汽车转向行业研究：EPS结构迭代带来价值增量，线控转向应时而生

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图片来源：摄图网

作者｜东北证券

李恒光、史久杰

文章来源｜未来智库

供稿邮箱｜[email protected]

电动助力转向（EPS）在乘用车中渗透率已达到顶峰，当下发展方向是EPS产品结构的迭代和智能化趋势下新技术（线控转向SBW）的布局和应用。

根据佐思汽研数据，2016-2020年EPS在中国乘用车转向市场的渗透率已从80.1%逐年上升至96.4%，基本接近顶峰。目前EPS主要是向高性能方向升级，根据助力电机装配位置的不同，EPS可以分为转向柱助力式（C-EPS）、小齿轮助力式（P-EPS）、齿条助力式（R-EPS）和双小齿轮助力式（DP-EPS）四种，从传动效率上R-EPS和DP-EPS>P-EPS>C-EPS。随着中高端智能电动车的快速发展，转向系统逐步从C-EPS向R-EPS和DP-EPS升级，其中C-EPS单车价值约800-1000元，R-EPS单车价值约2000-2700元，EPS产品结构迭代带来价值增量。

从竞争格局来看，转向系统由于涉及到汽车安全领域，主要被博世、采埃孚、日本精工、捷太格特、耐世特等国际tier1垄断。根据Marklines数据，以日本和北美EPS市场格局为例，捷太格特等4家企业占据87%日本市场份额，耐世特等5家企业占据60%北美市场份额。2021年国内EPS市场CR5企业份额也超75%，根据高工产业研究院统计，在EPS前装市场，博世、日本精工、采埃孚、捷太格特、豫北等为国内T0P5厂商。

政策限制解禁及智能化趋势下，线控转向（SBW）相关产品已具雏形，国内耐世特、伯特利等公司有望受益。线控转向是未来实现高阶自动驾驶的重要条件，自动驾驶过程中，对转向系统的灵敏度和精确度的要求更高，而线控转向直接掌握自动驾驶路径和方向的精确控制，是智能网联汽车实现路径跟踪与避障避险的关键技术。且2021年《汽车转向系基本要求》新国标删除了原“不得装用全动力转向机构”的规定，放宽了对转向系统的约束，线控转向将进一步落地。

国内外厂商积极布局线控转向，产品导入期有望实现国产替代。车企方面，丰田搭载线控转向技术的bZ4X车型已经上市，为线控技术的大规模量产应用提供先行经验；Tier1方面，采埃孚计划在全球主要市场量产线控转向系统，2022年与蔚来签订合约将在线控转向产品等领域展开合作；博世/博世华域、Kayaba、耐世特等厂商均在线控转向领域展开布局。虽然海外龙头厂商具有先发优势，但线控转向行业仍处于导入阶段，相关技术尚未成熟，国内多家企业已经在线控转向领域实现突破，未来国内厂商在线控转向领域有望实现替代。

✍ 转向行业现状与竞争格局

汽车转向产品介绍

汽车转向系统经过了数次迭代，目前以电动助力转向（EPS）为主流，而线控转向系统（SBW）受益于智能化发展方兴未艾。转向系统是汽车底盘四大系统之一，主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三部分组成，发展至今经历了机械转向系统、液压助力转向系统（HPS）、电动助力转向系统（EPS）、电子液压助力转向系统（EHPS）、线控转向系统（SBW）等多个阶段，逐步实现从机械件到电动化再到智能化的转变，转向系统操作性能逐步提升，集成度、电动化、智能化水平持续提高。

目前，液压助力转向系统（HPS）和电子液压助力转向系统（EHPS）已广泛应用于商用车，电动助力转向（EPS）则大量地运用于乘用车上。液压助力转向系统（HPS）是在传统机械转向系统基础上额外加装了一套液压助力系统，一般由油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀等组成。它以液压油为动力，通过液压泵产生的动力来推动机械转向器工作。由于该系统通过液压力作用来推动传统机械转向机构的转向运动，从而减轻了驾驶员的劳动强度，在一定程度上解决了传统机械转向系统由于传动比固定而造成的转向“轻便”与“灵敏”之间的矛盾。

但是，这类动力转向系统是靠方向盘转动时带动扭杆直接改变液压系统油路的通道面积来提供可变的助力。即助力大小与车速的高低没有关系，只与转向角度有关。转向盘转过的角度越大，液压系统提供的助力也越大。同时，该系统存在着以下缺点：

电动液压助力系统（EHPS）是在机械液压助力转向系统的基础上改进后的系统，转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并加装了电控系统，使得转向助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。该系统在机械结构上增加了电机和电子控制单元（ECU）等，使得汽车能够随着车速的变化自动调节操纵力的大小，同时还降低了能耗，反应也更灵敏，但其制造、维修成本也会相应增加。尽管电控液压助力装置从一定程度上缓解了传统的液压转向中轻便性和路感之间的矛盾,然而却未能从根本上解决HPS系统存在的不足。随着汽车微电子技术的发展,汽车节能和环保的要求,其在布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面的不足已越来越明显,转向系统向着电动助力转向系统发展。

