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你有沒有想過,為什么飛機(jī)在幾十年前就敢扔掉機(jī)械備份全面轉(zhuǎn)向電傳飛行控制(Fly-by-Wire)?
這個(gè)在1972年首次開啟測試的技術(shù),現(xiàn)在已成為現(xiàn)代軍民用飛機(jī)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。原因很簡單:電子信號雖然看不見摸不著,但傳輸速度與冗余設(shè)計(jì)的可靠性早已在航空領(lǐng)域被證明比機(jī)械更安全、更可控。
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而現(xiàn)在,這項(xiàng)曾在航空業(yè)引發(fā)革命的技術(shù),正在汽車上復(fù)現(xiàn)——而且來得比大多數(shù)人想象的更徹底。
馬斯克說4月份第一批沒有方向盤、也沒有制動(dòng)踏板的無人駕駛出租車Cybercab就要量產(chǎn),先不論你敢不敢坐,但變革正在悄然發(fā)生:汽車的“剎車”,正在經(jīng)歷從“機(jī)械液壓”到“純電信號”的重大變化,在我看來,顛覆性絲毫不亞于方向盤消失。
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幾天前開啟盲訂的20萬級的星途EX7已經(jīng)把EMB 純機(jī)電線控制動(dòng)(Electro-Mechanical Brake,EMB)量產(chǎn),在我和星途事業(yè)部副總經(jīng)理金新交流的過程中他稱星途EX7為“七邊形戰(zhàn)士”,比過去所講的“六邊形戰(zhàn)士”多出來的那一條長邊,恰好就是EMB線控制動(dòng)。
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這個(gè)不太為消費(fèi)者熟悉的細(xì)分領(lǐng)域,要風(fēng)起云涌了。
01、什么是線控制動(dòng)?
燃油車時(shí)代,汽車的制動(dòng)系統(tǒng)先后歷經(jīng)了純機(jī)械制動(dòng)、液壓制動(dòng)、真空助力液壓制動(dòng)這幾次大的技術(shù)迭代。
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市面上不少車型的真空助力液壓制動(dòng)工作原理是這樣的:你踩下剎車,連接真空助力器,力量放大之后,推動(dòng)剎車油,將壓力傳導(dǎo)到輪子上的剎車卡鉗,夾緊剎車盤,然后車輛停止。
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發(fā)現(xiàn)了吧?
這套系統(tǒng)依賴純物理液壓傳動(dòng)鏈條,原理直觀但結(jié)構(gòu)冗余、響應(yīng)遲緩,難以適配新能源汽車的電智化需求。
于是,電子液壓制動(dòng)來了,它也被稱為是EHB線控制動(dòng)(Electronic Hydraulic Brake)。
EHB工作原理是這樣的:駕駛員踩踏板發(fā)出“電信號”給ECU,ECU指揮電機(jī)通過機(jī)械結(jié)構(gòu)建立液壓產(chǎn)生高壓剎車油,高壓油通過管路推動(dòng)卡鉗活塞夾緊剎車片,最后,車輪減速。
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好處是顯而易見的:反應(yīng)速度更快、剎車距離更短、可進(jìn)行能量回收、體積更小、重量更輕、可調(diào)節(jié)踏板的“腳感”等等。你現(xiàn)在看到新能源車型上五花八門的“駕駛模式”,便與線控制動(dòng)有關(guān)。
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EHB應(yīng)用非常廣泛,可以這么說,它與新能源汽車天然契合,在最近幾年的主流新能源車上幾乎是標(biāo)配。
技術(shù)來源也十分多樣化,我們熟悉的博世、大陸、采埃孚都是主流供應(yīng)商,本土供應(yīng)商已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突圍,例如率先量產(chǎn)One-Box的伯特利主要供應(yīng)奇瑞、長安、吉利等廠商,此外還有長城旗下的菲格智能,比亞迪旗下的弗迪動(dòng)力等等。
02、什么是EMB線控制動(dòng)?
與傳統(tǒng)的真空助力液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比,EHB線控制動(dòng)的確是不小的進(jìn)步。
但問題是,它依然有一個(gè)帶液壓的制動(dòng)環(huán)節(jié),仍然需要依賴剎車油和液壓系統(tǒng),而液壓系統(tǒng)傳動(dòng)需要建壓時(shí)間,考慮到橡膠剎車油管的膨脹這個(gè)延遲可能還會進(jìn)一步加大,假設(shè)這個(gè)延遲是0.3秒的話,按時(shí)速100km/h那就相當(dāng)于多滑行了8.3米,這很可能是人命關(guān)天的8.3米。
于是,EMB線控制動(dòng)(Electro Mechanical Brake)正式登場,它又被稱為:純機(jī)電線控制動(dòng)。EHB和EMB的區(qū)別,我給大家列個(gè)表。
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這一次星途EX7量產(chǎn)的航空級EMB線控制動(dòng)便是下一代線控制動(dòng)技術(shù),請注意,這是“純機(jī)電制動(dòng)”,沒有制動(dòng)液、沒有液壓管路,剎車踏板的電信號直接傳遞給車輪制動(dòng)卡鉗內(nèi)部的獨(dú)立電機(jī),電機(jī)旋轉(zhuǎn)直接推動(dòng)活塞夾緊剎車盤,車就停了。由于全程的能量源都是電能,所以響應(yīng)速度就飛快了。
既然是純線控了,那萬一失效了怎么辦?
