1. 核心观点:线控制动技术路径迭代,国产厂商有望换道超 车提升市占率
线控制动有 EHB One-box、EHB Two-box、EMB 三种技术路径,当前 One-box 为主流选择。EHB(Electric Hydraulic Brake,液压式线控制动)使用电动机代替 真空助力器驱动液压泵实现电子液压制动,其中 Two-Box 方案采用分体式设计, 将电子助力器 eBooster 与 ESC 系统独立布置;One-box 方案将电子助力器与 ESC 集成至单一模块。EHB One-box 方案凭借体积小、成本低的优势成为当前线控制 动的主流选择。EMB(Electric Mechanical Brake,机械式线控制动)则取消了液压 结构,通过电机直接驱动制动卡钳,是真正意义上的全线控制动系统。 EMB 具备显著性能优势,契合智能驾驶发展趋势,正从技术研发走向量产。EMB 具备响应速度快、控制精度高的显著性能优势,能大幅提高主动安全能力,契合 智能驾驶发展趋势。与此同时,EMB 对电机耐高温、散热与电磁干扰等问题提出 了更高要求,并且也需要额外设计安全冗余,在过去几年处于技术研发阶段。目 前 EMB 技术不断迭代,电机性能进步与冗余方案的推出已使 EMB 技术接近量产 条件,但暂时仍缺少正式的法规支撑。2024 年 9 月工信部发布《GB21670 乘用车 制动系统技术要求及试验方法》二次征求意见稿,首次新增 EMB 相关技术要求, 实现法规层面的重大进展。随着技术迭代与法规进展,EMB 正从研发阶段逐渐走 向量产。 国内外厂商 EMB 研发进度相近,国产厂商有望在技术路径迭代中实现换道超车, 线控制动行业国产化率有望提升。当前线控制动市场中,国外巨头博世等仍占据 主导地位,国产厂商在 EHB 领域竞争难度较大。在 EMB 领域,国内外厂商的研 发进度差距较小,且国产厂商能够绕过海外玩家占据优势的液压控制领域。伯特 利、亚太股份、菲格科技、拿森科技、格陆博科技、利氪科技、京西智行、千顾 科技、谋行科技、华申瑞利、坐标系、炯熠电子等国产厂商纷纷布局 EMB 研发, 线控制动行业有望在 EMB 量产的过程中实现国产化率提升。
2. 线控制动:通过电信号实现制动,智能底盘重要组成部分
2.1. 汽车制动系统是实现车辆控制的核心
汽车制动系统是实现车辆控制的核心组成部分,由制动器和制动动力系统构成。 制动器是车辆制动系统的核心部件,通过摩擦力将车辆的动能转化为热能,从而 实现制动。常见的制动器类型有盘式制动器和鼓式制动器,盘式制动器由于结构 简单、散热效果好,普遍应用于现代汽车中;鼓式制动器则通常用于较小型车辆 或作为辅助制动系统。制动动力系统涵盖机械连杆、液压管路、真空助力器或电 子助力单元,承担驾驶员踏板力传递与制动力放大功能。现代汽车大多使用液压 制动系统,其中刹车液在制动系统内流动,通过液压压力将制动力传递到各个车 轮的制动器上。液压制动系统的优点是操作轻便,响应快速,广泛应用于乘用车; 此外还有气压制动和电子制动系统,其中气压制动多用于重型车辆,因其能够提 供更大的制动力;电子制动系统通过电子信号线控,具有更高的响应速度和智能 化能力。
根据功能和使用场景,制动系统可划分为行车制动、驻车制动、应急制动和辅助 制动四类。行车制动系统是用于正常行驶过程中,减速或停车的主要制动系统, 是最常用的制动系统,需要在各种驾驶条件下提供足够的制动力,以确保车辆能 够平稳、安全地停止或减速。驻车制动系统,也称为停车制动系统,作用是防止 车辆在停放时意外滑动,通常在车辆停车后使用,确保车辆在停车时不因地面倾 斜或其他外力作用而移动。应急制动系统主要用于突发情况,如遇到突然障碍物 或急需停车时,提供最大制动力。辅助制动系统通常用于在特殊情况下提供额外 的制动力,协助主制动系统工作。
2.2. 制动系统经历机械制动、液压制动、线控制动的发展历程