EHPS作为HPS的改进系统，具有如下特点：（1）可以充分利用传统液压动力转向系统技术，核心部件电动泵集成了电动机、油泵和电子控制单元，结构紧凑、质量轻、具有良好的模块化设计，且系统布置不需较大改动；（2）EHPS通过无刷直流电机及其控制单元来驱动油泵实现助力转向,在无需助力转向情况下，控制器将电机控制到最低能耗的转速，从而节省了发动机燃料的消耗，降低废气排放,与HPS系统相比，平均节约燃油可达到每百公里0.3升，高速时最多能节约85%的能源；（3）根据车型、车速、转角等不同，提供不同助力，舒适和稳定性较EPS更好。

电动助力转向系统（EPS）是在传统机械转向系统的基础上，增加了传感器装置、电子控制装置和转向助力机构等，其特点是使用电动执行机构在不同的驾驶条件下为驾驶员提供合适的助力。系统主要由电子控制单元ECU、扭矩传感器、车速传感器、电动机、离合器和转向柱总成等组成。EPS与液压助力转向系统相比，除节省能源外，由于取消了液压系统而提高了环保性能。完整的EPS系统还包括故障诊断与安全保护系统，当发生故障时，能停止助力，自动恢复到手动控制方式并发出警报信号，同时显示所记忆的异常内容如扭矩传感器本身异常、车速传感器异常以及电动机工作异常、蓄电池异常等等。电动助力转向系统已成为目前汽车转向系统技术发展的主流，但是该系统也有其局限性，由于电动机的发电功率和提供的转向助力也很有限，如果车身较重，转向系统需要有较大的驱动力量，电动助力转向系统就显得力不从心，所以该系统多用于乘用车。

根据电机安装位置不同，目前EPS产品主要分为C-EPS、P-EPS、DP-EPS、R-EPS等。目前国内外已开发的EPS产品，其助力电机主要为有刷直流电机，也有采用无刷直流电机的。EPS系统要求助力电机尺寸小、效率高、转矩波动和噪声小等。对助力要求较小的汽车宜选用要求控制器结构简单、成本低的有刷直流电机；对需要助力较大的汽车,宜选用效率、功率密度更高的无刷直流电机。根据电机安装位置不同,EPS系统分为转向轴助力式、小齿轮助力式、齿条助力式三种。转向轴助力式EPS的电机安装在转向轴上，要求电动机的最大输出力矩小，电动机布置在驾驶室内，工作环境较好，对电动机密封要求低；由于电机离驾驶员近，所以要求电动机的噪声一定要小；这种类型的EPS系统一般在微型轿车上使用。齿轮助力式EPS系统其助力电机安装在转向小齿轮处，该型式EPS系统可使各部件布置更方便，要求电动机的最大输出力矩也相对较小；但是电动机安装在驾驶室地板下，工作环境差，所以对电动机的密封要求较高；由于电动机离驾驶员较远，则对电动机的噪声要求相对较小；这种类型的EPS系统一般用于中级轿车上。齿条助力式EPS系统的助力电机安装在齿条处，要求电动机的最大输出力矩相对较大，电动机工作环境差，对其密封要求较高；由于安装位置离驾驶员较远，因此对电动机的噪声要求相对较小。

转向行业市场发展现状

EPS在乘用车中渗透率已达到顶峰，当下发展方向是EPS产品结构的迭代和智能化趋势下新技术（线控转向SBW）的布局和应用。目前，液压助力转向系统（HPS）和电子液压助力转向系统（EHPS）已广泛应用于商用车，EPS则大量地运用于乘用车上，而SBW（线控转向系统）渗透率相对最低。根据佐思汽研数据，2016-2020年EPS在中国乘用车转向市场的渗透率已从80.1%逐年上升至96.4%，仅有少量乘用车采用HPS和EHPS方案，而2020年部分海外国家EPS渗透率高达100%。由于未来存在线控转向系统渗透率（SBW）提高挤压EPS的空间，预计2025年左右国内EPS渗透率将从上升转为下降。

电动助力转向系统（EPS）向高性能EPS升级趋势明显。根据助力电机装配位置的不同，EPS可以分为转向柱助力式（C-EPS）、小齿轮助力式（P-EPS）、齿条助力式（R-EPS）和双小齿轮助力式（DP-EPS）四种。电子助力转向的布置中，电机越靠近转向器，助力传动效率越高，性能越好，因而传动效率R-EPS和DP-EPS>P-EPS>C-EPS。随着新能源汽车加速渗透以及智能化的快速发展，转向系统逐步从CEPS向R-EPS和DP-EPS升级。

EPS细分产品中，C-EPS销量占比逐渐降低，转向更高价值的EPS产品。随着EPS技术的不断成熟，EPS产品需求量不断增长，根据智研咨询数据显示，2011年我国汽车EPS行业销量410万套，到2019年增长到了1820.4万套。从细分产品占比上看，C-EPS份额在逐年下滑，P-EPS和DP-EPS等单价更高的产品份额在上升。从价格纬度（参数丨图片），汽车EPS产品价格稳中有降，2019年约为1513元/套，导致变化的原因主要有两方面：一方面，每类产品均有多种规格和型号，不同规格、型号产品的单价有一定差异，各年度每类产品的不同规格、型号产品组合等变化会导致平均单价的变化；另一方面，汽车EPS企业与整车制造厂商每年确定一次产品价格，当新产品供应价格保护期过后，整车厂商一般会要求汽车EPS企业在价格上做一定的让步，因此成熟产品价格会有不同程度调降。

