汽車轉向系統發展歷程,EPS市場規模及滲透率

電動助力轉向系統（EPS）在傳統機械轉向系統的基礎上，增加了傳感器裝置、電子控制裝置和轉向助力機構等，通過控制電動機產生助力進而實現轉向，徹底擺脫了油液加壓助力方式。

概 述

科學技術的迅猛發展極大地促進了汽車技術和汽車工業的發展，汽車轉向系統也不例外。1954年，通用汽車公司首次將液壓助力轉向系統應用于汽車上。經過一系列的技術革新，80年代早期出現了電子液壓助力轉向系統。1988年，日本鈴木汽車公司首先在其小型轎車Cervo上裝備了電動助力轉向系統。

汽車轉向系統發展歷程

汽車轉向系統分類

隨著EPS系統技術得到廣泛的認可，先后有多家汽車公司開始對EPS系統投入研究，如英國盧卡斯日本三菱汽車大發汽車公司德國ZF德爾福公司和美國天合公司德爾福公司的產品用于大眾波羅歐寶318i和菲亞特Punto等車型上安裝了電動助力轉向系統，三菱在其生產的Minic上配備了EPS系統日本大發也在它Mira車型上配備了EPS系統，本田的Accord上也己經選裝了EPS系統進行安裝直至今日這些公司的電動助力轉向系統在國際市場中仍然占有著廣大的市場份額從電動助力轉向系統出現到現在的30余年時間里，EPS系統得到了飛速的發展從最開始的電動助力轉向系統僅在汽車低速的停車狀態時動作，向全速型進行的發展使汽車在高速行駛時主動添加阻尼控制使汽車在全速下也可進行操縱穩定性控制應用范圍也越來越廣，從最開始的中型微微型汽車上的應用己經向中高檔汽車擴展。

EPS構造示意圖

電動助力轉向系統作為機電一體化的代表，將電機與電子產品相結合，對汽車的駕駛系統進行了提升，在滿足了駕駛員對操縱系統操縱性，電動助力轉向系統表現出了非常大的優勢。

市場發展現狀及展望

一汽車工業主要指標完成情況

從全球來看，汽車EPS搭載率已超過50%。我國在售乘用車型中使用HPS的汽車約為63%，使用EPS約為35%，而我國自主品牌汽車的EPS搭載率僅為20%左右，未來發展潛力巨大。近幾年來國內自主品牌EPS產銷量正快速增長。數據顯示，2015年自主品牌EPS產品銷量約229.3萬件，同比增長30.5%，市占率達到19%，較上一年提升1.3個百分點。

隨著乘用車智能性和電子電氣化程度提升以及新能源汽車銷量的快速增長，我們對2020年EPS的市場空間進行了敏感性測算：

在油耗限值法規、電動化和智能化的趨勢下，我們認為EPS的裝配率有望快速提升。隨著國內EPS產品逐漸成熟，我們預計到2020年EPS的市場滲透率將達到65%。在國內汽車產量復合增速為6%、EPS滲透率為65%的中性假設下，2020年汽車產量有望達到3279萬輛，相應的EPS市場規模為2131.41萬件，若按照EPS單價為1000元/件計算，EPS市場空間有望達到213億元。

EPS市場規模及滲透率

國內對EPS系統的需求在一段時間內非?？捎^，但作為國內的生產企業來說，助力系統還處于初級階段與國外公司還有很大的差距，在短時間能無法滿足高標準的駕駛需求，所以國內市場還是基本有國外產品占據。

根據中汽協數據，2016年1-6月自主品牌狹義乘用車銷售382.39萬輛，占比達到38.1%，較15年提高3.2個百分點。自主品牌銷量快速增長一方面與乘用車銷量主要貢獻區域向可支配收入較低的中西部轉移有關，另一方面與自主品牌SUV車型銷量快速增長有關。我們認為自主品牌市占率的提升有望持續。同時，隨著國內EPS自主研發技術的不斷成熟，自主品牌EPS裝配率有望進一步提升。

2014、2015年我國EPS分國別占比情況

二EPS供應商產業鏈

在中國電動助力轉向系統市場中，外資或合資企業的市場占有率在80%左右，占壟斷地位，中國本土企業市場占有率則不足20%。目前日本捷太格特、德國采埃孚、日本精工、美國天合等全球主要轉向系統供應商均已在中國設立EPS生產基地。中國本土出現了一批產能在100萬套以上的企業，例如易力達、豫北等。

國內主要EPS供應商

分供應商國別來看，近年來國內自主品牌EPS產銷量快速增長。根據行業專家交流數據，2014年我國自主品牌EPS產品銷量約為175.7萬件，占國內EPS產品總銷量的17.7%；2015年自主品牌EPS產品銷量約229.3萬件，同比增長30.5%，市占率達到19%，較2014年提高1.3個百分點。我們認為，自主品牌EPS銷量快速增長，與產品成熟度提升以及自主品牌乘用車市占率提升、消費升級帶來自主品牌車型EPS裝配率提升有關。

目前EPS系統產業鏈全景圖

技術及應用發展趨勢

一電機將逐漸轉向無刷電機

稀土永磁材料具有結構簡單、運行可靠、質量小、效率高等優點，必將取代傳統電動機。此外，有刷電機存在諸多弊端，比如電刷產生的噪聲較難克服、磨損嚴重、電磁干擾等問題。長遠來看，無刷電機將逐漸取代有刷電機，日本現在國內配裝的EPS也逐漸轉向無刷電機。

