来源：前沿情报站(qyqbz_2021) 谈及汽车的核心技术，大家关注点基本都在火热的自动驾驶、动力电池上面。而关于怎么让车更快更稳地停下来——制动技术，被人所忽视。 快速成长的新能源车市场背后的问题 前几日，中国汽车工业协会公布了2021年中国汽车工业经济运行情况统计报告。报告显示，2021年，中国汽车产销量数据终于打破了自2018年以来连续三年下降的尴尬局面，实现了正增长。 汽车出口数据也表现出色，年度出口数量首次超过200万，突破了多年来一直徘徊在100万辆左右的水平。 而在这份报告中，新能源汽车的数据尤为出色：全年销量超过350万辆，相比2020年的136万辆，增长了近1.6倍。 这算是一个非常可喜的数据了。 然而，喜悦的同时，我们还是应该保持冷静。在乘用车中，国产品牌市场占有率为44%，不足一半。同时，很多核心技术，以及一些核心零配件当中，我们的国产率更低。 制动系统就是其中之一。 制动系统，就是使运动车辆减速、停止或保持停止状态等功能的装置。刹车、驻动是其最核心的两个目的。 制动系统作为汽车核心零部件，是我国对外开放和市场化程度较高的市场之一。自2005年开放市场以来，博世、德国大陆、采埃孚等国际汽车制动系统巨头纷纷进入国内，凭借深厚的技术积累，基本占据了制动市场的主导地位。 当然，国内的配套生产厂家也在进步。在基础机械制动产品方面，国产自主品牌企业经过多年的发展，在制动性能、质量方面，缩小了与国际品牌的差距，也具备了基础机械制动系统的配套能力。 但总体的差距仍然较大，尤其是在技术创新和品牌影响力方面，国产企业整体上还存在较大差距。我们从制动产业链的核心企业上一看便知。 而随着汽车电动化、智能化的发展，自动驾驶成为大趋势。与此同时，未来的汽车朝着轻量化、机电一体化发展，对制动系统的要求越来越高。行业竞争方式逐渐从价格竞争转向技术竞争、品牌竞争转变。对于国产厂商而言，机遇与挑战并存。 汽车制动：线控控制技术中的问题与机遇 制动技术伴随着汽车工业的发展，大致经过了3个阶段。第一个阶段主要是液压与机械制动。通过真空助力器、液压系统，推动活塞制动块夹制动盘实现制动。随着电气化的发展，电子制动逐渐开始研究、应用。ECU的发明，使得制动系统能够根据车轮的转速自动地计算出最适合的制动力，作用于ABS以及盘式制动器上，实现最佳的制动效果。 到了2010年左右，汽车开始朝着电动化、智能化发展，出于提升制动性能、制动系统轻量化、降低车辆系统复杂度的要求，线控制动成为趋势。在线控系统中，电线替代了部分制动线路和传动机构，从而简化了制动系统的结构，提升了制动性能。 关于线控制动，目前的主流技术方案是EHB电子液压制动系统。其通过电子元件取代真空助力器，可以实现电子线控。这种技术已有成熟可量产的技术方案，是现有技术条件下的主要技术方案。这方面，国外技术较为成熟，国内也有研究。 但EHB的核心仍然是液压制动。由于存在液压元器件，整体的体积还是较大，在响应速度方面，提升空间也比较有限。而液压系统还存在液压油泄露等风险，一旦发生，将导致电子元器件短路失效，对电动车影响很大。 同时，由于自动驾驶驾驶的飞速发展，我们在制动灵敏度方面有着更高的要求，另一种线控制动技术——电子机械制动(electronic mechanical braking，EMB)装置应运而生。 EMB制动装置是一种用轮端电机推动减速器，继而推动某种旋转运动变直线运动的机械结构。相比于EHB，其不存在液压系统，而是完全由电子机械结构替代。而具体执行制动的盘式制动器、ABS器件上，由于无需制动液充入挤压产生驱动，而是直接由传感器信号驱动机械开关，在理论上是一种更加完美的制动技术。 EMB具有布置简洁、响应快、效率高等优点，更能满足汽车对安全性、效率等方面的发展需求，是制动技术的发展方向。 在EMB这个方向上，国内外都还在研究阶段，成熟量产难度较大。虽然我们整体上仍然落后于欧美日国家，但并不是没有“弯道超车”的可能。 