对我国EPS市场空间进行测算：假设2023-2025年间我国汽车销量以2%的年均增速增长，C-EPS系统销量占比以每年5pct逐渐降低，P-EPS、DP-EPS、R-EPS系统的渗透率在2020-2022年间分别以2pct、2pct、1pct的增速增长，在2023-2025年间分别以1pct、2pct、2pct的增速增长，C-EPS、P-EPS系统单车价值量在2020-2025年间的年均下降幅度为1%，DP-EPS、R-EPS系统单车价值量在2020-2022年间的年均下降幅度分别为2%、1.5%，在2022-2025年间的年均下降幅度分别为1.5%、1.0%。预计到2025年我国EPS市场空间达到403亿元，2022-2025年间CAGR为4.1%。

汽车转向产业链分析

转向系统由ECU、电机、减速机构、中间轴等组成，ECU和电机为主要成本。汽车转向系统上游为ECU、电动机、减速机构、管柱及中间轴等零部件供应商。ECU是电子控制系统核心部件，负责对传感器输入信号进行分析处理，使执行器按控制目标进行工作。EPS电机根据ECU的指令输出合适的助力转矩，为EPS系统提供动力。减速机构作用是对电动机的转矩进行减速和增加转矩。转向中间轴为转向管柱与转向装置之间的机械连接部件。其中ECU和EPS电机成本占EPS总成本的64%，为主要成本构成，ECU占EPS系统成本44%，EPS电机占EPS系统成本20%。

MCU为ECU核心部件，市场格局集中，现产能逐渐恢复至稳定。ECU由MCU（微控制单元）、储存器、输入/输出接口、模数转换器及整形、驱动等大规模集成电路组成，其中MCU是ECU中最为关键的零部件，起控制作用。车规级MCU由于可靠性要求较高等原因，进入难度大，因此市场格局较为集中，2021年MCU全球CR5企业占比82%，对行业产能影响较大。2020年上半年由于疫情因素影响，各大厂商下调后市预期、降低产量，但自20Q3全球汽车需求复苏，出货量远超预期，叠加MCU头部企业意法半导体、恩智浦、瑞萨遭受罢工+疫情封锁、大雪、火灾等突发因素影响，车规MCU芯片缺货程度严重。而后伴随产业链调整，供应商及代工厂扩产，台积电、英飞凌、英特尔、格芯等厂商均宣布了各自的扩产或者向汽车芯片产能调配的计划，芯片缺货压力得以缓解，至2022Q4MCU前五大厂商交期情况及价格趋势整体好转。

MCU厂商多采用成熟制程工艺，不受芯片制裁影响。MCU由于对算力要求有限暂不需要14nm及以下制程以及MCU内置的嵌入式存储自身制程限制MCU制程的提升，MCU的工艺主要集中在40nm及以上的成熟制程，不受芯片制裁影响。以意法半导体的各产品系列为例，其大部分产品集中在180/130nm、90nm和40nm等成熟制程范围。在主流车规MCU领域，国产芯片代工商华虹半导体和中芯国际均具备自主制造能力。

EPS电机由外资主导，产品价格相对稳定。市场格局方面，由于技术、生产规模、研发实力等优势，外资及合资品牌在国内市场依然占据了绝大部分的市场份额，至2018年，外资及合资品牌市场规模占比达81%。EPS电机主要原材料是硅钢和有色金属、磁性材料和铸件等产品，这几类大宗原材料生产企业较多，处于产能过剩状态，以电机中常用的无取向硅钢为例，在2020-2021年受疫情等因素影响价格出现波动，至今价格已趋于稳定。EPS电机产品价格总体相对较低且稳定，呈下降趋势。

减速机构具备对电机降速增矩的作用，常见有蜗轮蜗杆、滚珠丝杠等组合方式。减速机构为汽车转向系统的重要组成部分，在电动助力转向系统中与电机相连，对电机实现降速和增加扭矩的作用，EPS的减速机构有多种组合方式，常见的有涡轮蜗杆式以及负载能力更大的滚珠丝杠式。电动助力转向系统中C-EPS、P-EPS、Dp-EPS到R-EPS转向性能依次提升，前三者的减速机构都为蜗轮蜗杆，R-EPS的减速机构为滚珠丝杠（循环球式）。滚珠丝杠的主要结构包括丝杆、螺母、钢球、反向器、挡圈，通过丝杠旋转带动内部充满钢球的螺母作直线往复运动。

滚珠丝杠为高负载转向系统核心减速机构，国际企业占据大部市场份额。滚珠丝杠具备输出力矩大、噪音低、手感平顺、精度高、传动效率高等优势，是R-EPS提升负载能力的关键部件，R-EPS凭借滚珠丝杠的优势，输出的齿条推力远大于Dp-EPS，可以达到16000N以上，而Dp-EPS最大推力为14500N。在竞争格局方面，由于滚珠丝杠需要具备高速或精密机床加工能力，具备较高该领域技术实力的日本和欧洲的滚珠丝杠企业占据了全球约70%的市场份额，其中CR5市占率达到了46%，主要厂商有NSK、THK、SKF等。