二主動回正技術將成發展趨勢

EPS轉向助力特性的控制策略通常是電機助力電流控制，當轉向參數變化時，轉向盤轉矩特性會隨之變化。若以轉向盤轉矩為目標轉矩進行控制，可以改善轉向輕便性和路感，加快轉向響應速度，進一步提高行駛安全性。

三傳感器將由滑動變阻式向非接觸式過渡

全電動轉向技術（線控轉向，Steering-by-Wire，SBW）取消了轉向盤與轉向輪之間機械連接，完全由電能及轉向信號實現轉向。此外，其可對駕駛員的操作指令或汽車狀態進行判斷，必要時自動進行駕駛控制，使汽車恢復穩定行駛。與EPS相比，SBW操縱穩定性更佳，主動和被動安全性更高，轉向性能設計更自由，同時乘坐舒適性也更好。

四多助力模式

EPS相對于HPS系統，最大的優點是真正做到了隨速轉向，為駕駛員提供良好的駕駛感覺。但同一輛車輛，不同的駕駛員（性別、年齡、個性、身體狀況等），對EPS助力特性也有不同的要求，目前的EPS無法滿足每一個駕駛員的需求。若在ECU中存儲多種助力特性曲線，可形成多助力模式，由駕駛員根據各自駕駛習慣自由選擇，則可以最大化滿足駕駛員的需求。多助力模式對硬件改動較?。ㄔ黾舆x擇開關），軟件及調教費用較低，性價比高，未來推廣較為容易。目前現代勝達、IX35等車型上已經配備多助力模式。

五線控轉向

隨著車輛電氣化和智能化程度的提高，線控轉向（SteeringByWire,SBW）已經成為轉向系統的發展方向，未來會取得廣泛應用。所謂四輪轉向，是指取消轉向盤和車輪之間的機械連接裝置，使用控制信號連接，又稱為柔性轉向系統。

線控轉向流程圖

SBW的結構原理圖如上圖所示。由于SBW采用柔性連接，轉向盤和車輪之間取消了機械連接，且電子元器件易受電磁干涉，需要接受的信號較多，系統復雜，其可靠性和安全性是最亟待解決的。為保障安全，一般采用冗余設計的方法，如在系統中增加傳感器、電機、電源或備份機械結構等，有效提高系統的可靠性。

如全球率先量產采用SBW的英菲尼迪Q50，就采用了備份機械機構的方式。車輛轉向時，不依靠傳統的機械連接，而是依靠三組電子控制單元（ECU）進行控制，根據路況和轉向盤轉動角度和扭矩、車速進行綜合計算，從而指揮轉向電機機構實現轉向。當任意一個ECU被監測到出現了問題時，備用模式將激活離合器，恢復至傳統的機械傳動轉向模式，確保駕駛員可以掌控車輛。

現存問題及與國際差距

國內的電動助力轉向系統的起步相對于國外起步時間較晚，同時還面臨著轉向系統沒有系統研究等一系列的問題，因此面臨很大挑戰國內最早使用電動助力轉向系統的是昌河北斗星，之后開啟了國內轉向系統的變革隨和國內汽車行業的自身發展，國內電動助力轉向系統與國際先進技術相融合引進，使我國EPS（電動阻力轉向系統）系統快速發展。

現在，國內己將電動助力轉向系統的研究列入了重點科研項目一些有相關背景的高校與汽車行業的一部分企業合作共同研究，在基礎較低的情況下，可到了相對較大的發展，但作為產品的問世還為時尚早，系統相對不成熟是面臨的最大問題從1998年開始我國就開始了對電動助力轉向系統的研究，其中吉林大學清華大學和華南理工大學等己取得較大的突破，主要涉及EPS系統的算法研究。

作為消費類產品，其能否適應市場和是否存在競爭力是重中之重，作為自主研發的助力轉向系統與國際生產廠商之間對于汽車整體的駕駛手感，操縱性發面還存在許多欠缺。

比如EPS噪聲大方向盤振動厲害，方向盤轉向不對稱，系統的可靠性低，故障率高駕駛安全存在隱患等問題仍待解決另外從研發和生產力轉化方面，科技成果轉化還是存在許多壁壘，因此制約了電動助力轉向系統的發展作為生產制造業。

再比如于電動助力轉向器線束接插件針腳耐久腐蝕問題，可能導致車輛長時間使用后電動轉向助力系統報故障碼，可能導致車輛電子轉向助力失效，存在安全隱患，2018年1月26日浙江吉利汽車有限公司就因為這個原因，宣布召回2015年4月1日至2016年10月28日期間生產的部分博瑞GC-9汽車，共計40,068輛。

由于國內對與電動助力轉向系統的產業標準定義上不清晰，各廠家之間生產的產品不匹配也是現在面臨的重要問題需要盡快解決。

結 語

總之，EPS是汽車轉向系統的發展方向，一方面源于節能環保政策法規的引導，另一方面該技術本身屬于升級式和潮流型配置。目前，電動化和智能化是車輛發展的趨勢，轉向系統同樣遵循這一趨勢。隨著電器元器件價格的下降和EPS技術的成熟，EPS發展前景會更加光明。未來EPS會朝著安全、高效環保、舒適的方向發展，在解決線控轉向的可靠性和成本問題后，線控轉向作為轉向系統發展的主要方向，逐漸普及在量產車型上。