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滑板底盘是集汽车技术于一体的高度集成化模式的划时代产品,是三电系统(电池、电机、电控)+线控(转向、制动)高度融合。滑板底盘相对传统底盘而言,优势非常明显:1)使得汽车制造成本边际下降,适合标准化平台化生产。2)上下解耦开发,车身与底盘分离开发,缩短开发时间。3)滑板底盘可以释放车身空间。4)开发灵活,可以根据客户个性要求,针对不同使用场景定制化开发。
滑板底盘对于汽车行业而言是革命性的技术,它替代的是传统的汽车底盘,每年全球近亿台汽车产量,对于汽车底盘来说市场空间是巨大的。虽然滑板底盘目前仅仅处于开发的过程中,但是随着新能源渗透率提升,技术进步将会推动行业迎来第二次增长的机会,滑板底盘将会是推动汽车行业技术变革的重要因素。
一、滑板底盘概念
滑板底盘最初其实是由通用汽车在2002年的Hy-wire概念车中提出,当时有两个概念就是“氢燃料”+“线控底盘”。“滑板底盘”也因为可以灵活摆布,上下解耦拆分开发,被赋予“滑板”二字。
图1:汽车四大组成部分
资料来源:中华汽车网、华泰研究
近年来,电动车迅速占领市场,汽车的技术日新月异,有更强大的汽车技术支持下的车企肯定会获得更大的市场份额。从技术的角度而言,滑板底盘其实是一个概念词,目前它并没有一个最终的固定的产品结构。只要是高度集成化底盘技术,适合灵活开发的就可以称为滑板底盘。
图2:滑板底盘高度集成化
资料来源:旺材动力总成、华泰研究
从系统上讲,新能车的传统底盘是由传动系+行驶系(轮毂电机)、转向系+制动系(线控系 统)、驱动系(包含三电系统的电池/底盘一体化)五部分组成。因此,滑板底盘简单定义为:滑板底盘=非承载式车身+电池/底盘一体化+线控转向/线控制动。
二、滑板底盘技术
从技术角度来看滑板底盘和传统底盘的区别:
第一,滑板底盘是非承载式底盘。所谓非承载式底盘,简单来说就是全部车身以及上装箱体安装在车架大梁上,先装底盘,然后装车上体。承载式平台,简单说是把全部底盘相关零部件安装在以“笼式车身”为典型的车身下。装配工艺一般是先完成车身,再安装底盘及相关车身附件。
图3:非承载式和承载式车身对比
资料来源:华泰研究
第二,线控技术。传统汽车底盘和车身不能上下解耦,燃油车时代的转向、制动等驾驶功能需要机械化才能连接起来,所以燃油车时代底盘的布局、机械功能的排布相对固定。新能源汽车时代,滑板底盘必须采用全线控的方案,将制动、转向等以线控的方式集成在底盘上,这样才能实现车身和底盘的分离,上下车体的全面解耦。“线控技术”就是“电控技术”,用精确的电子传感器和电子执行元件代替传统的机械系统。“线控技术(X-by-Wire)”一词来源于 NASA 的飞机控制系统——“线传飞控(Fly-by-Wire)”,这种控制方式引入到汽车驾驶上,就成为汽车线控技术。简单来说,就是在电气化时代,用电子信息传递替代了机械化的传递。
图4:传统汽车底盘构造
资料来源:太平洋汽车网;华泰研究
线控制动是将将原有的制动踏板用一个模拟发生器替代,用以接受驾驶员的制动意图,产生、传递制动信号给控制和执行机构,并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。线控制动其实已经在F1一级方程式中使用多年,其最大的优势是电子传输速度快,从踩下刹车的一刻起,刹车就开始工作,比传统的机械力传输要快。
线控转向(Steer-by-Wire)系统移除了方向盘和转向轮之间的机械传动装置,采用总线技术才传递转向命令,其传动比就可以任意设置,能够轻松解决机械式转向系统中存在的“轻” 与“灵”之间的矛盾。2014 年,日产和 Koyaba 合研的线控转向技术应用于量产车型 Infiniti Q50,这改变了延续多年的汽车机械转向历史,实现了方向盘和车轮的完全解耦。
滑板底盘是相当于把电机、电控、电池、转向、制动、悬挂等等一系列东西总成到底盘当中,高度集成化。车辆底盘更加简约,也可以根据不同尺寸、不同使用环境等进行模块化快速开发。底盘虽然更加简约,但是集成化的难度在提升,不仅是要顺利搭载汽车的新技术,使得各项能够完美融合起来,还要在以后针对某个滑板底盘平台化开发的时候能够兼顾更多车型。