滚珠丝杠行业竞争加剧，产品价格稳中有降。滚珠丝杠主要由丝杆、螺母、钢球等组成，产业链上游主要为钢铁等原材料及相关零部件。我国钢铁行业上游原料供应充足，主要产品产量及价格均保持稳定。在滚珠丝杠行业市场方面，近几年来竞争加剧，国内企业向中高端市场渗透，外资品牌积极抢占经济型产品市场份额，由于竞争的加剧使得行业市场价格总体呈现出明显的下降态势，据华经产研院数据，国内滚珠丝杆价格从2014年225元/套的均价下降至2021年的181元/套，预计2022年市场价格降至180元/套，下降速度趋缓。

转向中间轴为转向管柱与转向装置之间的机械连接部件。汽车转向盘与转向管柱相连，转向中间轴位于转向管柱及转向装置之间。当驾驶员操作转向盘时，转向柱便跟着转动，通过转向节和转向中间轴，转向力矩可传递至转向器的输入轴，以齿条齿轮式转向系统为例，此时输入轴的转动被齿条齿轮式转向器转换为往复运动或直线运动，推动或拉动转向杆系及转向节，使转向轮（前轮）偏转一定角度。一般由十字轴万向节和轴滑动副组成。转向中间轴行业内主要参与公司为国际企业如蒂森克虏伯、耐世特、NSK、捷太格特等，上游原材料主要为钢铁材料，原材料产量及价格方面较为稳定。

EPS行业竞争格局

国际头部企业市占领先，稳定占据国内外大部市场份额。根据智研咨询数据，2021年，全球电动助力转向系统（EPS）市场规模达到了168.97亿美元，其中大部份额为国际头部厂商占有，且市场集中度较高。以日本和北美EPS市场格局为例，捷太格特等4家企业占据87%日本市场份额，耐世特等5家企业占据60%北美市场份额。2021年国内EPS市场CR5企业份额也超75%。据QYResearch数据，2021年全球范围内CR3厂商占据59%EPS市场份额，市场份额集中。

轻卡占据美国汽车销量主体，电动汽车占比快速升高。美国汽车销量总体稳定，轻卡汽车销量占比逐年升高，至2022年占据年度销量75%份额。电动汽车销量也于2020年开始爆发，近两年电动汽车销量占比提升明显，2022年电动汽车占新车销售量5.6%。轻卡和电动汽车较之于传统乘用车，重量均有所提升，对电动助力转向系统（EPS）的负载能力要求较高，因此在美国市场性能较高的R-EPS、Dp-EPS的需求量有望进一步提升。

国内市场大部份额仍由国际企业占据，国内企业拥有价格、响应快等优势。国际企业在2021年占据国内EPS近80%市场份额，与国际企业相比，国内企业在产品设计、制造及产品性能方面存在明显差距，国内企业拥有价格、响应速度上拥有一定优势。EPS系统中，ECU及电机等核心零部件领域技术由外资企业垄断，其议价能力强，近年国内企业在ECU及电机方面进一步突破，如2022年德昌股份EPS电机定点耐世特，兆易创新、中颖电子等推出MCU相关产品并即将量产。国产ECU、电机较之于国际企业拥有成本优势，将进一步缓解EPS企业成本压力并提升竞争力。

电动化、智能化促进EPS单车价值提升

伴随国内新能车销量及自动驾驶渗透率的提升，高负载高可用EPS需求上升。国内新能源汽车销量与2021年迅速爆发，至2022年，新能车（乘用车+商用车）销量689万辆，渗透率达到26%，增幅明显。伴随电动化带来的汽车重量的增加和客户体验需求升级，有望推动EPS从负载较小的C-EPS向更高负载的R-EPS转变，同时带动单车价值量提升。同时，国内智能驾驶汽车渗透率也不断提升，2022年L1、L2及驾驶辅助渗透率突破40%，自动驾驶功能不断升级，推动转向系统向“高可用性”EPS系统升级，双电机+双ECU等配置需求有望上升。

转向系统转向电动化的同时，智能化也成为了转向技术发展新的驱动力。为了更好地满足智能驾驶的需求，转向系统需要有更高的安全性和可靠性，从而保证转向系统在出现电气系统故障的时候整车仍然可以进入安全状态甚至继续安全驾驶。因此，冗余EPS、线控转向系统（SBW）成为未来的发展方向，其中线控转向（SBW）在过去由于技术储备不成熟、法规限制等因素，近两年正处于刚兴起的阶段，所以冗余EPS成为当前L3+智能驾驶场景下的核心技术。

冗余EPS系统主要由机械系统部件、转矩转角传感器总成（TAS）以及电控单元组成。以R-EPS为例，机械系统主要由齿轮齿条副、滚珠丝杠传动机构、皮带传动单元、转向横拉杆等组成。可支持的最大齿条力达到16kN以上，能够满足豪华轿车、SUV以及商务车的要求。转矩转角传感器总成用于检测转向扭矩和方向盘转角，主流的冗余传感器方案通常能够提供4路转矩信号和2路转角信号，显著提升了安全性。电控单元是冗余EPS的核心部分，由助力电机以及驱动和控制单元组成，助力电机通常采用六相或十二相无刷直流电机，由于单点失效导致其中三相无法正常驱动时，剩余部分仍可正常工作，为转向系统提供助力。驱动和控制单元集成在电机的后端，由驱动板、控制板、散热器、外壳等组成。

