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汽车底盘轻量化尚处于发展早期阶段,目前渗透率均相对较低,但有较大发展空间

发布时间:2020-01-13  来源:立鼎产业研究网  点击量: 2711 

根据2016 年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》所述,汽车底盘系统核心零部件的轻量化技术路线图如下,主要方向包括悬架系统的铝合金控制臂、铝合金副车架,转向系统的铝合金转向节、铝合金转向系统壳体及支架,制动系统的铸铝制动钳,行驶系统的铝制车轮等。

底盘系统核心零部件轻量化技术路线图


资料来源:《节能与新能源汽车技术路线图2016

1)悬架系统:悬架系统控制臂主要采用铸铝、锻铝或碳纤维复合材料控制臂实现轻量化;横向稳定杆主要采用空心或碳纤维复合材料横向稳定杆达到轻量化目标; 螺旋弹簧主要采用高强度钢空心螺旋弹簧或碳纤维复合材料螺旋弹簧实现轻量化;副车架由高强度钢逐步转为铝镁副车架。

控制臂是汽车悬架系统的主要组成部分,其设计结构的合理性和制造质量的好坏对汽车的安全性和舒适性起着决定性作用。

目前控制臂以钢制为主,部分车型逐步采用锻铝控制臂,未来铝制控制臂渗透率有望逐步提升。

副车架是悬挂连接部件与车身之间的一种装置,作用是阻隔振动和噪声,减少其直接进入车厢,对车辆的舒适性、操控性有重要作用。

目前副车架主要以钢制为主,部分豪华车型逐步采用铝制副车架,未来铝制副车架渗透率有望逐步提升。

2)转向系统:转向系统主要采用电动助力转向系统及线控转向系统实现轻量化。对于采用铸铁材料的转向节可通过结构设计拓扑优化实现轻量化,或采用铸铝、锻铝及碳纤维复合材料转向节实现轻量化。

转向节是汽车转向桥中的重要零件之一,能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷,支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。国内转向节使用材料主要有铸铁、锻钢和铝合金,目前铝制转向节渗透率相对较低,未来有望提升。

此外转向器支架管柱、转向电机壳体等也有部分使用铝合金材料以达到减重效果。

转向系统轻量化-铝合金转向节


资料来源:公开资料

转向系统轻量化-铝制转向系统壳体等


资料来源:公开资料

3)制动系统:制动系统集成化是未来制动系统轻量化的方向。可采用传统真空助力器、ESP、真空泵(真空度不足的条件下)组合的制动系统形式或传统真空助力器、ESP、真空泵组合的形式,少数车型采用无真空泵的液压助力器系统,或进一步采用ESP 与液压助力器集成的制动系统。制动盘主要采用组合式制动盘实现轻量化,如钢盘帽或铝盘帽+陶瓷摩擦环制动盘。制动钳主要采用铝制制动钳实现轻量化。

盘式制动钳总成由钳体、连接支架、活塞和摩擦材料组成,其中钳体材料一般为铸铁或者铝合金。在轻量化的推动下,铝合金材料使用越来越多。

制动系统轻量化—铸铝制动钳总成


资料来源:公开资料

4)行驶系统:行驶系统车轮主要采用铝合金铸旋、铝合金锻造、镁合金锻造或碳纤维复合材料车轮实现轻量化。

目前世界上绝大部分乘用车选择了铝合金车轮,我国轿车的铝合金车轮装车率也已达到 70%以上,非铝合金车轮已经成为选装件。

行驶系统轻量化—铝合金车轮


资料来源:公开资料

根据行业调研及相关资料,比较了控制臂、副车架等主要底盘零件的钢制品及铝制品区别,其中油耗降幅以重量降低10%、油耗降低7%及平均车重1,415kg 进行测算,油耗积分价值以5,000/分进行测算,全生命周期以15 万公里进行测算。

底盘零件轻量化分析


资料来源:公开资料

根据计算结果,我们可以看到控制臂、副车架、转向节等底盘产品使用铝合金轻量化,尽管短期成本有所增加,但油耗降低带来油费节省,积分价值增加,此外还有舒适性、操控性改善,从成本收益角度来衡量是合理的措施,有望逐步得到推广应用。

此外在新能源汽车上,减重可以增加续航里程,因此新能源车的底盘轻量化发展迅速。以比亚迪为例,在其未来模块化新能源车型技术平台上,前制动系统、前副车架、转向机壳体等子系统上,都将进行材质或工艺层面的轻量化改进。比亚迪秦100 车型已经完成了前悬架(转向节)、镁铝合金后副车架以及多连杆独立后悬架的轻量化改进。

比亚迪底盘结构件轻量化


资料来源:公开资料

目前铝合金的控制臂、副车架、转向节、制动钳的单车价值量分别约1,000 元、3,000 元、500 元、400元,预计随着渗透率提升,规模效应扩大,成本有望小幅降低。

按照2020 年、2025 年国内乘用车销量分别为2,300 万、2,700 万辆,预计2020 年铝合金控制臂、副车架、转向节、制动钳渗透率分别为15%8%40%5%2025 年铝合金控制臂、副车架、转向节、制动钳渗透率分别为30%25%80%20%来计算,2020 年、2025 年国内主要底盘部件轻量化市场空间分别为140 亿、330 亿元,市场空间快速增长。

从发展阶段来看,底盘轻量化尚处于发展早期阶段,目前渗透率均相对较低,仍有较大发展空间。根据上述预测,主要底盘部件轻量化市场空间2020-2025 年的年均复合增速高达19%

底盘轻量化产品价值量及市场空间测算


资料来源:公开资料

底盘轻量化产品种类较多,不同零件市场格局有所不同。铝合金控制臂领域,供应商主要有拓普集团、骆氏集团等。铝合金副车架方面,供应商主要有华域汽车、拓普集团、万安科技等。铝合金转向节领域,供应商主要有伯特利、中信戴卡、华域汽车、拓普集团、苏州安路特等。铝合金制动钳领域,供应商主要有百炼、华域汽车、京西国际等。

底盘轻量化产品供应商及配套客户


资料来源:公开资料

从竞争要素来看,底盘零部件从钢铁制品到铝合金,材料发生变化,相关的工艺等差别巨大,一方面单车价值量显著提升,另一方面供应链或将重构,新产品对于相关设备投入和技术要求较高,因此在铝合金等产品上具有技术优势和资金优势的供应商有望受益。国内拓普集团、伯特利、华域汽车等供应商有望获得较好的发展机会。

 

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