机械制动:最早的制动技术,最初应用于 19 世纪末期的汽车。其工作原理是通过 机械连接(如钢索、杠杆等)将刹车力传递到车轮制动器上。通常,驾驶员通过 转动手柄或踩下踏板来施加制动力。机械制动系统的主要特点是结构简单,制造 成本低,但由于其制动力较为有限,且易于磨损,使用效率不高。 液压制动:通过真空助力器和液压主缸,多级放大制动力。液压制动利用液体的 不可压缩性,将驾驶员踩下制动踏板时施加的力量,通过杠杆作用第一级放大传 递到真空助力器,再经过真空助力器的第二级放大传递到主缸。主缸中的制动液 在压力作用下通过管道流向轮缸,通过压强进行第三级放大,最终通过轮缸内的 活塞推动制动卡钳夹紧刹车盘,实现减速停车。
线控制动:将驾驶员的操控命令转化为电信号来实现制动操作。在线控制动系统 中,传感器实时监测驾驶员踩下制动踏板的力度和速度,转化为电信号传送至电 控单元。电控单元根据接收到的信号,计算出适当的制动力度并控制助力电机的 扭矩。通过机电放大机构驱动,激活制动泵从而实现制动。线控制动系统具有响 应速度快、精确控制制动力、轻量化、能量回收效率高等优点。 线控制动系统通常由传感器、电子控制单元 ECU、电动助力装置、制动泵和执行 结构构成。传感器负责实时监测驾驶员踩下制动踏板的力度和速度,并将这些数 据转化为电子信号,传输给电子控制单元 ECU。ECU 接收到信号后,经过处理计 算出需要的制动力,并通过控制电动助力装置调节制动泵的输出压力。电动助力 装置通过精确控制扭矩和压力,推动制动泵工作,最终将所需的制动力传递到制 动卡钳或轮缸,完成制动过程。执行机构则包括制动卡钳和轮缸,它们通过调节 压力来实现车辆的制动效果。整个系统通过电子信号进行高效、精确的控制,确 保制动性能的稳定性和响应速度。
驻车制动系统的发展则经历了机械驻车制动系统和电子驻车制动系统两大阶段。 最初,机械驻车制动系统广泛应用于汽车中,通常由驾驶员通过手刹或脚踏板来 操作,操作较为费力且空间占用较大,且在长时间使用后,机械部分容易磨损, 影响制动效果。电子驻车制动系统 EPB 通过电控信号和电动驱动装置来实现制动, 驾驶员按下按钮电子系统便自动控制电动马达施加制动力,锁住车轮。电子驻车 制动系统 EPB 技术已经成熟,根据研观天下数据,2022 年 EPB 渗透率超过 80%, 基本已经实现了对传统机械制动的替代。
2.3. 线控制动是智能底盘重要组成部分,满足智能驾驶对安全性的要求
线控制动是智能底盘的重要组成部分,满足对执行层安全性的要求。智能底盘由 制动、转向、悬架组成。其中 X 方向的转向、Z 方向的悬架通过线控化和协同化 设计实现全解耦线控转向、主动预瞄调整悬架阻尼等舒适性功能,而 Y 方向的线 控制动凭借快速响应与精确控制能力,主要满足智能驾驶对执行层安全性的要求。 线控制动凭借快速响应优势,支撑 AEB 等主动安全功能。高阶智能驾驶场景要求 车辆需具备毫秒级动态响应能力,传统液压制动系统因信号传递延迟难以满足实 时性要求,而线控制动通过电信号直接驱动制动执行机构,将响应时间缩短至 150ms 以内,为主动安全功能提供底层保障。以 AEB 为例,当感知系统检测到碰 撞风险时,线控制动系统可快速且精准地分配四轮制动力,同时协同电子稳定控 制 ESC 抑制车身失稳,其控制精度可达 0.1MPa 级液压调节,远超传统制动系统 的机械联动能力。
3. EHB One-box 为当前主流技术路径,EMB 从技术研发走 向量产
3.1. 线控制动有 EHB Two-box、EHB One-box、EMB 三种技术路径
当前,线控制动主要分为电子液压制动(EHB)和电子机械制动(EMB),EHB 又分为 Two-box、One-box,共三种不同技术路线。EHB 通过电动机驱动液压泵, 产生液压压力来控制制动执行器,EMB 则采用电动机直接驱动机械制动器,通过 精确的电控来实现制动效果。EMB 减少了液压系统的复杂性,结构更为简洁,具 备响应速度快、控制精度高的显著性能优势。