基于双三相无刷直流电机的全冗余电控方案采用了双路独立外部供电、双路外部CAN/CANFD通信以及冗余的转矩、转角传感器信号。电机驱动单元、电机位置传感器、电源管理单元、主控MCU也都采用了双备份的冗余架构。主控MCU采用带锁步核的32位芯片，具有较高的算力，同时最高支持ASIL-D功能安全等级。双MCU之间采用CANFD通信，实现信号交互、力矩指令传递、故障诊断信号交互等，可以起到相互监控的作用，必要时支持主辅切换，提升了整个系统的安全性和可靠性。根据《GB/T40429-2021汽车驾驶自动化分级》对于L3级自动驾驶的定义，车辆在有条件设计运行范围内运行，允许驾驶员注意力离开驾驶任务，但是在系统提示需要接管的时候应该进行适当的响应。基于上述冗余方案，电气系统在出现单点失效的场景下，最多损失50%的助力能力，因此对于大部分限定条件下的L3级自动驾驶功能，能够保证整车在系统提示接管到驾驶员完成阶段的时间段处于安全状态。

冗余EPS关键技术为冗余策略与安全机制。在冗余EPS的双MCU架构中，双MCU（ECUA和ECUB）都实现完整控制功能，上电初始化后默认分配主从角色。正常工作状态下，双系统均进行力矩指令计算，但是从系统响应主系统分配的扭矩指令。如果系统发生单点失效，双MCU根据故障诊断与处理机制判断是否进行主从切换，必要时从系统切换为主系统。冗余EPS已经成为当前L3+自动驾驶场景下的核心技术，相比传统的非冗余EPS，冗余EPS需要更加复杂的系统架构和更加复杂的功能来保证车辆的安全性、可靠性和驾驶体验，因此也有更高的技术壁垒。

✍ 线控转向：政策限制解禁+智能化趋势下已具雏形

智能化趋势下线控转向应时而生，相关技术成果已具雏形

线控转向系统（SBW）取消中间传动轴，方向盘与转向机构之间只有电线连接，转向动力来源完全由人手以外的动力提供。线控转向系统完全通过电信号传输控制指令，转向机构与驾驶员无直接物理力矩传输路径。配备线控转向系统的车辆，具备两种操控模式，一是自动驾驶模式，人手不干预方向盘，车辆转向按照电脑指令动作；二是手动操控模式，人手把握方向盘，车辆操控按照人手指令动作。

受制于电子控制技术，直到20世纪90年代，线控转向技术才有较大进展，美国、欧洲、日本在线控转向的研发与推广方面比较活跃，一些采用线控转向系统的概念车陆续展出。2013年，英菲尼迪的“Q50”成为第一款应用线控转向技术的量产车型。该线控转向系统由路感反馈总成、转向执行机构和3个电控单元组成，其中双转向电机的电控单元互相实现备份，可保证系统的冗余性能，转向柱与转向机间的离合器能够在线控转向系统出现故障时自动接合，保证紧急工况下依然可实现对车辆转向的机械操纵。2017年，耐世特（Nexteer）公司开发了由“静默转向盘系统”和“随需转向系统”组成的线控转向系统，该系统可随需转向，在自动驾驶时转向盘可以保持静止，并可收缩至组合仪表上，从而提供更大的车内空间。

线控转向系统是将驾驶员对方向盘的操纵信号转换成电信号传送给电子控制单元，对数据处理后用电机驱动齿轮齿条转向器实现车轮转向。线控转向系统去除了从方向盘到转向器之间的机械操纵杆件和液压系统，增加了一套主动控制系统。不仅从汽车零部件布局上节省了空间，可以获得更快的响应速度，在行驶安全性和驾驶操纵性方面也得到了很大的改善，推动了汽车集成化、网联化、模块化、智能化的快速发展。另外，通过主动控制可以实现车道保持功能、自动泊车甚至自动驾驶等辅助驾驶功能。当驾驶员转动方向盘时，传感器会将转向意图转化成电信号传送给电子控制单元，电子控制单元会根据行驶车速信号和梯形臂上的转角传感器信号控制反馈电机，以达到增强驾驶员手感和方向盘回正，同时，电子控制单元根据转向反馈电机生成的反馈力矩、模拟方向盘力给转向电机发送信号进行旋转，结合驾驶员的转向意图，从而对转向器进行操作，实现对转向轮的控制。

线控转向系统最显著的特征为去掉了传统转向系统中从转向盘到转向执行器间的机械连接，由路感反馈总成、转向执行总成、控制器以及相关传感器组成。路感反馈总成主要包括转向盘、路感电机、减速器和扭矩转角传感器，功能是驱动路感电机实现控制器给出的反馈力矩指令，对驾驶员施加合适的路感。转向执行总成主要由转向电机、转向器和转向拉杆等部件组成，转向电机一般为永磁同步直流电机，转向器多为齿轮齿条结构或者循环球式结构。该部分工作原理为驱动转向电机快速、准确地执行控制器给出的转向角指令，实现车辆的转向功能。线控转向控制器的功能包括路感反馈控制策略和线控转向执行控制策略。路感反馈控制策略根据驾驶意图、车辆状况与路况，过滤不必要的振动，实时输出路感反馈力矩指令。线控转向执行控制策略依据车辆运动控制准则，提供良好的操纵稳定性，实时输出车轮转向角指令。考虑到可靠性，保证车辆在任何工况下均不失去转向能力，线控转向执行控制的冗余防错功能至关重要。

