作者 | 磐匠
智能底盘技术 (18)| One-box 线控制动系统在辅助驾驶和自动驾驶中的应用
根据制动执行机构的不同，线控制动系统可以分为液压式线控制动系统（Electro-Hydraulic Brake, EHB）和机械式线控制动系统（Electro-Mechanical Brake, EMB）。其中，EMB 是未来的发展方向，但是当前还存在这很多挑战，尚未量产。EHB 以传统的液压制动系统为基础，用电子器件替代了部分机械部件的功能，是目前的主流的线控制动技术方案。进一步地，根据集成度的不同，EHB 可以分为 Two-box 和 One-box 两种技术方案。
前几期文章对 Two-box 和 One-box 两种技术方案分别做了深入的讨论，本文对两种技术方案的市场表现以及主流的供应商进行梳理，从中也浅窥线控制动的市场发展趋势。
线控制动市场前景：顺应电动化和智能化行业趋势，增长空间广阔
一方面，线控制动产品解决了新能源汽车缺乏真空源的痛点，并且通过电机对车轮实现制动能量回收，提升续航里程。因此线控制动产品在新能源车型中的渗透率高于传统燃油车，线控制动行业将长期受益新能源汽车的销量和渗透率增长。目前全球新能源市场规模越来越大，国内新能源汽车渗透率持续提升，未来增长空间广阔。新能源汽车销量从 2016 年的 50.70 万辆上升到 2022 年的 688. 70 万辆。新能源汽车渗透率从 2016 年的 1.81% 上升至 2022 年的 25.60%，提升率惊人。
另一方面，由于线控制动不依赖制动踏板与助力机构之间的机械连接，可实现底盘与车身之间的解耦，可更好地适配 L3 级别以上智能驾驶的技术方案。线控制动系统作为 「感知 - 决策 - 执行」 环节中执行的核心模块，随着 L3 及以上智能驾驶的渗透率不断提升，线控制动市场规模将获得更大的发展机会。
目前，线控制动尚处于发展早期阶段，总体渗透率还比较低，但是整体呈现上升趋势。根据佐思数据中心统计，2019 年国内乘用车的线控制动装配率在 2.6%，2021 年增长到 8.6%。由于国内电动汽车销量的快速增长，2022 年前五月线控制动装配率已攀升到 13.7%。线控制动随着电动智能化趋势发展，逐渐得到市场广泛认可，将加速渗透。
信达证券基于以下假设对线控制动的国内市场做了预测，预计 2025 年该市场有望达到近 200 亿元。
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预计 2025 年电动汽车销量达 1152 万辆，年复合增速为 34%，燃油车销量随新能源汽车的渗透率提高而下滑，2025 年销量为 1510 万辆；
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2021 年电动车和燃油车的线控制动产品渗透率分别为 30% 和 5%，预计 2025 年分别达到 90% 和 17%，综合渗透率则由 2021 年的 8.6% 提升至 2025 年的 48%；
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预计 2021 年线控制动产品的单套价格为 2000 元，此后随着成本的降低逐渐下探，2025 年单套价格为 1500 元。
线控制动市场格局：EMB 是趋势，但 EHB 是当前主流
行车制动的发展路线经历了 「纯机械制动 - 液压制动 - 电控制动 - 线控制动」 四个阶段。与传统液压制动系统相比，线控制动系统摆脱对真空助力的依赖，并具有响应时间短、体积小、重量轻、可扩展性强等优点。根据制动执行机构的不同，线控制动拥有两条技术路线：
- 液压式线控制动系统（Electro-Hydraulic Brake, EHB）
- 机械式线控制动系统（Electro-Mechanical Brake, EMB）
EMB 用四个由电机驱动的轮端卡钳取代了主缸液压系统，真正实现了 「完全线控」，由于制动执行单元的显著差别，业界称 EHB 为 「湿式（Wet）」 线控制动，EMB 则为 「干式（dry）」 线控。
EMB 系统在保留 EHB 系统的优势的同时，进一步释放了制动系统零部件的布置自由度，于此同时，四个轮端电机和卡钳取代相对复杂的液压系统也简化了整车装配和后期维护的流程和成本。于此同时，EMB 实现完全电子化，可以更好地和汽车其他电控系统整合，更能贴合汽车行业电动智能化趋势。
但是，虽然 EMB 技术相较于 EHB 液压线控技术有很多的优点，但是高度线控化也对 EMB 的可靠性提出了更高的要求，EMB 依然存在不少技术难点需要攻克，比如：
- 纯数据信号传输，一旦出现车辆网络故障如何实现冗余备份以实现法规要求