线控制动技术沿“电子控制单元 ESC-电子液压线控系统 EHB-电子机械制动系统 EMB“历程发展。传统液压制动系统依赖真空助力器,驾驶员踩下踏板时,通过 真空助力泵放大作用力,推动液压油传递至制动卡钳,夹紧刹车盘实现减速。这 一时期的鼓式、盘式制动技术虽能满足基础需求,但存在明显缺陷:制动响应延 迟高达 300-500 毫秒,制动力分配依赖机械结构精度,且真空助力器必须连接内 燃机获取真空源。随着 20 世纪 70 年代电子技术萌芽,工程师开始探索用电子信 号替代机械传递的可能性。 随着 ABS、ESC 陆续推出,电子控制技术介入制动领域,为线控制动奠定基础。 1978 年,博世推出全球首款量产防抱死制动系统 ABS,标志着电子控制技术首次 介入制动领域。ABS 采用闭环控制逻辑,当轮速传感器检测到车轮有抱死迹象, 会将信号传递给电子控制单元 ECU。ECU 依据内置算法和接收到的信号,计算出 适宜的液压调节值,并向电磁阀发出指令,调节制动系统的液压压力,使车轮在 制动时保持滚动与滑动的平衡,避免抱死。1995 年,博世推出 ESP 电子稳定程序, 又称 ESC,集成了 ABS/TCS 以及解决侧向稳定性问题的 VDC。ESC 整合横向加 速度传感器、转向角传感器与轮速数据,可主动对单个车轮施加制动力以纠正车 身姿态。ESC 基于多传感器融合技术工作,横向加速度传感器监测车辆转弯时的 横向加速度,判断侧滑趋势;转向角传感器测量驾驶员转动方向盘的角度和速度, 解读转向意图;轮速传感器监测每个车轮的转速。当车辆出现转向不足或过度情 况时,ESC 会介入。转向不足时,车辆转弯未达预期角度,有冲出弯道危险,ESC 分析传感器数据后,对内侧后轮施加制动力,产生转向力矩,使车辆回到正常轨 迹。转向过度时,车辆转弯角度过大,有失控侧滑风险,ESC 对外侧前轮施加制 动力,降低转弯速度,纠正行驶方向。
EHB 使用电动机驱动液压泵实现电子液压制动,Two-Box 方案采用分体式设计, 将电子助力器 eBooster 与 ESC 系统独立布置。站在整车液压系统的角度,ESC 和 eBooster 在车上共用一套液压系统,两者协调工作,共用一套制动油壶、制动 主缸和制动管路。eBooster 内的助力电机产生驱动力推动主缸活塞运动,使油壶 中的制动液流入主缸管路并进入 ESC 进液阀,经 ESC 中的调压阀和进液阀流入 4 个轮缸,从而建立起制动力。当 eBooster 不工作时,ESC 也可以独立控制制动液 从主缸流入轮缸,建立基础制动力。智能驾驶场景中,车辆决策层输出的控制信 号发送至 ESC 模块,进行精细化操控。能量回收方面,Two-Box 方案通过 eBooster 与电机控制器协同提升能量回收效率,增加 17%的续航里程。2013 年,博世首次 推出 iBooster 产品采用 Two-Box 方案,即电子助力器与 ESC 分离设计,解决电动 车真空助力缺失问题。
EHB One-box 方案将电子助力器与 ESC 集成至单一模块。One-box 主要由电机 驱动齿轮机构、主缸、电磁阀体及传感器组成,通过电机直接推动主缸活塞生成 液压制动力,取代机械或真空助力结构, ECU 解析踏板信号与车辆动态数据,精 准调节各轮缸压力以实现制动。One-box 方案大幅减少体积与重量,成为高度集 成化、高能效的线控制动解决方案。智能驾驶层面,One-box 方案因高度集成化, 体积大幅缩小,方便接入域控制器,支持更复杂的制动标定;能量回收方面,Onebox 方案制动回收的能力相比 Two-box 方案组合更强,回馈制动减速度高达 0.3- 0.5g。
EMB 取消液压结构实现全线控制动,具备显著性能优势。EMB 系统中所有的液 压结构包括主缸、液压管路、助力装置等全部被取消,通过轮端的执行电机直接 驱动制动卡钳,每个车轮独立控制实现全干式制动。EMB 主要由电子踏板、ECU、 车轮制动三个模块组成,ECU 根据制动踏板传感器信号以及车辆状态信号,驱动 和控制执行电机产生所需的制动力。EMB 具备响应速度快、控制精度高、能量回 收效率高、轻量化的显著性能优势。响应时间可压缩至 100ms 以内,相比于 EHB 提升了 50%以上;控制精度提高至 0.1MPa,且各轮制动力由 ECU 独立调配,能 够实现更加直接精准的控制,更易实现 ABS 等智能驾驶功能;通过取消液压结构 显著减轻重量减轻 30%,并可以分布式布置提高灵活性;EMB 系统消除了液压能 量转换的多重损耗,将制动能量回收效率提升,整车能耗降低。
3.2. EHB One-box 凭借轻量化与低成本优势成为当前主流选择
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