答案是我在《一本書讀懂新能源汽車安全》中高頻提到的策略:冗余安全設(shè)計(jì)。
以星途 EX7 的 EMB 系統(tǒng)為例,采用雙電源 + 雙控制器 + 雙通信鏈路三重冗余方案,中央控制器搭載主副雙芯片,主芯片故障時(shí)副芯片可在毫秒級內(nèi)無縫接管;同時(shí)通信鏈路采用 CAN FD 冗余傳輸,避免信號中斷導(dǎo)致制動(dòng)失效。
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從極限實(shí)測來看,即便單個(gè)車輪制動(dòng)執(zhí)行器停止工作,剩余三個(gè)車輪的獨(dú)立制動(dòng)系統(tǒng)可智能分配制動(dòng)力,保證車輛平穩(wěn)剎停,徹底杜絕制動(dòng)跑偏風(fēng)險(xiǎn)。
03、EMB線控制動(dòng)11大優(yōu)勢
既然都說EMB線控制動(dòng)是“七邊形戰(zhàn)士”的長板了,那有什么優(yōu)勢,能解決哪些場景問題呢?
我和不少工程師朋友溝通下來,優(yōu)點(diǎn)還真的挺多的,尤其是在與與轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)懸架等其它線控系統(tǒng)進(jìn)行深度融合層面,結(jié)合我的理解給大家羅列一下。
一是省掉所有的液壓管路和液壓缸,不再使用制動(dòng)液,消除了制動(dòng)液滲漏風(fēng)險(xiǎn),對環(huán)境幾乎無污染。
二是簡化整車底盤布置。EMB徹底取消了制動(dòng)液、液壓管路及真空助力器,釋放了前艙與底盤空間,為整車布置、輕量化及電池布局優(yōu)化提供了更大自由度。
二是制動(dòng)距離縮短。由于沒有了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的冗長決策鏈條,所以EMB響應(yīng)速度更快,有實(shí)測顯示比傳統(tǒng)的EHB快30%,所以百公里制動(dòng)也可以從35-37米左右縮短至33米級。
三是制動(dòng)無明顯噪聲。一般剎車時(shí)會有“吱吱”的摩擦聲,EMB系統(tǒng)用電機(jī)取代了液壓泵,EMB通過電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卡鉗,摒棄了液壓泵工作噪聲,并可實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的夾緊力控制,從根源上降低了制動(dòng)嘯叫(brake squeal)的發(fā)生概率。
四是制動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)向不足。比如,轉(zhuǎn)彎時(shí)車頭被“推出去”,也就是轉(zhuǎn)向不足的場景,EMB會通過四輪制動(dòng)力獨(dú)立控制,給內(nèi)側(cè)車輪按需剎車,主動(dòng)產(chǎn)生繞車輛垂直軸(Z軸)的橫擺力矩,把車穩(wěn)穩(wěn)的控制在彎道中。
五是單輪失效制動(dòng)跑偏補(bǔ)償。EMB每個(gè)車輪的制動(dòng)獨(dú)立控制,某個(gè)車輪剎車壞了,系統(tǒng)會自動(dòng)給其它三個(gè)輪子補(bǔ)上制動(dòng)力,保證車輛直線剎停。
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六是鐘擺式出入庫。這個(gè)針對的是城市路邊狹窄的側(cè)方位,EMB系統(tǒng)可以通過左右車輪制動(dòng)力的控制,讓車輛像鐘擺一樣“晃”進(jìn)、或者“晃”出車位。
七是圓規(guī)掉頭。極窄空間內(nèi),EMB能單獨(dú)鎖止內(nèi)側(cè)車輪,讓另外三個(gè)輪子驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)超小轉(zhuǎn)彎半徑,而且這個(gè)速度更快也更精準(zhǔn)。
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八是智能漂移。EMB可以在毫秒級速度內(nèi)通過制動(dòng)后輪產(chǎn)?側(cè)滑,實(shí)現(xiàn)?輛橫擺的響應(yīng),主動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)向?度維持駕駛員期望的?速度,防止車輛甩尾失控,實(shí)現(xiàn)智能漂移。
九是多形態(tài)的制動(dòng)輸入。由于EMB系統(tǒng)制動(dòng)完全解耦了,所以我們可以通過車輛手動(dòng)開關(guān)、座艙系統(tǒng)、語音等多種人機(jī)交互的形式去發(fā)射制動(dòng)信號,控制車輛制動(dòng),可以避免油門當(dāng)剎車,未來的剎車,甚至不一定需要踩踏板,用語音、方向盤甚至完全交給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)都可以。
