2014-2019年中國汽車EPS市場深度調研與投資前景研究報告

報告說明:
    博思數據發布的《2014-2019年中國汽車EPS市場深度調研與投資前景研究報告》共十二章。首先介紹了汽車EPS相關概述、中國汽車EPS市場運行環境等，接著分析了中國汽車EPS市場 發展的現狀，然后介紹了中國汽車EPS重點區域市場運行形勢。隨后，報告對中國汽車EPS重點企業經營狀況分析，最后分析了中國汽車EPS行業發展趨勢與 投資預測。您若想對汽車EPS產業有個系統的了解或者想投資汽車EPS行業，本報告是您不可或缺的重要工具。
    目前，動力轉向系統主要分為液壓動力轉向系統（HPS）和電動助力轉向系統（EPS）。HPS一般由液壓泵、油管、儲油罐等部件構成，電機能源來自發動機，為保持壓力，不論是否需要轉向助力，系統總要處于工作狀態。EPS一般由機械式轉向器和電子控制伺服系統等組成，電機的能源來自車載蓄電池，如果不轉向，則本套系統就不工作，處于休眠狀態等待調用。 
    近幾年隨著我國EPS生產技術逐步成熟，EPS產量將爆發式的上漲，2012年，我國EPS在汽車上的安裝量達到1858萬套，2012年我國汽車保有量達到12090萬輛。汽車EPS使用率達到15.37%。2012年我國汽車產量1927萬輛，新車汽車EPS使用率達到31.14%。近幾年我國汽車EPS產量以及消費量如下圖所示：

    數據來源：中國汽車工業協會

    數據來源：中國汽車工業協會 

第一章 電動助力轉向系統（EPS）產業概述 1
第一節 （電動助力轉向系統EPSELECTRONICPOWERSTEERING） 1 

    電動助力轉向系統（ElectricPowerSteering，縮寫EPS）是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統，與傳統的液壓助力轉向系統HPS（HydraulicPowerSteering）相比，EPS系統具有很多優點。EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構和電子控制單元（ECU）等組成。

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    現代汽車的轉向系統已經從最初的機械式轉向、液壓助力轉向（HydraulicPowerSteering，HPS）發展到電動助力轉向（ElectricalPowerSteering，EPS）技術。隨著微電子控制技術在汽車領域的廣泛使用，以及世界節能環保兩大主題的推廣，EPS的優越性越來越突出，成為轉向技術研究的重點和熱點內容。早在1980年代，國外就已經研制成功EPS并裝車使用。目前，全球范圍內電動助力轉向器的裝車率將超過30%。我國對EPS的研究起步較晚，但目前已有十多家高等院校和科研單位正在進行該項技術的研究，并已取得了較大的進展。EPS的助力特性、電動機、傳感器和ECU等關鍵技術也有了突破性的進展。 
    EPS的工作原理和特點 
    EPS的結構和工作原理EPS系統是在傳統機械式轉向系統的基礎上設計而成的，主要由轉向盤轉矩和轉角傳感器、車速傳感器、軸重傳感器、電子控制單元（ECU）、電動機、電磁離合器和減速機構等組成。 
    如圖所示為一種轉向軸助力式的EPS系統結構框圖，它依靠電動機對轉向軸實現助力作用。 
    工作原理：汽車不轉向時，電動機不工作。當駕駛員操縱轉向盤轉向時，安裝在轉向軸上的轉矩和轉角傳感器將所檢測到的轉矩和轉角的大小和方向信號輸入給ECU。車速傳感器、軸重傳感器等也將各自檢測到的信號輸入給ECU。ECU根據這些信號，并結合所檢測到的助力電動機的電流反饋信號，進行運算處理，確定電動機助力電流的大小和方向。該電流即為所需的助力轉矩，由電磁離合器通過減速機構減速增矩后，加在轉向軸上使之得到一個與汽車行駛工況相適應的轉向作用力。當ECU檢測到異常信號時，立即斷開電磁離合器，退出助力模式，同時點亮故障指示燈。

