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EMB量产渐近,线控制动国产替代加速

01/20 12:25
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线控制动技术剖析与市场洞察

线控制动主要涵盖EHB、EMB和HBBW这三大类别。汽车制动系统主要分为驻车制动和行车制动两大类型。其中,驻车制动的主流方案是集成式EPB。行车制动系统的发展路径,是从纯机械制动、液压制动、电液制动系统,逐步朝着线控制动方向迈进。而线控制动又可细分为液压式线控制动系统(EHB)、机械式线控制动系统(EMB)以及混合式线控制动系统(HBBW)。就EHB而言,按照电子助力器是否集成ABS/ESC系统,还能进一步细化为Two - Box方案和One - Box方案 。

EHB市场:渗透率攀升,规模前景广阔

EHB的市场渗透率正不断提高,预计到2026年,其市场规模将突破180亿元,且One - Box方案将占据主导地位。2021 - 2024年上半年,中国乘用车市场中EHB的前装搭载率分别为15.04%、24.95%、37.68%、45.8%,呈现出加速渗透的态势。而且,新能源汽车的EHB装配率远高于燃油车。在这期间,One - Box方案的占比从20.5%大幅跃升至65.1%。One - Box方案凭借着高集成度、低成本以及高能量回收效率等优势,正逐步取代Two - Box方案,成为EHB的主流选择。在新能源汽车广泛普及(如特斯拉、理想、问界等品牌已实现线控制动全系标配)以及智能驾驶技术不断成熟(L2/L2+级别智能驾驶大规模普及,L3/L4智能驾驶进入试点阶段)的双重驱动下,线控制动市场将迎来快速发展。据预计,2026年EHB市场规模有望达到180.84亿元 。

EHB竞争格局:外资主导,国产替代空间巨大

当前,EHB市场依然由以博世为首的外资企业占据主导地位,但国产替代的空间极为广阔。2024年上半年,博世在国内EHB市场的占有率高达53.68%。不过,在市场占有率排名前十的企业中,有半数为国内供应商,这充分显示出国产替代的巨大潜力。在地缘政治局势以及行业竞争日益激烈的影响下,主机厂对于供应链的安全性和响应速度提出了更高要求,这为国产Tier1供应商提供了加速实现国产替代的契机。Two - box方案的国产替代量产高峰期出现在2018 - 2019年,亚太股份、同驭汽车、拿森科技在2020年底前便已实现量产;而One - Box方案由于集成度更高,研发难度较大,量产时间相对较晚,伯特利在2021年率先实现量产,随后弗迪动力、利氪科技、拿森科技和英创汇智也相继加入量产行列 。

EMB技术:量产在即,发展前景可期

EMB技术正逐步具备上车应用的基础,相关标准法规的落地速度也在加快,2025年将成为其量产元年。EMB系统不包含液压装置,它依靠卡钳上的无刷电机驱动来产生制动力矩。与EHB相比,EMB具有更轻的重量、更高效的能量回收、更快的响应速度以及更低的维护成本等优势,能够很好地顺应整车架构高度集成化、轻量化的发展趋势,满足L3+自动驾驶的需求,更是L5级自动驾驶必不可少的硬件配置。随着电机性能的不断提升以及冗余方案的推出,EMB已逐渐具备量产的技术条件。同时,中欧法规的修订也为EMB的量产奠定了基础(欧标ECE R13 EMB修订版预计于2025年下半年发布,中国《GB21670》二次征求意见稿已发布,拟定于2026年7月实施,技术要求与欧标保持一致)。从2025年起,布雷博、大陆集团等外资企业,以及利氪科技、炯熠电子、伯特利等国内厂商,均计划开启EMB的大规模量产。线控制动技术对于高阶自动驾驶的落地至关重要,目前国内外在EMB领域的进展较为接近,这为国内厂商在底盘技术方面实现超车提供了难得的机遇 。

线控制动供应商核心竞争力解析

线控制动供应商的核心竞争力主要体现在以下三个方面:

