全球线控制动系统份额有超过60%的市场都被博世占据,可以说算是一家独大了,本土企业还有没有搞头?
# 撰文 | 萧洋 编审 | 宇傅
01. 概述
汽车制动分为驻车制动和行车制动。驻车制动主要用于车辆停稳后,在斜坡路面或停车时给传动系统一定的阻力,以稳定车辆并避免不必要的滑行导致安全事故。
传统的机械制动包括制动杆、拉线、制动机构以及回位弹簧。驾驶员通过杠杆原理用较小的拉力将制动杆拉到固定位置,然后通过锁止牙来锁定驻车。
电子驻车制动系统(EPB)是一种新型的制动系统,采用电机控制方式缓慢施加制动力进行停车操作。相比传统制动系统,EPB无需依赖驾驶员的脚或手拉动手刹来完成驻车,而能够实现更加方便快捷的操作。
■ 电子驻车制动系统
02. 行车制动
行车制动系统主要用于行车过程中使汽车停止和减速,行车制动系统经历了从“机械-液压-电子(ABS/ESC)-线控制动”的进化过程。
Ø 机械制动:最原始的制动系统是通过驾驶员操作一组简单的机械装置直接施加作用力于制动器。当车辆质量较小、速度较低时,机械制动能够满足车辆制动的需求。
Ø 液压制动:随着车辆质量的增加,机械制动无法满足基本制动需求,液压制动应运而生。当驾驶员踩下制动踏板时,通过杠杆作用,踏板力量经过第一级放大传递到真空助力器,真空助力器经过第二级放大将制动动力传递到主缸;主缸的制动液被推入轮缸,在压力的作用下产生更大的制动力,推动轮端卡钳加紧刹车盘以阻止其转动,从而实现制动。
■ 制动电机+车身稳定系统
Ø 机电+液压融合:引入了ABS(防抱死制动系统)和ESC(车身稳定系统)等电子元素。
Ø 线控制动:将操纵命令转换成电信号。利用传感器感知驾驶员踩下制动踏板的力度和速度,并将信号处理后传输给电控单元,电控单元控制助力电机产生相应的扭矩,通过机电放大机构的驱动,推动制动泵工作,从而实现电控制动。这种系统具有更快的响应速度和精确的压力控制能力。
03. 辅助制动(ABS/ESP)
ABS全称制动防抱死系统(Antilock Brake System),是一种具备防止车轮抱死功能的刹车装置。ABS系统主要由ABS控制单元、ABS传感器和ABS执行器等组成。
ABS控制单元接收来自ABS传感器的车轮转速信号,根据预设的算法判断车轮是否发生抱死,并向ABS执行器输出控制指令。ABS执行器根据控制单元的指令,对制动器进行增压、保压和减压操作。
■ ABS执行器+ABS传感器
ESP全称车身电子稳定系统(Electronic Stability Program),不同厂家可能有不同的名称,例如博世ESP、丰田VSC、广义ESC等。ESP是一种车辆新型主动安全系统,是对汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展。
在此基础上,ESP还增加了车辆转向行驶时的横摆率传感器、侧向加速度传感器和方向盘转角传感器等。ESP通过车辆的电控单元(ECU)控制前后以及左右车轮的驱动力和制动力,以确保车辆行驶时的侧向稳定性。
■ ESP总成+ESP横摆率传感器
04. EHB(线控制动)
电子液压制动(EHB)由内置踏板位移传感器、踏板感觉模拟器、电机、减速传动机构、制动主缸、壳体和控制器等组件组成。相较于传统的液压制动,EHB利用电子助力器替代了真空助力。
首先,油门踏板传感器将驾驶员的实际操作转换成电信号,并将其传递给电控单元(ECU)。ECU对接收到的指令进行综合计算。如果被判定为正常操作,ECU会再次将信号传递给制动执行器,最终实现制动操作。
■ One-box内部结构爆炸图(亚太股份)
根据是否与ABS/ESC系统集成,电子液压制动(EHB)可分为Two-box和One-box两种形式。
Ø Two-box方案:在该方案中,ESC作为冗余系统存在。即使在助力器完全失效的情况下,ESC模块仍能提供较强的行车制动力。