    數據來源：博思數據研究中心整理 

    EPS的優點 
    提高操縱輕便性和高速穩定性 
    對汽車轉向系統的基本要求是低速時轉向操縱輕便，高速時轉向穩定。早期的低速型EPS在車速高于設定值時停止助力，現在研究的EPS多是全速型的，在任何車速下都能提供最佳助力，即在汽車原地或低速轉向時，使轉向操縱輕便；而在高速轉向時產生良好的轉向路感，提高行駛的穩定性。而液壓助力轉向系統HPS在汽車高速轉向時仍提供較大的助力作用，會使駕駛員喪失路感，影響了行駛的穩定性。 
    節能環保 
    HPS系統中，轉向油泵是由發動機驅動的，只要發動機在運轉，油泵就會工作。 
    而EPS系統由電動機提供助力，電動機可以由發動機驅動也可以由蓄電池驅動，在不轉向時幾乎不消耗發動機的功率，降低了燃料消耗。對比試驗表明：裝備EPS的汽車其燃料消耗量比裝備HPS的汽車降低了5.5%。EPS還取消了HPS中的轉向油罐、油管等，質量減小，結構更緊湊；也沒有液壓油的消耗和泄漏問題，減小了對環境的污染。EPS中95%的組件都是可回收再利用的，而HPS系統的回收率只有85%左右。 
    提供可變的轉向助力特性，適用范圍廣 
    EPS系統可在程序軟件中方便地修改轉向助力特性使系統具有不同的助力性能，快速地與不同車型匹配，以適應各種類型汽車轉向助力的需要，從而縮短EPS產品的開發周期。而且轉向助力的大小是隨車速、轉向快慢、路面條件等的變化實時調整的，保證始終獲得良好的轉向路感和操縱性能。而HPS系統中要改變轉向助力的大小非常困難而且費用很高，必須增加額外的控制器和其他硬件。 
    提高主動安全性 
    一方面，電動機具有彈簧阻尼的作用，可以減小路面不平對轉向系統的沖擊和振動。另一方面，ECU具有安全保護和故障自診斷功能，一旦發現所監測的傳感器或執行器出現異常，就會取消助力，同時ECU進行故障自診斷分析。 
    此外，EPS還具有集成度高、安裝維修方便等優點。 
    在汽車的發展歷程中，轉向系統經歷了四個發展階段： 
    從最初的機械式轉向系統（ManualSteering，簡稱MS）發展為液壓助力轉向系統（HydraulicPowerSteering，簡稱HPS），然后又出現了電控液壓助力轉向系統（ElectroHydraulicPowerSteering，簡稱EHPS）和電動助力轉向系統（ElectricPowerSteering，簡稱EPS）。 
    裝配機械式轉向系統的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉向操縱負擔過于沉重，為了解決這個問題，美國GM公司在20世紀50年代率先在轎車上采用了液壓助力轉向系統。 
    但是，液壓助力轉向系統無法兼顧車輛低速時的轉向輕便性和高速時的轉向穩定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具備車速感應功能的電控液壓助力轉向系統。這種新型的轉向系統可以隨著車速的升高提供逐漸減小的轉向助力，但是結構復雜、造價較高，而且無法克服液壓系統自身所具有的許多缺點，是一種介于液壓助力轉向和電動助力轉向之間的過渡產品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轎車Cervo上配備了Koyo公司研發的轉向柱助力式電動助力轉向系統；1990年，日本Honda公司也在運動型轎車NSX上采用了自主研發的齒條助力式電動助力轉向系統，從此揭開了電動助力轉向在汽車上應用的歷史。

第二節 EPS分類及應用 4
一、C-EPS轉向柱式EPS 4
二、P-EPS小齒輪式EPS 5
三、R-EPS齒條式EPS 6
第三節 EPS產業鏈結構 6
第四節 EPS與HPSEHPS對比分析 7
一、機械式液壓動力轉向系統（HPS） 7 
    
    機械液壓助力是我們最常見的一種助力方式，英文簡稱為HPS，它誕生于1902年，由英國人FrederickW.Lanchester發明，而最早的商品化應用則推遲到了半個世紀之后，1951年克萊斯勒把成熟的液壓轉向助力系統應用在了Imperial車系上。由于技術成熟可靠，而且成本低廉，得以被廣泛普及。

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    機械液壓助力系統的主要組成部分有液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動皮帶、儲油罐等等。這種助力方式是將一部分發動機動力輸出轉化成液壓泵壓力，對轉向系統施加輔助作用力，從而使輪胎轉向。

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    根據系統內液流方式的不同可以分為常壓式液壓助力和常流式液壓助力。常壓式液壓助力系統的特點是無論方向盤處于正中位置還是轉向位置、方向盤保持靜止還是在轉動，系統管路中的油液總是保持高壓狀態；而常流式液壓轉向助力系統的轉向油泵雖然始終工作，但液壓助力系統不工作時，油泵處于空轉狀態，管路的負荷要比常壓式小，現在大多數液壓轉向助力系統都采用常流式�？梢钥吹�，不管哪種方式，轉向油泵都是必備部件，它可以將輸入的發動機機械能轉化為油液的壓力。

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    機械液壓助力優缺點： 
    機械液壓助力的方向盤與轉向輪之間全部是機械部件連接，操控精準，路感直接，信息反饋豐富；液壓泵由發動機驅動，轉向動力充沛，大小車輛都適用；技術成熟，可靠性高，平均制造成本低。 
    由于依靠發動機動力來驅動油泵，能耗比較高，所以車輛的行駛動力無形中就被消耗了一部分；液壓系統的管路結構非常復雜，各種控制油液的閥門數量繁多，后期的保養維護需要成本；整套油路經常保持高壓狀態，使用壽命也會受到影響，這些都是機械液壓助力轉向系統的缺點所在。