- 电机 / 控制单元均在轮侧，制动时产生很高温度，关键部位的抗高温和散热性要求很高
- 轮侧制动电机需要较大功率，因此需要 48V 或更高电压来进行驱动
- 大中型乘用车对制动能力要求更高，对电机体积及安装可行性提出了更高要求
- 需要控制芯片和大量传感器支持，需要有效降低成本来进行普及
在这些难点得到攻克以前，EMB 不会实现量产，目前各个企业都处于预研阶段。因此站在 2023 年的时间点，笔者做出以下结论：
EMB 是未来行车线控制动的发展方向，但是 EHB 在未来 5-10 年仍是主流的线控制动方案。
而 EHB 系统根据是否与稳定性控制功能 ABS/VDC 集成而分为 One-box 方案与 Two-box 方案。目前主流的 Two-box 方案为 「eBooster+ ESC」 组合，eBooster 和 ESC 分别实现基础制动功能和稳定性功能。ESC 和 eBooster 在车上共用一套液压系统，相比传统的真空助力器，两者协调工作，能够精准高效地支持驾驶员或智能驾驶系统的制动请求。One-box 方案中驾驶员的踏板力不作用于主缸，踏板感通过模拟器实现，而制动力由伺服电机实现，因此踏板感调节的自由度更大。而且在智能驾驶系统控制的过程中，One-box 在提供制动力的同时不引起制动踏板的动作，实现了真正的解耦。
One-box 与 Two-box 对比：
就目前市场表现来看，当前，线控制动市场应用的主流为 Two-box 技术方案，但是因为自动驾驶落地的进程缓慢，自动驾驶系统的装车辆有限，使得 Two-box 的优势并不明显，One-box 有望成为下一阶段的 EHB 主流技术。根据佐思汽车研究统计，2021 年 One-Box 和 Two-Box 方案市占率分别为 20.5% 和 76.6%，而根据 2022 年前五个月的数据，二者市场占率分别为 34.6% 和 62.8%，可见 One-Box 方案的渗透率不断提升，且在未来几年将维持这一趋势。
线控制动玩家趋势：外企占绝对主导地位，自主品牌有望突围
线控制动仍处于发展初期阶段，海外头部 Tier1 巨头如博世、大陆、采埃等凭借在传统制动领域的技术积淀及先发优势占据着全球绝大数市场份额。目前博世、大陆、采埃孚都实现了 EHB 方案的量产。其中，博世的表现最为亮眼。
博世率先自研布局线控制动，占据领先的市场地位，主要产品为 Two-box 技术路线的 iBooster+ESP 和 One-Box 技术路线的 IPB，其中 iBooster+ESP 产品推出时间最早，目前应用最广，已经为保时捷、上汽大众新能源产品、特斯拉全系、理想 ONE 、领克 01/03 、极氪 001、蔚来全系、小鹏 P7/G3 等车型广泛配套。IPB 产品 2021 年开始进入中国市场，率先配套比亚迪汉，目前以获得大量订单。
据统计，2022 年全球线控制动系统份额有超过半数被博世占据。而在国内市场，凭借可靠的质量与良好的口碑，博世线控制动系统几乎占据垄断地位。
其他几家巨头比如大陆 One-box 方案的 MK C1 线控制动产品目前主要面向欧洲市场，2020 年底逐步开始面向中国市场，市场占有率在逐步提升；采埃孚通过并购天合和威伯科，获取乘用车、商用车线控制动技术，2018 年底其乘用车线控制动产品 IBC 并开始量产，一开始主要面向欧美市场，从 2022 年开始可以明显感到采埃孚正在发力中国市场，势头不容小觑。
另一方面，我们也可以看到自主品牌正在发力，伯特利、弗迪科技 (比亚迪)、同驭科技、英创汇智、拿森电子等企业正在蓄力突围，逐步实现线控制动产品量产。
在当前的特殊机遇下，国内线控制动供应商的市场份额也在逐步提升。国产供应商份额提升的驱动因素主要可概况为以下几点：
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疫情导致的行业 「缺芯」 促使自主主机厂纷纷选择保供能力更强的国产供应商；
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自主主机厂市场份额逐渐提升，从产业链自主可控的角度出发更多选择国产供应商，带动国产供应商市场份额提升；
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国产供应商具备联合开发、响应速度更快的优势。
作为一名底盘工程师，笔者对自主品牌在线控制动市场取得的成绩感到惊喜万分，并对在这一成绩背后默默付出的工程师和企业家表达由衷地祝福。制动关乎安全，希望自主品牌抓住当前难得的市场机遇，继续推出安全可靠的线控制动产品，早日实现对外企的突围。