Ø One-box方案:在该方案中,制动助力与ESC系统共用一套电控单元(ECU)。当One-box系统失去电力时,ESC模块也会失效。
在L3级及以上级别的自动驾驶系统中,One-box系统需要配备专门的冗余制动系统RBU(Redundant Brake Unit,备份制动),用于提供制动的安全备份。
RBU类似于一个简化版的ESC模块,连接在主缸和压力调节模块之间。当One-box系统失效时,RBU内部的电机可以增压,提供助力,并作用于前后四个轮端,实现制动的冗余备份。
■ DPB+ESC方案
Ø DPB+ESC:这是博世最新一代的产品,属于Two-box方案。与其他方案不同的是,DPB的制动踏板解耦,并且DPB集成度更高、体积更小。小米SU7是最早采用DPB+ESC方案量产的车型。
05. EMB(线控制动)
电子机械制动(EMB)是在电子液压制动(EHB)的基础上进一步简化传统制动结构的一种技术。它取消了传统制动系统中的制动主缸和液压管路,将电机直接集成在制动器上方(通常是盘式制动器),并通过传动装置直接驱动制动钳来实现制动功能。
在国内,针对EMB产品的相关标准法规正在进一步明确和规范化,以推动EMB技术的快速应用。
于2024年4月16日至17日,在珠海成功举办了"汽车制动系统团体标准工作会议",这次会议标志着汽车制动系统领域的团体标准化进程迈入了一个全新的阶段。
序号 | EMB优势 | 具体 |
1 | 更优秀的制动性能 | 响应时间更短(80ms VS 150ms); 拖滞力矩为零(没有液压系统的能量 损失) |
2 | 更精简和高效的整机系统 | 去掉液压系统后,可以减少整车装配 体积,降低零部件质量,高度集成化 满足汽车电子电器架构的演化趋势 |
3 | 更优秀的bom成本 | 可以减少1-2个装配工序进行生产环节 的降本;可以集成驻车和行车系统 |
■ EMB的优势
06. 国内线控制动企业
在Two-box方面,国内替代进口电子液压制动(EHB)系统的量产爆发主要集中在2018年至2019年期间。拿森电子和同驭汽车等公司已经在一定程度上替代了外资公司的市场份额。
而对于One-box方案,由于其集成度更高,整体研发技术难度较大,因此量产时间相对较晚。目前国内仅有伯特利和弗迪动力实现了大规模量产,并以较低的价格对博世等外资公司的市场份额进行了一定的抢夺。其他公司则处于相互追逐的状态。
供应商 | 成立时间 | 公司背景 | 线控制动产品 | 量产时间 | 配套情况 |
伯特利 | 2004年 | 奇瑞控股公司 | One-box | 2021年 | 奇瑞、长安、吉利等车企 |
亚太股份 | 1976年 | 老牌制动公司 | One-box | 2024年 | 东风等车企 |
拓普集团 | 1983年 | 平台型公司 | One-box | 2024年 | 红旗、合创、东风纳米等车企 |
同驭汽车 | 2016年 | 同济大学孵化 | Two-box | 2019年 | 哪吒、零跑、合创汽车等车企 |
拿森电子 | 2016年 | 创始人博世、上汽背景 | Two/One | 2018/2023年 | 长安、北汽新能源、江铃福特等车企 |
联创电子 | 2006年 | 上汽控股子公司 | Two-box | 2019年 | 上汽等车企 |
弗迪动力 | 2019年 | 比亚迪全资控股子公司 | One-box | 2021年 | 比亚迪等车企 |
利氪科技 | 2021年 | 北汽、哪吒参股公司 | One-box | 2023年 | 奇瑞等车企 |
■ 国内one-box/two-box玩家情况一览表
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