二、電子液壓助力轉向系統（EHPS） 10
三、電動助力轉向系統（EPS） 11
四、EPS與HPSEHPS對比分析 13

第二章 2013年中國汽車電動助力轉向系統（EPS）行業發展環境 16
第一節 汽車電動助力轉向系統（EPS）行業環境及屬性分析 16
一、國民經濟依賴性 16
二、行業周期屬性 16
第二節 2013年中國經濟環境分析 17
一、中國宏觀經濟發展現狀 17
二、中國宏觀經濟走勢分析 26
三、投融資環境分析 28
四、中國汽車EPS行業社會環境分析 31
1、人口環境分析 31
2、教育環境分析 32
3、文化環境分析 36
4、生態環境分析 38
5、中國城鎮化率 39
6、居民的各種消費觀念和習慣 39
第三節 2013年中國汽車電動助力轉向系統（EPS）行業發展政策環境分析 44
一、行業政策影響分析 44
二、相關行業標準分析 45

第三章 EPS技術參數和制造工藝 49
第一節 EPS技術參數 49 

    電動助力轉向系統結構參數 
    電動助力轉向（Electricpowersteering，EPS）系統依靠電動機來提供助力轉矩，系統性能的好壞對汽車的操縱穩定性有很大的影響。在設計電動助力轉向系統時，需要對各部分結構進行合理的匹配，利用遺傳算法強大的全局尋優能力對電動助力轉向系統進行匹配優化。 
    1、人-車閉環系統模型的建立

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    人-車閉環系統模型 
    駕駛員根據預期的側向速度和車輛實際側向速度的差值，產生一個作用于轉向盤的作用力矩，該力矩作為電動助力轉向系統的輸入，轉向系統的輸出作用于車輛系統，使車輛產生橫擺運動、側向運動和轉向運動等。 
    1.1駕駛員模型

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    駕駛員模型 
    駕駛員根據道路情況及外界條件，結合自己的判斷，形成他預期的車輛側向速度。圖中GNM表示駕駛員手臂神經肌肉系統的傳遞函數：

    1.2　EPS系統及整車模型的建立

    EPS系統動力學模型

    資料來源：博思數據研究中心整理

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    盤轉動慣量、前輪及轉向機構向轉向柱等效的轉動慣量、電動機的轉動慣量； 分別為轉向盤轉角、前輪及轉向機構向轉向柱等效的轉角、電動機的轉角；Td，TL，Tm分別為轉向盤轉矩、前輪及轉向機構向轉向柱等效的轉向阻力矩、電動機的電磁力矩；Bh，Bc，Bm分別轉向盤阻尼系數、前輪及轉向機構向轉向柱等效后的阻尼系統、電機的阻尼系數；N為減速機構減速比；Ta為助力力矩；Tr為地面轉向阻力矩；G為轉向系角傳動比；kt，ke，kp，kd分別為電機轉矩系數、電機反電勢系數、比例增益、微分系數；R為電機電阻；d為前輪拖距；δ，β，ωr分別為汽車前輪轉角、質心側偏角、橫擺角速度；Kf，Kr分別為前、后輪側偏剛度；a，b為汽車質心至前、后軸的水平距離；Jz，m，v分別為汽車繞質心的轉動慣量、整車質量、車速。根據系統的速度匹配關系有

     資料來源：博思數據研究中心整理

    EPS系統及整車的仿真模型 
    根據駕駛員模型和EPS系統及整車仿真模型可得到人-車閉環系統的仿真模型。 
    2、基于遺傳算法的系統參數優化 
    2.1遺傳算法 
    遺傳算法的基本步驟是：①把待優化的參數看作染色體，并對其進行編碼，編碼形式一般采用二進制編碼；②隨機產生n個個體，作為初始種群，計算種群中各個個體的適應度；③根據各個個體適應度的大小，來選擇下一代種群，適應度大的個體被選中的概率大；④對種群中的個體進行交叉、變異操作；⑤經過選擇、交叉、變異操作后生成下一代種群；⑥循環②至⑤步，直至滿足算法終止條件。本文中選擇策略采用輪盤賭選擇，交叉操作采用單點交叉，變異操作采用自適應變異，終止條件為最大進化代數。 
    2.2目標函數的確定 
    汽車操縱穩定性是影響汽車主動安全性的重要因素之一。下面采用吉林大學郭孔輝教授提出的總方差評價方法，從提高汽車操縱穩定性的角度出發，使目標函數達到最小，來優化系統的各部分結構參數。

