做汽车底盘,难度不亚于做芯片
新能源汽车作为半导体正在迅猛增长的新应用,引起了广泛的关注。我们对智能座舱、自动驾驶这类上车身的变革认知越来越清晰,却对下车身智能底盘上的认识有限。而底盘在汽车产业是始终贯穿变革来临前后的核心部件,在电动化和智能化的趋势上,最终都要通过底盘做实际的执行端输出。
"我们在汽车感知层做得非常好,但是到执行端上一直面临着问题。"从新疆矿区恶劣的驾驶路况中,劲邦资本汽车产业投资负责人贡玺深刻感受到,我们的汽车传感器虽然融合地很好,但性能、底盘执行端上仍有严重的不足。贡玺认为,我国底盘领域渗透率低,它会是决定我们智能化中下半场的兵家必争之地。
在近日芯智库年度大会的"智能底盘应用"分论坛上,贡玺从多年汽车产业链研究视角,为我们分享了"汽车产业变革下的新能源汽车底盘赛道的投资逻辑"。以下是演讲的部分内容,阅读本文,你将了解:
1、汽车底盘的本质
2、初创企业做底盘的难点
3、底盘中轮胎的重要性
4、制动与转向的融合趋势
01
汽车底盘的本质
这张图基本上解释了我们研究汽车底盘的本质,它有轮胎单独的部件,又在轮胎维度上构建了整车动力学的坐标。
研究汽车底盘,本质上也就是研究X轴(制动) 、Y轴(转向) 、Z轴(悬架) ,X、Y、Z三根轴会有六个自由度,包括横向围绕这根轴单向的运动,以及围绕三根轴旋转的运动。
因此我们可以将汽车底盘划分为三个方向:制动、转向和悬架。
谈到X和Y轴之间的关系,我在研究中考虑了一种特殊的路况,就是转弯制动。想象一下,如果你在踩刹车的同时打方向盘,这是一个非常危险的情况。
如图所示,它会同时出现X轴上的力和Y轴的力,这个力非常容易突破,可以看到这边有一个椭圆形的限制,一旦这个力突破椭圆形的限制,也就意味着轮胎已经没有办法承载你想要的力,车辆基本上会处在一个非常危险和失稳的状态,你在转弯的时候有可能关会飞出去,或者整个车完全调转方向。
这时一般会有ESP介入,同时控制X和Y轴做相应的限制。
02
初创企业做底盘的难点
我国大部分初创企业都是从X轴制动领域作为起点,相对少的做Y轴转向。这里面主要原因是线控转向产业还面临很多阻碍:当前的线控转向主要面临着安全性尚未得到大规模验证、控制算法性能不够好、路感模拟等技术不够成熟导致用户体验不够好、成本仍然居高不下、存量市场抵制等问题。
比如在安全性和用户体验上,有一张线控转向的示意图,两个红点之间没有机械式的连接,所有的信号全部通过ECU,也就是弱电去控制,驾驶时没有办法通过轮胎反馈到方向盘,反向盘就没有了大家开车所谓的路感,对于某些驾驶员来讲是一个非常危险的状态。
悬架的上游也有很多"卡脖子"的现象。
中鼎在几年前收购了德国AMK公司,专门做解决空气悬架内部打气泵的问题,包括空气体系之中的管路、气阀、包囊物,涉及包囊物的比例、流化的程度配方。
Tier 1说的空悬,其实在Tier 2的层面会涉及非常多学科,包括材料、液压、气压、控制理论诸多环节。所以解决悬架的问题责任并不只在Tier 1,在Tier 2会涉及到掣肘的问题,需要整个零部件或悬架零部件产业链共同去解决。
03
做底盘,也要懂轮胎
除了X、Y、Z三根轴,轮胎在整个底盘有很大的作用。我上学时做过整车动力学建模,轮胎的建模一直非常难,在X、Y、Z三个力同时出现的时间,我们对于轮胎的拟合实际上是存在很大精度上的不确定性。
如果你把轮胎自由度也算上去,一辆车在运动时可以达到8个自由度、9个自由度,甚至可以往10个自由度上靠,所以在实际的研发过程中大家会看到,任何动力学仿生软件,它一定是强调,对于整车动力学的模型构建自由度越高,实际上对它模拟的精度会越高。
这就导致,对于中国的初创企业、上市公司、产业方等等,做三种融合的时候会发现,不光是要解决三种融合的问题,还要解决轮胎的问题。因此对于三种的融合或者整车动力学的控制,大家不要单纯以为只是制动转向的问题,这里还牵扯到汽车上大量的零部件。
我们在做车辆动力学分析的时候,包括整个底盘的产业,都跟轮胎强相关。所以科研机构甚至产业方做底盘的投入,一定也要懂轮胎。
04
制动与转向融合
解决"卡脖子"问题
制动和转向两者间存在很强的相互制约的耦合关系,X轴和Y轴最终会融合,就像ADAS最终会行泊。所有做制动的公司都有想法做转向,所有做转向的公司,如果再扩大规模一定想去做制动。
我个人心目中认为,底盘企业或者底盘初创企业最高级的玩法,就是把X、Y、Z之间全部打通。
举个例子,如果我要过弯,可以通过简单的Y轴的横向力的传导,也可以通过X轴上的不同轮之间产生的差值,形成相应的横摆力矩,最终实现车辆过弯。如果Z轴能控制,可以传递或者分配前轴和后轴之间的重量,同时跟之前轮胎的控制发生联系,产生相应的动力。
也就是说,为了实现同样的动力学目标,可以通过不同的执行器去做实践,如果我在执行器之间搭了一层中间件,可以完美实现执行器之间的高效协调。
我们在谈X、Y、Z或者谈零部件,在产业的上游、在底盘的Tier 1的层面,依然存在非常多的"卡脖子"环节。
举个很简单的例子,制动产品two-box方案里面的ESC的模块,这里面就会涉及到小的电机、电磁阀,甚至是阀体。比如ESC里面有很多电磁阀来控制,它是EHB的结构,会控制整个液压或者液体的流量。
目前为止国内也只有一两家可以做电磁阀,博世是自己做,大的Tier 1基本上是自己做,这里面单品的价值量是比较小的,从投资的角度来看有空间的考量,这种公司不太能够做大。
我们算一笔账,目前成熟的EHB要卖到一千甚至一千以上,博世可能卖到两千左右,但电磁阀把它全部算上去,也就是小几百块钱的部件。
底盘的不同赛道会在智能化和制动化中下半场受到极度的关注,企业会投入大量的精力做国产化试探,包括量产,最终减少"卡脖子"现象。
05
总 结
初创公司做底盘的难度不亚于做芯片,中国MCU企业真正能够做进下车身的少之又少,而底盘这种以MCU作为硬件底层的解耦趋势并不强,整体的变革速度并不会像上车身那样如此激进。
底盘作为电动化和智能化两个趋势的重叠领域,同时具有存量市场国产替代以及增量市场双因素催化,会是未来10年贯穿一二级市场的确定性机会。
期待未来5年,在产业上游,能够涌现出一批做进下车身的MCU等汽车电子Tier 2,能够为底盘类Tier 1带来供应链的稳定,同时,这也是国内所有汽车电子初创公司的星辰大海。
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