按照转向电机的数量、布置位置与控制方式不同，目线控转向系统的典型布置方式可分为5类，分别为单电机前轮转向、双电机前轮转向、双电机独立前轮转向、后轮线控转向和四轮独立转向。

1) 单电机前轮转向与传统的电机助力转向相近，对底盘构造改动较小，易于布置；当匹配转向功率需求大的重载车型时，转向电机可布置在齿条处或采用滚珠丝杠、齿轮减速器增大扭矩，但单电机不具有故障冗余性，且由于单电机驱动，电机功率较高。

2) 双电机前轮转向采用2个电机共同实现前轮转向，第一款上市的英菲尼迪“Q50”即采用这种方式。双电机功能上可以互为冗余，但是转向器结构、冗余控制算法较复杂，且增加了零部件成本。

3) 双电机前轮独立转向采用2个电机分别独立控制左、右前轮，进一步提高了前轮转向系统的设计自由度。斯坦福大学开发的样车“P1”即为这种方式，其左右车轮无机械连接，占用空间小。该方式在单电机出现故障时无法冗余备份，导致转向功能缺失，而且双电机协调控制的复杂度较高。

4) 线控后轮转向一般作为前轮转向的补充，例如ZF公司开发的主动后轮转向系统（ActiveKinematicsControl，简称AKC），可在前轮转向的基础上对后轮左右进行最大3°的转向，进一步实现转向系统的高速稳定性和低速灵活性。不过采用该布置，系统零部件数量与成本增加，控制自由度增加，控制策略的复杂度也增大。

5) 四轮独立转向是转向系统中自由度最多的形式，4个车轮都为转向轮，可全方位自由设计转向特性，实现侧向和零转弯半径行驶。吉林大学开发的“UFEV”等即为这种方式。该方式与底盘集成控制协同的潜力最大，但是零部件数量多，且四电机转向协同控制算法更加复杂。

线控转向系统去掉了转向盘到转向执行器间的机械连接，与传统转向系统相比更具优势：

1）安全性：替代了传统的机械或液压连接,取消了转向盘和转向轮的机械连接,占据空间小,并可减少碰撞时对驾驶员的伤害；智能化的ECU根据汽车的行驶状态判断驾驶员的操作是否合理,并做出相应的调整;当汽车处于极限状况时,能够自动对汽车进行稳定控制。

2）舒适性：由于消除了机械结构连接,地面的不平和转向轮的不平衡不会传递到转向轴上,从而减缓了驾驶员的疲劳；驾驶员的腿部活动空间和汽车底盘的空间明显增大。

3）控制系统的一体化：通过控制器和汽车总线的连接,可以实现汽车动态控制系统和汽车平顺性控制系统以及其他的控制单元通讯联系,为集成控制一体化提供了条件。

4）个性化：转向回正力矩能够通过软件依据驾驶员的要求进行调整，因此在不改变设计的情况下,可以个性化地适合特定的驾驶者和驾驶员环境,与转向有关的驾驶行为都可以通过软件来实现。

智能驾驶要求+政策限制解除，促进线控转向发展

智能化趋势驱动线控转向渗透

线控转向系统被认为是实现高级自动驾驶的关键部件之一，其性能直接影响主动安全与驾乘体验。在国际汽车工程师协会（SocietyofAutomotiveEngi⁃neers，SAE）发布的5级自动驾驶体系中：第1级为驾驶辅助，要求对转向或加、减速中单独一项进行自动控制；第2级为部分自动驾驶，要求对转向和加、减速中的2项进行自动控制；第3级及以上分别为有条件自动驾驶、高度无人驾驶和完全自动驾驶，要求转向逐步与其他子系统实现高度自主协同。

线控转向是未来实现高阶自动驾驶的重要条件。自动驾驶系统可以分为感知层、决策层、执行层。感知层的激光雷达、摄像头、毫米波雷达等感知设备采集与处理环境信息和车内信息；决策层依据感知信息来进行决策判断，确定适当工作模型并制定相应控制策略，替代人类做出驾驶决策；执行层按照决策结果对车辆进行控制。自动驾驶过程中，对转向系统的灵敏度和精确度的要求更高，而线控转向直接掌握自动驾驶路径和方向的精确控制，是智能网联汽车实现路径跟踪与避障避险的关键技术，也是实现自动驾驶的重要条件。

政策限制解除促进线控转向系统落地

新国标放宽约束，促进线控转向系统落地。2021年《汽车转向系基本要求》新国标（GB17675-2021）发布，新国标删除了原“不得装用全动力转向机构”的规定，在方向盘位置、转向偏转性、转向系统设计与装配等方面修订了原标准，放宽了对转向系统的约束，线控转向将进一步落地。

2022年，《线控转向技术路线图》征求意见稿正式发布，线控转向系统将加速渗透。意见稿提出，计划在2025年、2030年实现线控转向的渗透率达到5%、30%，满足L3+、L4+级自动驾驶的线控转向系统达到国际领先位置；关键零部件方面，在2025年、2030年力争控制器市场占比超20%、50%，电机计划市场占比超20%、60%，减速机构自主化率达70%、100%。