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    式中，Ja為轉向盤角速度總方差，表示駕駛員的忙碌程度；Jb為整車質心側偏角速度總方差，該值較大會使汽車產生側滑；Jt為駕駛員轉向盤操縱力矩總方差，表示駕駛員操縱轉向盤的沉重程度，轉向盤力矩過大，駕駛員難以轉向，轉向盤力矩過小，會喪失路感；Jay為側向加速度總方差，表示行車過程中側向加速度的相對大小，關系到是否翻車； 為轉向盤角速度； 是轉向盤角速度的標準門檻值； 為質心側偏角速度； 是質心側偏角速度標準門檻值； 是轉向盤力矩標準門檻值； 為側向加速度； 是側向加速度的標準門檻值；ω1，ω2ω3，ω4為各總方差加權系數，表示對J的影響系數，通常取相同值。 
    2.3確定設計變量 
    選擇電機轉動慣量Jm，扭矩傳感器剛度ks，減速機構減速比N，比例增益kp，微分系數kd等為設計變量。

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    3、優化與仿真結果分析 
    利用MATLAB7.2的遺傳算法工具箱對電動助力轉向系統進行匹配優化，首先編制M文件，利用M文件運行遺傳算法；遺傳算法運行過程中通過利用sim命令調用人-車系統仿真模型，仿真結果再傳遞回遺傳算法，如此循環，直到算法終止。

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    遺傳算法優化原理

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    根據優化前后的設計變量，進行車輛系統仿真分析。由下圖可以看出，側向速度階躍輸入時，優化后側偏角速度達到穩定的時間比優化前有所減少，峰值降低，汽車操縱穩定性得到提高。根據轉向路感為從負載到轉向盤手力的傳遞特性。由轉向路感變化曲線可以看出，優化前轉向盤操縱力矩出現明顯抖動，這種情況駕駛員操縱強度大，容易出現操縱疲勞；優化后轉向盤操縱力矩的抖動得到很好的抑制，達到穩定的時間也明顯減少，駕駛員操縱輕便。

    資料來源：博思數據研究中心整理

    資料來源：博思數據研究中心整理 

    4、開發EPS系統需要對整個系統進行合理的匹配，使系統性能達到最優。上述論述建立了人--車閉環系統仿真模型，利用遺傳算法多目標優化和全局尋優的能力，對電動助力轉向系統進行了匹配優化，并利用優化后的結構參數進行系統仿真，從仿真結果看出，系統性能得到一定程度的提高，從而為EPS系統的匹配設計提供參考。

第二節 ECU控制器裝配試驗工藝 56
第三節 電動機 58
一、直流電動機 58
二、伺服電動機 59
三、力矩電動機 60
四、開關磁阻（SR）電動機 62
五、交流電動機 63
第四節 電動助力轉向系統管柱 63
第五節 電動助力轉向系統齒輪齒條 69
一、齒輪助力式 69
二、齒條助力式 69
第六節 EPS制造成本分析 70

第四章 中國汽車EPS安裝量統計 73
第一節 中國汽車產量、銷量綜述 73 

    2013年，我國汽車市場呈現平穩增長態勢，產銷量月月超過130萬輛，平均每月產銷突破180萬輛，全年累計產銷超過2100萬輛。 
    據中國汽車工業協會統計，我國全年累計生產汽車2211.68萬輛，同比增長14.76％，銷售汽車2198.41萬輛，同比增長13.87％，產銷同比增長率較2012年分別提高了10.2和9.6個百分點。其中，乘用車產銷1808.52萬輛和1792.89萬輛，同比分別增長16.50%和15.71%，產銷同比增長率較2012年分別提高了9.52和8.84個百分點；商用車產銷403.16萬輛和405.52萬輛，同比分別增長7.56%和6.40%，同比較2012年分別提高12.25和12.30個百分點。 
    2013年12月，全國汽車產銷分別為213.79和213.42萬輛，同比分別增長19.78%和17.92%。其中乘用車產量178.22萬輛，同比增長23.57%，銷量177.69萬輛，同比增長21.47%；商用車產銷分別為35.57萬輛和35.72萬輛，同比分別增長3.83%和2.95%。 
    2013年1-4季度，我國汽車銷量同比增長分別為13.11%、11.40%、14.24%和17.36％。

2009-2013年汽車產銷量數據統計（單位：萬輛）

    本研究報告數據主要采用國家統計數據，海關總署，問卷調查數據，商務部采集數據等數據庫。其中宏觀經濟數據主要來自國家統計局，部分行業統計數據主要來自 國家統計局及市場調研數據，企業數據主要來自于國統計局規模企業統計數據庫及證券交易所等，價格數據主要來自于各類市場監測數據庫。