其一,规模化生产能力与全面的产品线布局。这不仅能够确保成本效益,保证供货的稳定性与及时性,还能满足整车厂对于系统化、模块化配套的需求;

其二,优质的客户基础与供应链先发优势。由于制动系统的验证过程复杂且耗时较长,同时整车厂更换供应商的成本较高,因此率先进入供应链的企业能够享有先发优势,积累更多的量产经验,这有助于稳固并拓展其市场份额;

其三,强大的研发和产品创新能力。通过前瞻性地布局先进技术,能够确保企业在行业产品升级的过程中始终保持领先地位,驱动企业持续增长 。

汽车制动的两大关键类型:行车制动与驻车制动

汽车制动系统是保障汽车安全行驶的核心技术。汽车制动作为确保车辆安全行驶的关键环节,其核心作用在于使车辆在行驶过程中能够根据实际需求,实现减速或完全停止的操作,这一过程高度依赖汽车制动系统的可靠性与有效性。制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置以及制动器构成。在实施制动操作时,与车身或车架相连的非旋转元件,会与和车轮或传动轴相连的旋转元件之间产生相互摩擦,这种摩擦力能够有效阻止车轮的转动或转动趋势,从而实现制动效果,为车辆的安全行驶提供坚实保障 。

行车制动和驻车制动为汽车制动系统的两大类型。汽车制动系统根据功能的不同分为四种类型。①行车制动:被用来减缓汽车行驶中的速度或使其停止;②驻车制动:用以确保已停止的汽车驻留原地不动;③应急制动:在行车制动失效的情况下,保证汽车仍能实现减速或停车;④辅助制动:在行车过程中降低车速或保持车速稳定,但不能将车辆紧急制停。其中,行车制动和驻车制动为每辆车必备的制动系统。

行车制动从纯机械制动向线控制动发展。行车制动早期是通过人力直接作用于制动器实现机械制动,20 世纪 20 年代液压制动的出现是制动系统发展的重要里程碑。在此之后,制动力源的改进产生了伺服制动系统和动力制动系统。随着制动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定控制系统(ESC)等电子技术的出现,行车制动发展为成熟的电液制动系统。线控制动则是在此基础上进一步深化电气化程度的产物,目前在新能源汽车领域得到了广泛应用,不同于传统制动系统使用刚性连接或液压连接,它允许通过电子信号来控制制动过程。

图2 汽车行车制动系统组成、分类及发展历程

图3 传统制动系统与线控制动系统的区别

驻车制动的发展历程,是从传统机械式制动逐步迈向电子驻车系统(EPB)的过程。在过去,传统机械式驻车系统主要依靠操纵杆、拉绳这类机械结构,通过手动操作来控制轮端制动器,从而实现驻车的目的。然而,电子驻车系统(EPB)凭借其独特优势,正在汽车领域迅速普及。

EPB具备诸多显著优点,如操作省力,能极大减轻驾驶员驻车时的操作负担;反应时间迅速,可快速响应驻车指令;制动距离较短,有效提升了驻车安全性。这些优势使得EPB的普及程度不断提高。据华经产业研究院的数据显示,在2015年以前,EPB主要应用于豪华车型以及少数高端车型。但在2016 - 2020年这段时间,随着技术的不断成熟以及成本的逐步降低,EPB在汽车上的搭载率呈稳步上升态势,到2020年,其搭载率已接近20%-30%。而截至2023年,中国市场上EPB的前装搭载率更是高达90%,这一数据充分体现了EPB在汽车行业的广泛应用。

EPB主要分为拉索式、独立式和集成式这三种类型。其中,拉索式EPB由于保留了大量传统驻车系统的部件,存在效率低下、响应迟缓等明显缺陷,正逐渐被市场所淘汰。集成式EPB相较于独立式EPB,具有独特的设计优势。集成式EPB取消了独立的ECU单元,将驻车功能直接融入ESC模块。这一设计不仅简化了系统的线束布局,减少了零部件数量,还增强了EPB与ESC系统之间的协同工作能力。通过这种方式,有效降低了整体系统的复杂性以及潜在的失效风险。正因如此,集成式EPB凭借其便于驾驶员操作、利于车辆制造商进行布置与设计,以及安全可靠等突出亮点,逐渐在市场上占据主导地位。目前,市场上的典型产品包括博世APB - Mi系列、大陆MK100 IPB系列等,这些产品都是集成式EPB的优秀代表。

