋势过去：液压制动硬件升级→电子制动的软件升级现在：线控制动硬件+ 软件的升级2发展历史+ECU液压制动电子制动线控制动+线控关键产品作用行车制动的硬件基础ABS、ESPEHB、EMB时间现状1930s1980s-2000s2010s制动主缸、真空助力器等盘式制动为主ABS为标配ESP为主流配置EHB为目前方向EMB为未来方向融入了ECU电子控制主动安全技术的软件基础电线替代部分制动线路和传动机构电动化与自动驾驶进步的关键 行车液压制动|原理：帕斯卡定律为基础构建的传统液压制动系统资料来源：华西证券研究所10制动液是液压制动作用力传递的关键图：帕斯卡定律在液压制动中的应用制动踏板真空助力器制动主缸输入执行盘式制动器图：液压控制系统帕斯卡定律液压制动系统活塞制动液F1F2帕斯卡定律：푭푭ퟏퟏ푷푷ퟏퟏ=푭푭ퟐퟐ푷푷ퟐퟐ푭푭ퟐퟐ=푭푭ퟏퟏ∗푷푷ퟏퟏ푷푷ퟐퟐ注：F1、F2指活塞受力P1、P2指活塞面积注：图中未画出盘式制动器前轮制动器后轮制动器踩下制动踏板发生作用力由真空助力器放大作用力推动主缸活塞制动液被压出制动液推动活塞制动块夹制动盘 行车电控制动|原理：融入电子控制的液压制动系统资料来源：华西证券研究所11图：ABS系统的组成11传感器轮速传感器+ ECU + 制动液压调节器（ABS泵）ABS电控制动= 液压制动+将车轮转速转化为信号发送到ECU计算合适的制动力向ABS泵发出指令根据ECU指令调节制动器的制动力制动踏板真空助力器制动主缸输入执行盘式制动器踩下制动踏板发生作用力由真空助力器放大作用力推动主缸活塞制动液被压出制动液推动活塞制动块夹制动盘识别ABS传感器计算、分配制动力电控制动过程电控制动组成 行车线控制动系统| EHB原理：电机液一体化，电机取代真空助力器资料来源：《电子液压制动系统压力控制发展现状综述》，华西证券研究所12制动踏板踩下制动踏板输入信号图：EHB系统的组成注：液压泵包括制动主缸；省略了ABS；备用阀指EHB断电失效时启用无助力液压制动（需要更大的力量踩制动踏板）ECU接收信号电机驱动ECU/电机制动主缸输入执行盘式制动器推动主缸活塞制动液被压出制动液推动活塞制动块夹制动盘识别ABS传感器计算、分配制动力EHB制动过程EHB制动组成EHBEHB ECU + 电机EHB线控制动= 电控制动–真空助力器+123真空助力器：被电机替代踏板：踏板可用于输入信号，由电机发生作用力（踏板解耦）集成度高：EHB集成了ECU、电机与制动主缸，并可集成ABS等功能与电控制动的区别 行车线控制动系统| EMB原理：电机一体化，电机直接驱动制动器资料来源：《电子机械制动控制系统的研究》，华西证券研究所13图：EMB系统的组成注：省略了ABSEMB制动组成EMB ECU + 电机EMB线控制动= 电控制动–真空助力器–制动主缸+ 123液压系统：完全被电子机械结构替代。盘式制动器：活塞从液压驱动变为电机驱动。ABS：无制动液经过ABS，直接由传感器信号驱动。与EHB线控制动的区别制动踏板踩下制动踏板输入信号ECU接收信号ECU电机输入执行盘式制动器电机驱动电机推动活塞制动块夹制动盘传感器MEB制动过程EMB识别ABS计算、分配制动力 驻车制动|发展历史：从机械式到线控的升级资料来源：华西证券研究所141概述作用车辆停稳后，采用驻车制动（手刹）稳定车辆避免溜车。发展趋势过去：机械式驻车制动（鼓式→盘中鼓式DIH→综合盘式制动器IPB）现在：电子式驻车制动（EPB）2发展历史机械式制动线控制动后制动器特点鼓式：行车制动+ 驻车制动盘中鼓式制动器盘中鼓式制动器综合盘式制动器制动器分布原因前盘后鼓前盘后鼓四轮盘式鼓式制动器降低成本提升行车制动性能电子化、智能化的趋势盘式：行车制动鼓式：驻车制动电机代替拉索的机械传动装置电信号鼓式制动器盘中鼓式制动器综合盘式制动器EPB四轮盘式综合盘式制动器盘中鼓结构复杂鼓式制动性能不足盘式：行车制动+ 驻车制动 机械式驻车制动| 原理：人力拉动制动器实现驻车制动资料来源：《液压盘式制动器驻车机构研究》，华西证券研究所15机械式制动组成机械式制动过程图：机械式驻车制动系统的组成制动器12机械式：可靠性高，无人时也能保持汽车制动可靠。液压式：液压系统在发生液体渗漏时，工作将会不可靠，甚至失效。机械式制动更符合驻车制动的特点机械式驻车制动= 手刹+ 钢丝拉索+ 1IPB：兼顾驻车与行车制动，制动钳中增加了机械式间隙自调机构，工艺更难。2传统盘式：仅用于行车制动。综合盘式制动器IPB成本高于传统盘式制动器制动操纵杆驻车拉索输入执行制动器拉动操纵杆发生作用力由驻车拉索放大作用力拉索推动活塞制动块夹制动盘鼓式制动器盘中鼓式制动器综合盘式制动器拉臂使制动蹄压向制动鼓拉臂使制动蹄压向制动鼓 拉索式EPB = 机械式驻车制动-手刹+ 电子驻车制动|原理：电机驱动制动器实现驻车制动资料来源：《汽车电子驻车制动系统EPB的研究》，华西证券研究所16EPB分类EPB制动过程ECU + 电机制动按钮ECU输入执行按下制动按钮发出制动信号拉索/电机推动活塞制动块夹制动盘制动器集成卡钳式EPB = 机械式驻车制动-手刹-拉索+ECU + 电机图：拉索式EPB①②注：①：电机②拉索EPB制动原理与机械式驻车类似，但力的输入来源从人力变为电机。传感器12电机位于拉索处，保留传统拉索类似EHB保留传统液压，非最终形态拉索式EPBvs. EHB电机驻车拉索拉索式EPB图：卡钳式EPB①②注：①：电机②卡钳12电机位于卡钳处，放弃传统拉索类似EMB放弃传统液压，最终形态卡钳式EPBvs. EMB注：传感器用于测算驻车制动力卡钳式EPB3目前EHB为主流；拉索EPB较少应用3目前EMB不成熟；卡钳EPB为主流带动拉索/推动卡钳活塞放大作用力 25/8/19制动器轻量化趋势渐明朗？17 制动器|竞争格局：盘式制动器为市场主流180%20%40%60%80%100%010,000,00020,000,00030,000,00040,00
