來源：前沿情報站(qyqbz_2021)
談及汽車的核心技術，大家關注點基本都在火熱的自動駕駛、動力電池上面。而關於怎麼讓車更快更穩地停下來——制動技術，被人所忽視。
快速成長的新能源車市場背後的問題
前幾日，中國汽車工業協會公佈了2021年中國汽車工業經濟執行情況統計報告。報告顯示，2021年，中國汽車產銷量資料終於打破了自2018年以來連續三年下降的尷尬局面，實現了正增長。
汽車出口資料也表現出色，年度出口數量首次超過200萬，突破了多年來一直徘徊在100萬輛左右的水平。
而在這份報告中，新能源汽車的資料尤為出色：全年銷量超過350萬輛，相比2020年的136萬輛，增長了近1.6倍。
這算是一個非常可喜的資料了。
然而，喜悅的同時，我們還是應該保持冷靜。在乘用車中，國產品牌市場佔有率為44%，不足一半。同時，很多核心技術，以及一些核心零配件當中，我們的國產率更低。
制動系統就是其中之一。
制動系統，就是使運動車輛減速、停止或保持停止狀態等功能的裝置。剎車、駐動是其最核心的兩個目的。
制動系統作為汽車核心零部件，是我國對外開放和市場化程度較高的市場之一。自2005年開放市場以來，博世、德國大陸、採埃孚等國際汽車制動系統巨頭紛紛進入國內，憑藉深厚的技術積累，基本佔據了制動市場的主導地位。
當然，國內的配套生產廠家也在進步。在基礎機械制動產品方面，國產自主品牌企業經過多年的發展，在制動效能、質量方面，縮小了與國際品牌的差距，也具備了基礎機械制動系統的配套能力。
但總體的差距仍然較大，尤其是在技術創新和品牌影響力方面，國產企業整體上還存在較大差距。我們從制動產業鏈的核心企業上一看便知。
而隨著汽車電動化、智慧化的發展，自動駕駛成為大趨勢。與此同時，未來的汽車朝著輕量化、機電一體化發展，對制動系統的要求越來越高。行業競爭方式逐漸從價格競爭轉向技術競爭、品牌競爭轉變。對於國產廠商而言，機遇與挑戰並存。
汽車制動：線控控制技術中的問題與機遇
制動技術伴隨著汽車工業的發展，大致經過了3個階段。第一個階段主要是液壓與機械制動。透過真空助力器、液壓系統，推動活塞制動塊夾制動盤實現制動。隨著電氣化的發展，電子制動逐漸開始研究、應用。ECU的發明，使得制動系統能夠根據車輪的轉速自動地計算出最適合的制動力，作用於ABS以及盤式制動器上，實現最佳的制動效果。
到了2010年左右，汽車開始朝著電動化、智慧化發展，出於提升制動效能、制動系統輕量化、降低車輛系統複雜度的要求，線控制動成為趨勢。線上控系統中，電線替代了部分制動線路和傳動機構，從而簡化了制動系統的結構，提升了制動效能。
關於線控制動，目前的主流技術方案是EHB電子液壓制動系統。其透過電子元件取代真空助力器，可以實現電子線控。這種技術已有成熟可量產的技術方案，是現有技術條件下的主要技術方案。這方面，國外技術較為成熟，國內也有研究。
但EHB的核心仍然是液壓制動。由於存在液壓元器件，整體的體積還是較大，在響應速度方面，提升空間也比較有限。而液壓系統還存在液壓油洩露等風險，一旦發生，將導致電子元器件短路失效，對電動車影響很大。
同時，由於自動駕駛駕駛的飛速發展，我們在制動靈敏度方面有著更高的要求，另一種線控制動技術——電子機械制動(electronic mechanical braking，EMB)裝置應運而生。
EMB制動裝置是一種用輪端電機推動減速器，繼而推動某種旋轉運動變直線運動的機械結構。相比於EHB，其不存在液壓系統，而是完全由電子機械結構替代。而具體執行制動的盤式制動器、ABS器件上，由於無需制動液充入擠壓產生驅動，而是直接由感測器訊號驅動機械開關，在理論上是一種更加完美的制動技術。
EMB具有佈置簡潔、響應快、效率高等優點，更能滿足汽車對安全性、效率等方面的發展需求，是制動技術的發展方向。
在EMB這個方向上，國內外都還在研究階段，成熟量產難度較大。雖然我們整體上仍然落後於歐美日國家，但並不是沒有“彎道超車”的可能。