图4 机械式驻车制动结构示意图   图5 集成式 EPB 组成示意图

电动化、智能化双轮驱动下,汽车制动技术走向线控

在全球汽车产业格局中,中国新能源汽车产业已稳居领先地位。在新时代汽车 “新四化” 浪潮的推动下,中国多年来在新能源汽车领域持续发力,成果斐然。中汽协发布的数据显示,2023 年中国新能源汽车产量高达 958.7 万辆,销量达到 949.5 万辆,同比分别增长 35.8% 和 37.9%。这一成绩使得中国新能源汽车产销量连续 9 年位居全球首位,且销量连续 4 年保持正增长态势。尤其值得一提的是,在海外市场方面,2023 年中国新能源汽车出口量达到 120.3 万辆,同比增长幅度高达 77.6%,彰显出中国新能源汽车在国际市场上的强劲竞争力。

汽车电动化:新能源市占率逐年提升,三电技术实力强劲

中国汽车产业的电动化进程发展迅猛,呈现出清晰的上升轨迹。2023 年,新能源汽车在国内市场的占有率达到 31.6%,相较于 2022 年,提升了 6 个百分点。这一显著增长不仅标志着新能源汽车在中国市场的快速扩张,更表明其已成为引领全球汽车产业转型的重要推动力量。

电动车核心的三电技术领域,中国同样取得了令人瞩目的成就。在电池技术方面,中国厂商展现出强大的竞争力。根据 SNE Research 的调查数据,2022 年在全球电动车电池市场中,中国厂商的市场占有率超过 60%。其中,宁德时代作为行业领军企业,其市场占有率高达 37%,凸显了中国电池企业在全球市场的重要地位。
在电机与电控技术方面,以比亚迪、蔚来等为代表的国产品牌,坚持正向开发策略,致力于打造坚实的技术壁垒。在电控系统核心零部件 IGBT 领域,国产化进程不断加快。

据集微咨询统计,2022 年中国汽车 IGBT 厂商在国内市场的占有率(以配套车辆口径计算)已提升至 49%。这一成果表明中国在电机与电控技术方面正逐步缩小与国际先进水平的差距,并在部分领域实现了突破。

汽车智能化:L3 上路获政策支持,高阶智驾商业化、规模化落地加速

近年来,中国汽车智能化发展取得了重大进展,尤其是在政策层面的积极推动下,高阶智能驾驶的商业化与规模化落地进程显著加快。2023 年 11 月 17 日,四部委联合发布并实施《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知》。该通知具有里程碑意义,它不仅明确了 L3/L4 级自动驾驶的准入规范,还首次清晰界定了高阶智能驾驶事故中的责任归属问题。这一政策的出台,犹如为智能驾驶产业注入了一剂强心针,在放宽产业限制的同时,有力地促进了 L3/L4 级自动驾驶技术的实际上路应用,并且最大限度地保障了交通参与者的安全。

随着政策的落地实施,2024 年 6 月,我国首批智能网联汽车准入和上路通行试点正式启动。此次试点涵盖了乘用车、客车以及货车三大类产品,这一举措对于推动智能网联汽车的量产应用具有重要意义,同时也将带动相关基础设施的建设与完善。

工信部数据显示,2024 年上半年,中国乘用车 L2 级辅助驾驶及以上等级的新车渗透率达到 55.7%,其中具备领航辅助驾驶(NOA)功能的新车渗透率达到 11%。基于当前的发展态势,预计全年智能网联汽车的渗透率将超过 60%。国家智能网联汽车创新中心预测,到 2025 年,中国 L2/L3 级智能驾驶车辆的市场渗透率将攀升至 50%;到 2030 年,这一比例将进一步提升至 70%,与此同时,L4 级自动驾驶车辆的渗透率有望达到 20%。这一系列数据表明,中国汽车产业的智能化发展正迈入一个全新的阶段,未来前景十分广阔。