线控转向开发难度高，各厂商积极入局

技术复杂叠加高成本制约线控转向落地

线控转向技术尚未完全成熟，冗余设计高成本制约量产。线控转向需要较高功率的力反馈电机和转向执行电机，力反馈电机和转向执行电机的算法实现较为复杂。此外，在线控转向系统中，由于电子元件失效或者控制系统环境发生变化时均可能导致线控转向系统失效；为保证线控转向可靠性，需要充分考虑转向执行系统的容错能力，在系统设计中增加冗余设备，但会导致额外增加成本和重量。英菲尼迪Q50采用安装了离合器装置的转向轴备份，在线控系统失效时离合器接合可实现转向功能，属于典型的被动容错方案。随着自动驾驶进程的进一步发展，线控转向系统需要与其他（感知、底盘、动力等）自动驾驶控制子系统进行高度融合与协同，复杂度和可靠性是挑战。

路感反馈技术尚未成熟，驾驶员干预与自动驾驶控制的协同性有待提高。路感是驾驶者通过汽车的转向系统感受到的来自路面的反馈,反馈包括由车辆的向心加速度引起的作用在车辆轮胎上的侧偏力的变化等和反映为作用于方向盘上的操舵力的变化等。线控转向系统由于断开了转向盘一人机接口和转向执行装置之间的机械连接,所以需要人为地向驾驶员提供转向时的阻力,使得驾驶员获得可靠的路感。在自动驾驶由第2级发展到第4级的过程中，线控转向系统需正确判别紧急状态、准确识别驾驶员意图，实现提前预判紧急工况、规划道路动态安全边界、辅助驾驶员进行自动紧急转向等驾驶行为，因此，需要解决驾驶员干预与自动驾驶控制策略间的融合与协同问题。

EPS时代国际tier1垄断，线控转向国产替代可期

国内外厂商积极布局线控转向，产品导入期有望实现国产替代。车企方面，丰田搭载线控转向技术的bZ4X车型已经上市，为线控技术的大规模量产应用提供先行经验；特斯拉计划于Cybertruck纯电皮卡上率先搭载SBW技术；长城汽车新一代智慧底盘也采用了线控转向技术并计划于2023年量产。Tier1厂商方面，采埃孚计划在全球主要市场量产线控转向系统，2022年与蔚来签订合约将在线控转向产品等领域展开合作；2022年舍弗勒收购帕拉万公司，拥有SpaceDrive线控系统，其线控转向技术SpaceDrive发展至第三代。博世/博世华域、Kayaba、耐世特等厂商均在线控转向领域展开布局。虽然海外龙头厂商具有先发优势，但线控转向行业仍处于导入阶段，相关技术尚未成熟，国内多家企业已经在线控转向领域实现突破，未来国内厂商在线控转向领域有望实现替代。

✍ 转向行业相重点公司分析

耐世特：北美汽车转向龙头，亚太地区业务在上升

耐世特是全球领先的先进转向及动力传动系统供应商。公司1906年成立以来，深耕于转向系统领域。公司前身是JacksonChurch&Wilcox，1909年被通用汽车收购，作为通用汽车旗下业务部门，1999年独立为德尔福公司。2009年通用汽车公司收购了德尔福业务部门，命名为耐世特汽车系统。2010年太平洋汽车系统从通用汽车处购得耐世特汽车系统，后让渡给中国航空工业集团，2013年，耐世特在香港上市。

公司拥有多个产品线，转向系统与动力传动系统适用于从小轿车到重型卡车的各类车型，覆盖电动助力转向（EPS）、线控转向（SBW）、液压助力转向（HPS）、转向管柱、动力传动系统、ADAS及自动驾驶。

近五年公司营收下行后逐渐修复，EPS业务为营收主体。受疫情因素扰动，全球汽车产销下降，19、20年公司业绩遭遇下行压力，叠加EPS渗透率见顶因素，EPS业务增量贡献削弱，营收及同比增速均有所下滑。至2021年，疫情因素扰动趋缓，公司业绩逐渐好转，至21年底，营收同比增速由-15.2%恢复至10.8%。EPS业务仍为公司主要收入来源，至21年底营收占比近70%，相关业务稳中有升。

受上游供应链、疫情等因素影响，近些年毛、净利润承压明显。近年来由于材料成本上升及全球供应链持续受限（如汽车芯片等），以及新冠疫情影响，汽车行业遭遇重大干扰，公司主营业务成本居高不下，因此公司毛、净利润端承压明显。

北美地区为收入主体，客户结构持续优化。公司业务面向全球市场，至2022年H1，公司已在全球布局制造工厂26间，面向60家以上全球客户。分地区业务方面，北美地区近五年营收占比稳定在60%~70%，为公司贡献主要营收，亚太地区营收自2019年后形成逐渐增长趋势。客户结构方面，通用汽车为公司第一大客户，近年占比不断下降，公司对其依赖逐渐降低，客户结构持续优化。