相比于EHB，EMB去掉了液压系统，采用纯电子线控 机械传动，其响应速度能达到90毫秒，比EHB的响应速度快了1/3，同时由于无制动液，质量更轻、更安全。但是EMB由于用电机驱动力制动，轮毂处的狭小空间限制了电机的大小，使得制动力较小。所以，需要提升电压增大刹车功率。 另外，EHB结构中存在冗余系统，即使液压助力系统故障，用户仍能够紧急制动，只是需要更大的力气。而在EMB中，通信器件除了线路故障问题外，还可能受到太阳黑子等自然条件的影响。如何提升通信系统中每个节点的容错能力是一个问题。 同时，在机械结构中也存在问题。现有的EMB装置中，通常是利用滚珠丝杠结构，来实现旋转运动推进直线运动。滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成，当滚珠丝杠作为主动体时，滚珠在滚道中循环滚动，这时螺母就会随丝杆的转动角度做直线平移运动。因此，EMB装置就可以利用滚珠丝杠上的螺母推动摩擦元件，产生制动力。 在现有的EMB装置中，滚珠丝杠的丝杠直径巨大，并且多滚道，多滚珠，使得EMB装置的体积与重量巨大，难以安装在车辆上。同时，在滚珠丝杠中，滚珠与滚道的接触为点接触，应力大，很容易造成滚珠丝杠的磨损。而且滚珠丝杠是根据电子控制器来控制丝杠回位的，由于每一次丝杠前推的距离是不固定的，需要不断调整电子控制器的指令才能使得丝杠准确回位，这些也将影响EMB装置的可靠性和工作效率。因此，如何获得体积更小、更可靠的EMB装置也是一个行业难题。 从专利中看“弯道超车”的机遇 面对这些问题，往好的方面想的话：这些问题国内外基本是在同一水平线上。相较于发动机、液压等我们较差的领域，在机械结构、电控技术方面，我们追赶上去会更容易些。 但是通过检索国内EMB制动技术的专利，我们发现了一些问题。 在检索结果中，我们一共找到863件相关专利。其中，授权的当前有效专利仅有400件。 另外，通过对专利持有人进行分析，我们发现，国内关于EMB的技术研究大多集中在高校，企业较少。下图是国内EMB领域专利申请人排名，从中我们可以看到，除了比亚迪、奇瑞、南京经纬达、瀚德万安、亚太机电外，前20名中均为高校及外企。 国内的产学研转化与对接的效率，相较于欧美日国家，实在相差太多。想要在EMB技术上弯道超车，更好地将高校的技术与企业的需求对接，或许是一个方法。 在专利中，前沿君还发现一个情况：华为在EMB上正在积极布局。 1月11日，华为数字能源技术有限公司的一件专利《一种制动装置及车辆》获得公开，提出了一种制动装置，利用一种新的螺旋推进机构来代替滚珠丝杠，包括上螺旋滚道、下螺旋滚道以及两者之间的滚动体构成。其中滚动体可以将上螺旋滚道的旋转运动转化为下螺旋滚道的平移运动，从而推动摩擦片挤压摩擦盘，产生制动力。同时，装置包括摩擦片磨损间隙补偿装置，可以补偿因摩擦片磨损引起的制动力下降的问题。根据专利描述，新的结构减少了整个EMB装置体积，同时还降低了应力，提升了制动装置的寿命。 此前大家对华为在汽车领域的关注主要在其自动驾驶技术方面，没想到其在制动技术方面，也在“偷偷”研究。华为在EMB方面的专利共有7条，最早一篇从2020年开始。联系到此前一直传言的华为自主造车的消息，或许也在情理之中了。 有华为这样的汽车技术新势力参与，相信对实现EMB技术的弯道超车是大有益处的。 结语 中国的汽车市场是全球车企希望抢占的焦点。虽然在汽车制造这个赛道上，我们通过新能源车，绕过西方对发动机、传动等领域的技术封锁，但我们的国产率只有44%，而且在像制动这种核心零配件领域等方面，我们仍然受制于人。 对比日本的汽车零配件制造商，我们的汽车产业在产业链深度上仍然有长远的发展空间。希望企业能聚焦于提升自主研发能力，通过技术飞跃实现超越，而不是只抓热点、抓政策，做拼装的活儿。

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