线控制动结构精简、响应快、能量回收效率高,应用前景广阔

汽车智能化的快速发展,正有力地推动着底部执行层向线控化方向转变,而线控制动作为其中的关键环节,成为了主要技术难点之一。

汽车智能驾驶系统主要由感知系统、决策系统和执行系统构成,这三大系统分别对应前端感知层、中央决策层和底部执行层。

感知系统主要由激光雷达摄像头毫米波雷达等多种传感器组成。其核心职责是为决策系统全面收集车辆周围的环境信息,这些信息是后续决策与控制的基础。通过这些高精度传感器,车辆能够实时感知周边的路况、障碍物以及其他交通参与者的状态。

决策系统则由计算平台、智驾算法和芯片等部分组成。它依据感知系统传输回来的海量信息,运用复杂而精密的算法进行分析与处理,从而制定出最为适宜的车辆控制策略。这一系统犹如汽车的 “大脑”,负责对各种信息进行综合判断与决策。

执行系统主要包括动力总成、转向制动部件等。它的任务是根据决策系统输出的结果,对车辆执行相应的指令,实现对车辆的精确控制与反馈调节。然而,传统的执行系统在响应速度、结构优化以及能量回收等方面,已难以满足汽车智能驾驶日益增长的严格要求。在此背景下,线控化成为汽车执行系统发展的必然趋势。而线控制动作为执行系统中的关键部分,因其涉及到车辆制动这一安全核心功能,成为了线控化发展中最为关键且最具挑战性的技术环节之一 。

图8 自动驾驶汽车的系统架构示意图

线控制动系统为智能驾驶功能的实现提供了有力支持,相较于传统制动系统,具备三大突出优势。在自动驾驶所面临的复杂场景下,无论是对车速、车距进行纵向的精确调控,还是对车辆转向实施横向的精准把控,制动控制在整个控制流程中都起着不可或缺的关键作用。从L2级别的自适应巡航控制(ACC)、自动紧急制动(AEB)、车道保持辅助(LKA)等智能驾驶辅助功能,到L3级别的高速自动驾驶(HWP)、交通拥堵自动驾驶(TJP)等功能,均需依托线控制动系统方能达成。

与传统制动系统相比,线控制动系统优势体现在以下三个方面:

1.  响应速度更快 :传统制动系统依靠机械结构或液压装置传递制动力,从驾驶员踩下制动踏板的动作,到车轮实际产生制动力,中间存在一定的延迟。而线控制动系统通过电子信号传输指令,能够在瞬间将制动信号传递至制动执行机构,极大程度缩短了制动响应时间。尤其在紧急制动的场景中,这一优势极为关键,能够为车辆争取到宝贵的制动距离,有效降低碰撞事故发生的可能性,或减轻事故的严重程度。

2.  控制精度更高 :线控制动系统借助先进的传感器以及精密的算法,可对制动压力展开精确调节。在各类不同路况以及复杂的驾驶情境下,它能够依据车辆的实时行驶状态,如速度、加速度等信息,精准分配每个车轮所需的制动力,从而实现更为精准的制动控制效果。例如,在车辆弯道制动时,线控制动系统可对内侧和外侧车轮施加不同大小的制动力,确保车辆能够平稳、顺畅地通过弯道,显著提升驾驶过程中的安全性与稳定性。

3.  集成度与能量回收效率更高 :线控制动系统具有高度集成化的特性,能够与车辆的其他电子系统,诸如电子稳定控制系统、自适应巡航系统等,实现深度融合,达成信息共享与协同运作,进而优化车辆的整体性能表现。与此同时,在新能源汽车领域,线控制动系统能够与能量回收系统高效配合。当车辆实施制动操作时,它能够将车辆的动能更为有效地转化为电能并储存起来,大幅提高车辆的能源利用效率,增加车辆的续航里程,这对于增强新能源汽车在市场中的竞争力而言,具有不可忽视的重要意义。

