电动势

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2022-01-27

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线控制动:乘风破浪还是一地鸡毛

  1. 比亚迪
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作者:行

导语:先易后难,先用 two-box 把线控制动的坑趟一遍,再来上集成度更高的产品,这或许于己于人于社会,才是最优解!

在过去的 2021 年,线控制动赛道应该算是非常火热的资本盛宴之一,比亚迪、长城、中汽创智、伯特利等车企和传统 tire1 都陆续发布了自己的方案;而随着 ADAS 系统渗透率的提升,线控制动的刚性需求也更进一步推高了线控制动赛道的发展浪潮。

线控制动:历史的必然

这里所谈论的线控制动,是大家所熟知的两大制动系统之一,其中的手刹也就是驻车制动 ---- 电子手刹(EPB),大家应该都非常熟悉了,现在基本是乘用车的标配了;而线控制动,则是更加关键的行车制动系统。

传统真空助力液压制动系统

传统的行车制动系统,在液压制动系统上,绝大多数基本是真空助力器加制动主缸这种结构,就是通过驾驶员自身肌肉量,加上真空助力器的助力,让车辆减速、停车或者短时间停留在坡道上……

有过开车经历的人,很多应该都有切身体会:在失去真空助力之后,刹车非常硬,感觉就是制动踏板完全踩不下去。这是因为,在制动时,推动主缸的力量,一部分是驾驶员施加的,另外还有很大一部分,是由真空助力器提供的。(真空助力器的工作原理:是利用助力器两个气室之间的压力差(两个气室,一个是常规大气压,一个是负压),给驾驶员一个前进方向的助推力)。

常规来说,真空助力器的真空源(负压),来自于传统内燃机的进气歧管压力。随着时代的变迁,涡轮增压结构的车辆越来越多,涡轮增压车辆的结构特点,导致进气歧管负压下降,对真空助力器来说,就意味着失去了稳定可靠的真空源;所以,很多涡轮增压汽车都必须另外增加一套单独的机械或者电子真空系统来给真空助力器提供可靠的真空源。

现在,新能源、电动汽车渗透率越来越高,尤其是电动汽车,完全抛弃了内燃机,如果还是使用真空助力器这种结构的制动系统,就必须再增加一套单独的真空泵、控制系统、气罐、管路等,这样,才能保证可靠的真空供给。

另一方面,ADAS 技术的普及,尤其是高级别自动驾驶车辆,都提出了线控制动的需求;同时,低碳时代,制动能量回收是一个不能避开的课题,传统真空助力制动系统,无法在制动体验和能量回收效率上得到均衡:能量回收效率高了,制动体验简直是噩梦,也不可能满足法规需求。

一句话来说就是:新时代的汽车,线控制动是刚需。

从性能上来说,线控制动系统制动响应快、制动压力上升梯度大(传统制动系统,峰值建压时间一般都在 500ms 以上,而线控制动系统,对应的建压时间一般都在 200ms 左右,甚至可以达到 150ms 以内),智能化程度高,在性能上全面碾压传统制动系统,线控制动可以说是传统真空助力制动系统的掘墓人。

现实:传统大厂已然立在潮头

1996 年,bosch 对其开发的线控制动系统进行了实车试验,后得到广泛应用。trw、conti 等公司也相继开发出了类似的线控制动系统,并于 2000~2002 年前后获得了一系列的专利。

现在,大家每天都在谈论 ADAS,谈论 L1、L2、L2+,L3,严格意义上来说,没有线控制动,L1 的功能将大打折扣。因此,随着 ADAS 系统渗透率的提高,线控制动,将慢慢开始覆盖各个乘用车厂的全系车型,虽然目前不是全系标配,但技术储备已然基本完成。而这新的线控制动系统市场格局,似乎仍然是历史的延续,哪怕动辄需要千万上亿的匹配费用,国内车厂大多依然选择的是 bosch、conti 等传统头部企业。