积极拥抱新能源相关业务，高性能EPS份额不断扩张。目前EPS已基本完成渗透，伴随着智能电动化浪潮，更高负载能力和冗余度的高性能EPS渗透率有望进一步提升，单车价值量亦可同步增加。在新能源领域，公司积极布局，新能车相关订单量从2018年的7%快速升至2021年25%。在高性能EPS领域，公司技术积累深厚，拥有丰富产品矩阵，产品可支持B-D级电动车至重型车辆负载，相关REPS产品占据美国市场90%份额，为相关领域全球领导者，拥有深厚配套经验。新能源业务的持续扩张及高性能EPS市场渗透率的不断提升，有望助力公司业绩全面提升。

浙江世宝：转向系统国产化核心标的之一

浙江世宝创建于1984年，自成立以来公司一直致力于汽车转向系统产品的研发、制造和销售。2009年被中国汽车工业协会认定为“中国汽车零部件转向器行业龙头企业”，是中国转向器标准制定的主要参与者，国家高新技术企业，连续多年被评为“全国百家优秀汽车零部件供应商”。

公司深耕转向系统领域，产品线丰富。公司长期致力于汽车转向系统及配套零部件的研发与生产，主要产品包括电动助力转向系统、智能转向系统、液压助力转向器、机械转向器、转向系统零件、铸件等。其中，智能转向系统包括线控转向系统、车道保持系统、乘用车智能转向系统、智能电动循环球转向器、智能循环球电液转向器。目前，线控转向产品正在研发推广中。

转向系统及部件是公司主要营收来源，营收占比85%以上。2017-2022年，公司营收处于9-11亿元之间，其中转向系统及相关零部件营收占比维持在85%以上，经营相对稳健，营收波动主要受汽车行业周期及下游大客户销量影响。盈利能力方面，近三年归母净利率逐年降低，22年Q1-Q3处于盈亏平衡边缘。2019年，受汽车行业下行周期影响以及个别客户经营恶化导致货款回收困难等因素影响，营收及利润出现大幅下滑。2022年前三季度归母净利润为0.06亿元，上年同期为0.42亿元，同比下降85.14%，毛利率和净利率同样呈现下滑趋势，盈利能力不佳，主要受汽车行业表现不佳及原材料价格上涨影响。

公司下游客户集中于自主品牌，布局智能化领域。2021年公司前五大客户分别为吉利汽车、一汽集团、江淮汽车、东风集团以及RulevyesystemLTD，占营业总收入的比重分别为19%、15%、7%、6%和5%。此外，在2021年12月底华为举行智能汽车解决方案优秀合作伙伴答谢时，将浙江世宝等57家公司列为“2021年度华为智能汽车解决方案优秀合作伙伴”，根据华为发布的智能座舱合作伙伴中，公司是华为最新的座舱方向+转向/传感器的硬件伙伴。分地区收入上，公司的境内营收远超境外，保持在85%以上，2022H1境内营收占比同比增长3.2%。

EPS产品系列趋于完善，年产能超百万套。据公司投资者关系，公司C-EPS、P-EPS已成为量产产品，R-EPS尚处于客户的测试过程中，未来有望配套高端乘用车；另外，2021年公司各类EPS的综合产能为105万套。募投扩产，加码汽车转向、智能网联。2022年10月19日，公司非公开发行A股股票预案，募集总额不超过11.8亿元资金，具体为：

1）新增年产60万台套汽车智能转向系统技术改造项目：建设R-EPS、智能电动循环球和智能电液循环球等转向系统生产线；

2）汽车智能转向系统及关键部件建设项目：建设转向管柱、中间轴、智能电动循环球和智能电液循环球等转向系统及关键部件生产线；

3）智能网联汽车转向线控技术研发中心项目：聚焦未来转向技术的研发和产业化落地，布局汽车智能化线控转向控制技术、汽车线控四轮转向控制技术、高安全性转向控制模块化设计技术；

4）补充流动资金。根据公司公告，由于申请材料不符合法定形式，该非公开该方案在今年1月11日被证监会驳回，在补充材料后，2月6日又被证监会重新受理。如果融资计划顺利，公司将进一步扩大主营业务产能以及提升综合竞争力。

伯特利：国产线控制动龙头，布局线控转向新赛道

伯特利是国内制动系统行业龙头企业。公司成立于2004年，于2018年在A股上市。公司的主营业务是汽车制动系统相关产品的研发、生产和销售，同时具备机械制动系统产品和电控制动系统产品的自主正向开发能力。公司的主要产品分机械制动产品和电控制动产品两大类，前者主要包括盘式制动器、轻量化制动零部件及真空助力器；后者主要包括电子驻车制动系统（EPB）、制动防抱死系统（ABS）及电子稳定控制系统（ESC）。2017年至2021年，公司营业收入从24.2亿元增长至34.9亿元，年复合增速为9.6%；归母净利润从2.77亿元增至5.05亿元，年复合增速16.2%；2022年1-3季度公司实现营收36.8亿元，同比增加58.2%；归母净利润4.8亿元，同比增加29.7%。

收购浙江万达汽车，进一步布局线控转向技术。2022年，伯特利收购浙江万达汽车方向机公司45%股权，进一步丰富和完善公司在汽车安全系统领域的产品线。万达汽车为专业从事汽车转向系统产品研发生产的一级汽车零部件供应商，并拥有良好的经济效益和技术底蕴，其主要产品转向器和转向管柱与公司在汽车底盘领域有明显的协同效应。本次投资合作一方面将整合双方的技术优势，丰富和完善伯特利在汽车安全系统领域的产品线，进一步布局线控转向技术。

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