图9 智驾系统车辆纵向控制结构示意图            图10 智驾系统车辆横向控制结构示意图

图11 传统液压制动系统方案       图12 真空助力器结构示意图

表2 部分线控制动产品响应时间

图13 大陆集团 MK C2 线控制动系统

EHB 为现阶段主流,EMB 适配未来高阶智驾

线控制动系统主要涵盖三种类型,分别是液压线控制动系统(EHB)、机械线控制动系统(EMB)以及混合线控制动系统(HBBW)。

EHB 在设计上保留了传统制动系统中的液压管路,以一个综合性的制动模块取代了原本的压力调节系统以及 ABS 模块等。借助这一设计,EHB 能够针对四个轮胎的制动力矩展开单独调控,在当下汽车制动领域发挥着重要作用,是现阶段线控制动的主流方案。

而 EMB 则进行了更为彻底的变革,它完全摒弃了液压机构,直接依靠电机驱动制动器来产生制动力。这种制动方式实现了制动信号从电子指令到机械动作的直接转化,是真正意义上的“线控”制动,代表了制动技术的未来发展方向,尤其适配未来高阶智能驾驶对于制动系统快速响应、精准控制的严苛需求。

HBBW 作为一种融合方案,结合了 EHB 和 EMB 的应用。在主流的布置形式中,车辆前轴采用 EHB 系统,后轴采用 EMB 系统,以此发挥两种制动系统各自的优势。不过,由于其需要兼顾两种不同制动系统的特性,结构相对更为复杂,目前在实际搭载的车型中应用较少。

图14 EHB 结构示意图           图15 EMB 结构示意图

EHB依据电子助力器是否集成ABS/ESC系统,能进一步细化为Two - Box和One - Box这两种方案。

Two - Box方案采用的是分体式设计思路,它将ABS/ESC系统与电子助力器相互独立设置。这种设计带来的显著优势在于拥有冗余系统,也就是说,各个系统之间的故障不会相互传导和影响。举例来讲,若ABS/ESC系统出现异常,电子助力器仍能维持正常工作状态,反之亦然。这无疑极大地提升了整个系统的稳定性,为车辆制动提供了可靠保障,在一些对制动稳定性要求较高的场景中表现出色。

One - Box方案则是凭借其集成化设计大放异彩。在这种方案下,ABS/ESC系统与电子助力器被高度集成在一起。这样的设计使得整体的体积大幅减小,重量也显著降低。体积与重量的优化,又进一步促使整体成本得到有效控制,在大规模生产和应用中具备很强的成本竞争力。然而,One - Box方案也存在一定局限性。由于其本身并未内置冗余系统,如果要满足高阶智能驾驶对于系统可靠性和安全性的严格要求,就需要额外加装相关组件。并且,鉴于其高度集成的特性,一旦系统发生故障,诊断故障根源以及开展维修工作的难度相较于非集成系统会显著增加。维修人员需要对整个集成系统有深入全面的了解,才能准确找出问题所在并进行修复,这对维修技术和工具都提出了更高的要求 。

图16 Two-Box 方案结构示意图       图17 One-Box 方案结构示意图

表 Two-Box 与 One-Box 方案对比

在智能驾驶逐步迈向高阶的进程中,不同阶段对线控制动技术有着特定的需求。在L3/L4阶段,EHB One - Box方案成为主流选择,而在L5阶段,EMB的重要性愈发凸显。

相较于传统液压制动,EHB显著提升了制动效能,并且在控制上更为便捷、可靠。在EHB的细分技术路线中,One - Box方案凭借其高集成度、低成本以及高回馈制动减速度等突出优势,能够更好地契合自动驾驶对制动系统在结构紧凑性与制动高效性方面的严苛要求。例如,其高集成度可有效减少系统占据空间,优化整车布局;低成本则利于降低整车成本,提升市场竞争力;高回馈制动减速度有助于在制动过程中更高效地回收能量,增加车辆续航里程。