图5:滑板底盘是平台架构的 3.0 模式
资料来源:华泰研究
从20世纪初福特发明流水线制造T型车开始出现汽车平台化雏形,到底盘架构完善,虽然燃油车时代很多都是小平台模式,能共用的机械零部件有限,但是边际上也在降低制造成本。到后续大众MQB平台,100 多家工厂的 240 多个车型统一起来,实现世界范围内的零部件交换。滑板底盘技术,可以说是为平台技术诞生的。滑板底盘是可以给到行业一个通用的平台,可以把底盘作为一个超大部件总成,整车厂则可以像拼接积木一样总成汽车。
电池技术的发展推动滑板底盘技术发展,以国内领先企业推出的CTC、CTB技术为代表,电池逐步走向在底盘/车身集成的技术路径。CTC是地板面板与电池包上壳体合二为一,集成于电池,相当于电池上壳替代了中地板。CTB是地板面板与电池包上壳体合二为一,集成于车身,相当于将电池包的结构分为上壳体和电池本体两个部分。电池技术的进步可以提升电池的利用效率,减少零部件数量,增加空间,减轻整体车辆重量,提高电池能量密度降低车辆制造成本,消费者而言也能降低车辆的使用成本。
图6:CTC
资料来源:《CTC集成技术在电动汽车电池布置中的应用》,观察者网,零跑汽车,中泰证券研究所
图7:CTB
资料来源:《CTC集成技术在电动汽车电池布置中的应用》,观察者网,零跑汽车,中泰证券研究所
将来在电池与车辆的融合当中,不仅仅是电池取消模组化,而是包括了电机、电控、温控、DC/DC等模块集合体。
三、滑板底盘带来的机遇
汽车制造生态的变化,首先对于传统车企来说,底盘技术就是车企核心技术之一,所有传统车企对于底盘是极其重视的。但是对于新势力来说,他们更加重视在上车体系统、用户交互系统、自动驾驶系统以及品牌运营,且比较缺乏汽车技术积累。目前也有第三方的滑板底盘公司存在,那么行业的就会面临着车企是主动开发滑板底盘或是采用第三方合资公司的底盘的选择。
图8:行业未来发展预测
资料来源:九章智驾,中泰证券
行业大概会有四大收益企业:
1)第三方滑板底盘公司。对于滑板底盘供应商而言,他们是作为一个底盘的供应商和ODM的服务提供者。他们不生产汽车,但是作为服务公司,可以根据整车企业目前有的技术优势提供滑板底盘技术的帮助,也可以直接提供该第三方供应商的底盘技术工艺。
2)整车厂。企业开发滑板底盘,向外采购电池。对于整车厂而言,加快电动化是必须要做的事情,车企如果自行发开一款适用性强的滑板底盘,将会实现车辆上下解耦开发,底盘保留接口,分开开发更能缩短车辆研发时间,降低开发成本。例如美国的Rivian 的滑板底盘就是把所有关于汽车驱动及行走的部分集成在底盘上,包括车架、悬挂、电池、电机、电控全部集成在了一个类似于滑板的地盘上,上面安装不同的车身和座舱即可。Arrival的滑板底盘采用铝制结构实现强度和硬度的优化,模块化以及支持不同的轴距和驱动(前驱、后驱、四驱),采用铸造方式淘汰传统焊接工艺,减少了零部件的同时降低了成本,并且采用相同的电池模组来组成不同的电池包。
3)电池厂。电池以后将会成为一个标准品的存在,电池厂如果要进一步在产业链中巩固自己的核心地位延展自己的业务版图,开拓新的发展路线,滑板底盘也是非常适合的方向。
4)零部件厂。滑板底盘不同于传统底盘,虽然结构上是简化了,但是很多的滑板底盘的零部件是以前底盘中不存在的,零部件厂商可以在滑板底盘领域拓展出自己更多的适配零部件从而提升单车价值。
总结来说,滑板底盘技术是汽车未来的前沿技术。整车厂面临着转型的巨大压力,新势力也面临着需要快速掌握汽车技术的调整。目前最终形态的滑板底盘还没出现,技术依旧在发展的过程中,未来有可能会看到整车企业主导的商业模式,也有可能是第三方底盘公司提供底盘等,但是滑板底盘发展的方向是确定的,滑板底盘更适合平台化的开发,大幅降低车辆制造成本。这也是将来汽车技术的重点投资方向。
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