相比於EHB，EMB去掉了液壓系統，採用純電子線控+機械傳動，其響應速度能達到90毫秒，比EHB的響應速度快了1/3，同時由於無制動液，質量更輕、更安全。但是EMB由於用電機驅動力制動，輪轂處的狹小空間限制了電機的大小，使得制動力較小。所以，需要提升電壓增大剎車功率。
另外，EHB結構中存在冗餘系統，即使液壓助力系統故障，使用者仍能夠緊急制動，只是需要更大的力氣。而在EMB中，通訊器件除了線路故障問題外，還可能受到太陽黑子等自然條件的影響。如何提升通訊系統中每個節點的容錯能力是一個問題。
同時，在機械結構中也存在問題。現有的EMB裝置中，通常是利用滾珠絲槓結構，來實現旋轉運動推進直線運動。滾珠絲槓是工具機械和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。由於具有很小的摩擦阻力，滾珠絲槓被廣泛應用於各種工業裝置和精密儀器。滾珠絲槓由螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成，當滾珠絲槓作為主動體時，滾珠在滾道中迴圈滾動，這時螺母就會隨絲桿的轉動角度做直線平移運動。因此，EMB裝置就可以利用滾珠絲槓上的螺母推動摩擦元件，產生制動力。
在現有的EMB裝置中，滾珠絲槓的絲槓直徑巨大，並且多滾道，多滾珠，使得EMB裝置的體積與重量巨大，難以安裝在車輛上。同時，在滾珠絲槓中，滾珠與滾道的接觸為點接觸，應力大，很容易造成滾珠絲槓的磨損。而且滾珠絲槓是根據電子控制器來控制絲槓回位的，由於每一次絲槓前推的距離是不固定的，需要不斷調整電子控制器的指令才能使得絲槓準確回位，這些也將影響EMB裝置的可靠性和工作效率。因此，如何獲得體積更小、更可靠的EMB裝置也是一個行業難題。
從專利中看“彎道超車”的機遇
面對這些問題，往好的方面想的話：這些問題國內外基本是在同一水平線上。相較於發動機、液壓等我們較差的領域，在機械結構、電控技術方面，我們追趕上去會更容易些。
但是透過檢索國內EMB制動技術的專利，我們發現了一些問題。
在檢索結果中，我們一共找到863件相關專利。其中，授權的當前有效專利僅有400件。
另外，透過對專利持有人進行分析，我們發現，國內關於EMB的技術研究大多集中在高校，企業較少。下圖是國內EMB領域專利申請人排名，從中我們可以看到，除了比亞迪、奇瑞、南京經緯達、瀚德萬安、亞太機電外，前20名中均為高校及外企。
國內的產學研轉化與對接的效率，相較於歐美日國家，實在相差太多。想要在EMB技術上彎道超車，更好地將高校的技術與企業的需求對接，或許是一個方法。
在專利中，前沿君還發現一個情況：華為在EMB上正在積極佈局。
1月11日，華為數字能源技術有限公司的一件專利《一種制動裝置及車輛》獲得公開，提出了一種制動裝置，利用一種新的螺旋推進機構來代替滾珠絲槓，包括上螺旋滾道、下螺旋滾道以及兩者之間的滾動體構成。其中滾動體可以將上螺旋滾道的旋轉運動轉化為下螺旋滾道的平移運動，從而推動摩擦片擠壓摩擦盤，產生制動力。同時，裝置包括摩擦片磨損間隙補償裝置，可以補償因摩擦片磨損引起的制動力下降的問題。根據專利描述，新的結構減少了整個EMB裝置體積，同時還降低了應力，提升了制動裝置的壽命。
此前大家對華為在汽車領域的關注主要在其自動駕駛技術方面，沒想到其在制動技術方面，也在“偷偷”研究。華為在EMB方面的專利共有7條，最早一篇從2020年開始。聯絡到此前一直傳言的華為自主造車的訊息，或許也在情理之中了。
有華為這樣的汽車技術新勢力參與，相信對實現EMB技術的彎道超車是大有益處的。
結語
中國的汽車市場是全球車企希望搶佔的焦點。雖然在汽車製造這個賽道上，我們透過新能源車，繞過西方對發動機、傳動等領域的技術封鎖，但我們的國產率只有44%，而且在像制動這種核心零配件領域等方面，我們仍然受制於人。
對比日本的汽車零配件製造商，我們的汽車產業在產業鏈深度上仍然有長遠的發展空間。希望企業能聚焦於提升自主研發能力，透過技術飛躍實現超越，而不是隻抓熱點、抓政策，做拼裝的活兒。
透過專利看技術。關注前沿情報站(qyqbz_2021)，獲取國內外最新汽車技術情報。