再看EMB系统,它在EHB的基础上更进一步,完全取消了液压部件,实现了全面的电控化。这使其具备结构更为简单、制动响应极其迅速、控制精准度极高的特点。同时,该系统顺应了整车架构向域融合升级的发展大势,为未来汽车智能化发展提供了有力支撑。然而,EMB目前仍面临诸多挑战。在技术层面,冗余备份设计与电机性能提升等技术瓶颈亟待突破;在法规方面,相关标准尚不完善;而且相较于EHB,其综合成本较高,对底盘改造幅度较大。这些因素导致短期内,EMB在中国乘用车领域实现大规模量产装车存在较大困难。

在L3/L4级别自动驾驶阶段,带有冗余设计的EHB One - Box方案凭借其成熟的技术与综合优势,成为线控制动系统的主流技术路线。而当自动驾驶发展到L5级别时,由于对制动执行的精准度要求近乎苛刻,EMB凭借其无可比拟的精准控制特性,成为满足这一阶段需求的不二之选 。

表3 EHB 与 EMB 方案优劣势对比

 ESC:芯片国产替代有待突破

ESC 作为一项关键的主动安全技术,在提升驾驶安全性与舒适性方面发挥着核心作用。电子稳定控制系统(ESC)属于辅助车辆控制的主动安全技术范畴,它是在制动防抱死系统(ABS)以及牵引力控制系统(TCS)的基础上进一步拓展而来。

其工作原理是通过电子控制单元(ECU)对车辆的发动机和制动系统进行精准干预。在实际行驶过程中,当车辆遭遇各种复杂路况或紧急情况时,ESC 能够快速做出反应。例如在车辆爬坡时,它可以实现上坡辅助(HAC)功能,帮助驾驶员轻松应对陡坡起步,避免车辆后溜;在车辆下坡时,陡坡缓降(HDC)功能又能发挥作用,自动控制车速,使车辆平稳下坡。通过这些方式,ESC 极大地提升了车辆的侧向稳定性,全方位保障了驾驶过程中的安全性与舒适性。

然而,当前在 ESC 领域,芯片的国产替代仍是亟待突破的关键难题。虽然国内在相关技术研发上持续投入,但在芯片的性能、稳定性以及与整车系统的兼容性等方面,与国际先进水平相比仍存在一定差距,这在一定程度上限制了线控制动产业化的全面推进以及国内汽车产业核心技术自主可控的发展进程 。

图18 ESC 系统工作原理与主流功能

在汽车线控制动系统的架构体系里,ESC(电子稳定控制系统)在不同架构模式下扮演着不同角色,且与其他组件有着独特的协作方式。

当处于Two - Box架构时,ESC常常与eBooster协同运作。当下,最为普遍的Two - Box方案便是“eBooster + ESC”的组合形式。在此种架构下,ESC与电子助力器相互独立存在。其中,eBooster作为主要的执行机构,其性能卓越,能够提供迅速且精准的制动控制。在车辆日常行驶过程中,无论是正常制动需求,还是面对紧急情况时的突发制动要求,eBooster都能够迅速响应,精准调控制动力的大小和施加时机。而ESC则充当着备份系统的关键角色,在eBooster出现异常状况时,它能够及时介入,为车辆提供额外的制动能力,确保车辆仍能有效减速或停止。同时,ESC还肩负着稳定性控制的重任,通过实时监测车辆的行驶状态,如车速、转向角度、车身姿态等信息,运用复杂的算法对车辆的发动机及制动系统进行干预,从而维持车辆的侧向稳定性,防止车辆出现侧滑、甩尾等危险情况。正是由于eBooster与ESC在制动系统中这种互补性与协作性,使得Two - Box方案具备了制动冗余功能,极大地提升了制动系统的可靠性与安全性,为车辆的安全行驶提供了双重保险。