线控制动的实现方式可谓是八仙过海各显其能,各种方案,精彩纷呈。这其中,bosch 的方案或许最具代表性,也是最为市场认可的。bosch 的两种方案,可以概括为 ibooster 一代、二代为代表的 two-box 方案,和 ipb 为代表的 one-box 方案。

ibooster 代表的 two-box 方案,可以理解为用智能化 - 电动化的 e-booster 代替了传统的真空助力器,智能化的 e-booster 系统,具有电气接口,自身具有能量系统,除了能助力驾驶员完成制动任务,还能独立于驾驶员之外,独立完成全部的行车制动功能(这就是所谓的 brake-by-wire 线控制动)。与此同时,制动主缸下游的 ABS、ESC 等管路可以在结构上与传统制动系统完全一致。

ibooster 一代

Bosch 的 ipb (integrated power brake),功能更加强大,结构更紧凑,一个部件,集成了 booster 和 esp 的全部功能。

小众制动市场明星 brembo,在线控制动上,发布了一个更激进的方案。

brembo bbw

这个系统,四轮都有独立的促动单元,两前轮是液压促动系统,两个后轮是 EMB 系统。

国产化:风口不能疯

实话实说,相比车辆其他部件,国产线控制动系统与国外传统大厂基本算是准同步,可以说是比 bosch 们仅仅慢了半个身位而已。毕竟像 EMS(发动机管理系统)、ABS 等系统,基本是国外都已经成熟、大批量应用了,国内才开始产业起步(到现在,这些系统国产替代也还是羸弱不堪)。而线控制动,全球来说,整车阶段的匹配也才刚刚起量,而国内厂家,现在也有几家已经有了小小的一点市场份额,相比目前已经规模配套的部件而言,线控制动系统真的慢的不多。

但是,有个杞人忧天的想法,就是想劝国内线控制动厂家能耐心一点,不要把步子跨得太大了。

个人愚见,从系统难度来说,单独的 two-box 线控制动(用 e-booster 代替吧),难度系数可能是 1;而 e-booster + abs,也就是一个线控制动系统厂家提供全套的 e-booster 和 ABS,那难度系数应该在 2,或者以上;而 one-box,难度系数应该在 4,或者以上。

为什么这么说呢,主要是因为:一来单纯就线控制动系统而言,作为一个新产品新技术,在大规模验证之前,必然有非常多的坑需要填,貌似国内有几家线控制动公司就已经进坑了。强如 bosch,进坑次数应该在 3+,在东风本田上,就进过坑;二来,不说 ESC 系统,目前多数的线控制动厂家的 ABS 技术恐怕都很难得到 OEM 的认可,如果在这个基础上直接上 one-box,系统控制难度有多大?OEM 接受程度多大?在测试了国内多家 ESC 产品之后,曾经有个 OEM 大厂的制动专家是这么评价国内 ESC 系统的:ESC 装了比没装还离谱!

One-box,相比 two-box 而言,在安全备份上,貌似也有一定的欠缺。从整车层面来说,two-box 的冗余备份可以有 ESC、EPB、制动能量回收(电机反拖制动),而 one-box,当整个 one-box 失效之后,就不会再有最有效的 esc 备份了,这对于处于成长、填坑阶段的线控制动系统来说,可能是一大缺陷。同时,这或许还将是非常大的负增益:当成熟的 esc 在 two-box 上增加安全锁时,生涩的 esc 在 one-box 上或许将增加不少变数,平添无数坑。

从理性的角度来说,one-box 应该更审慎对待,否则,可能因为这个大跃进,一招不慎,社会承担不起 one-box 失效的风险,而国产品牌 OEM 对于线控制动国产替代脆弱的信心,也禁不起折腾。

先易后难,先用 two-box 把线控制动的坑趟一遍,再来上集成度更高的产品,这或许于己于人于社会,才是最优解!

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