十是制動(dòng)系統(tǒng)健康監(jiān)測。因?yàn)镋MB是純電控系統(tǒng),每個(gè)執(zhí)行器都可以回傳數(shù)據(jù),因此可以實(shí)時(shí)監(jiān)測剎車片的狀態(tài),比如摩擦片磨損厚度、制動(dòng)盤溫度、制動(dòng)夾緊力等等,萬一有問題也可以及時(shí)控制。
十一是為高階自動(dòng)駕駛提供“執(zhí)行層”的最后一塊拼圖。L3及以上級別自動(dòng)駕駛要求制動(dòng)系統(tǒng)具備“冗余”與“失效運(yùn)行”能力,即單點(diǎn)失效后系統(tǒng)仍能保持制動(dòng)功能。傳統(tǒng)EHB受限于液壓單元,往往只能做到“失效降級”;而EMB的四輪獨(dú)立控制與全冗余架構(gòu),天然滿足最高等級的功能安全要求(如ISO 26262的ASIL D),是未來完全自動(dòng)駕駛底盤執(zhí)行層的關(guān)鍵基石。
簡單總結(jié)一下,這些優(yōu)勢,主要來自于EMB系統(tǒng)的四輪獨(dú)立控制、毫秒級的響應(yīng)速度、純電信號傳輸、無液壓機(jī)械備份這4個(gè)核心技術(shù)特征,當(dāng)然,上面的還有一些目前還沒有最終量產(chǎn),此外,我想肯定還有一些場景還沒有被發(fā)掘出來,這也恰恰是變革性新技術(shù)上車的魅力所在!
04、何時(shí)能大規(guī)模普及?
2025年5月份,工信部發(fā)布GB21670-2025《乘用車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》,首次將"電力傳輸制動(dòng)系統(tǒng)(ETBS)"納入國家標(biāo)準(zhǔn),并于2026年1月1日正式實(shí)施,這從宏觀層面解決了法規(guī)的問題。
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星途 EX7 成為全球首款量產(chǎn) EMB 純機(jī)電線控制動(dòng)的乘用車型,率先完成技術(shù)落地,勢必帶動(dòng)行業(yè)頭部品牌快速跟進(jìn)布局。
EMB有這么多的好處,是否意味著很快就會大規(guī)模普及呢?
并非如此!
EMB實(shí)際上還面臨多重挑戰(zhàn)。
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首先,冗余安全的市場信任壁壘。
盡管星途EX7打造了全冗余架構(gòu),借助雙電源供電、雙通信鏈路、雙控制芯片以及四輪獨(dú)立執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)了任一單點(diǎn)失效均不影響制動(dòng)功能。但這套系統(tǒng)本質(zhì)上是“電子為主、無機(jī)械備份”的方案,與航空電傳飛控邏輯一致,可靠性需要經(jīng)過大規(guī)模市場驗(yàn)證與長周期數(shù)據(jù)積累,普及過程注定不會一蹴而就。
其次,極端工況耐久性。EMB的執(zhí)行器直接安裝在輪轂上,工作環(huán)境惡劣,極端工況下的耐久性面臨嚴(yán)峻考驗(yàn),這需要大量的測試與驗(yàn)證。
第三就是成本了,尤其是它還沒有大規(guī)模量產(chǎn)上車的時(shí)候。
提到這兒我不由得想起一個(gè)事兒:此前工信部已經(jīng)給隱藏式門把手投下否決票,要求必須進(jìn)行機(jī)械備份。目前取消機(jī)械備份的EMB雖然得到了新國標(biāo)的認(rèn)可,但量產(chǎn)之后同樣面臨監(jiān)管層的壓力。綜合行業(yè)技術(shù)迭代節(jié)奏與驗(yàn)證周期,EMB純機(jī)電線控制動(dòng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及,預(yù)計(jì)仍需 5-7 年時(shí)間。
結(jié)束語
EMB純機(jī)電線控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢是顯而易見的,它所面臨的問題也不容忽視,這一點(diǎn)與自動(dòng)駕駛?cè)绯鲆晦H。
這其實(shí)也是新技術(shù)推廣過程中的常態(tài),只有經(jīng)過千錘百煉的技術(shù),才能真正造福人類社會。
再回到星途EX7 EMB線控制動(dòng)的量產(chǎn),標(biāo)志著汽車制動(dòng)系統(tǒng)正式邁入“去液壓化”的全線控時(shí)代,也為中國品牌在底盤核心零部件領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)"換道超車"提供了樣本。
對新技術(shù)的擔(dān)憂是人之常情,但汽車行業(yè)的進(jìn)步從不是因噎廢食的保守,而是全產(chǎn)業(yè)鏈群策群力、持續(xù)打磨,最終讓前沿科技落地賦能出行,這也是中國汽車產(chǎn)業(yè)向上的核心動(dòng)力!
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