反观One - Box架构,其设计理念则是将ESC的功能深度集成到电子助力器当中。这种集成化的设计具有诸多显著优势。首先,从系统结构层面来看,它极大地简化了整个制动系统的架构。减少了原本ESC与电子助力器之间繁杂的连接线路和独立组件,不仅降低了系统的复杂性,还减少了故障发生的潜在节点,提高了系统的可靠性。其次,经过精心改造后的电子助力器,在集成了ESC功能的基础上,还具备了冗余制动单元(RBU)的功能。这意味着在车辆行驶过程中,当系统的其他部分出现故障时,该电子助力器能够迅速切换至冗余模式,继续为车辆提供可靠的制动保障。例如,当主制动线路出现短路或其他故障时,电子助力器中的冗余制动单元能够立即启动,确保车辆依然能够正常制动,从而有效避免了因制动系统故障而引发的安全事故,为驾乘人员的生命安全提供了坚实的保障 。

图19 eBooster+ESC 制动冗余系统电子电气架构图

目前,ESC 芯片领域仍处于对进口高度依赖的局面,不过本土供应商并未因此却步,正积极探寻国产替代的有效途径。

在汽车制动相关芯片领域,国内供应商在 ABS 和 EPB 的芯片国产化替代工作中已收获显著成果。然而,ESC 产品由于其技术壁垒颇高,尤其是复杂的电磁阀结构以及独特的控制逻辑,对车规级芯片的性能提出了极为严苛的要求。这使得 ESC 产品中的 MCU(微控制单元)高度依赖进口。即便国内 ESC 产品在性能方面已达到与国外同类产品相当的水平,但因芯片进口这一制约因素,国内供应商始终难以达成供应链的完全自主化。

面对这一严峻挑战,本土供应商纷纷加大研发投入,积极探索 ESC 芯片的国产化替代方案。其中,英创汇智成绩斐然,其 ESC/EPBi 产品已成功实现量产,并且该产品在芯片方面实现了全国产化替代,这一突破为国内 ESC 芯片国产化树立了典范。无独有偶,格陆博科技旗下的 GESC 产品也不甘示弱,推出了支持 100% 国产化芯片的方案。这不仅为客户提供了更多选择,也进一步加快了 ESC 芯片国产化的整体进程,为推动我国汽车产业核心技术自主可控贡献了重要力量。

图20 英创汇智 ESC/EPBi 产品       图21 格陆博科技 GESC 产品

EMB:技术与法规加速突破,HBBW 充当过渡方案

EMB虽然代表着线控制动的未来发展方向,但其落地应用目前仍面临诸多限制,亟待在技术与法规层面实现突破。

从技术角度而言,EMB系统的特殊布置位置带来了一系列难题。它通常布置在轮毂中、制动器附近,这使得其对电子电气性能、热管理能力、磁衰退管理以及外界防护的要求极高。例如,在狭小的轮毂空间内,需要保证电子电气元件稳定运行,不受车轮旋转产生的电磁干扰影响;同时,由于制动过程会产生大量热量,必须要有高效的热管理系统来确保EMB系统各部件不会因过热而性能下降。此外,长期使用过程中,电磁元件可能出现磁衰退现象,如何有效管理这一问题,以及为系统提供可靠的外界保护,防止灰尘、水汽等侵入,都需要进一步深入的研发与技术攻关。

在法规方面,我国现行的GB 21670 - 2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》明确规定,当电控传输装置或其电源失效时,制动系统必须仍能实现应急制动。然而,在EMB方案中,踏板与执行器之间完全摒弃了机械连接,这就导致在电控失效的情况下,无法像传统制动系统那样通过人力进行备份制动。因此,目前EMB在应急制动方面尚不满足国内法规要求,这成为其推广应用的一大阻碍。

面对这些挑战,HBBW方案应运而生,它巧妙地在EHB和EMB之间实现了优势互补,成为国内多家企业推进EMB技术产业化的优先选择。当前,行业内广泛探索的是“前湿后干”的HBBW方案。在这一方案中,前轴采用EHB系统,利用其成熟的技术和可靠的性能,主要承担应急制动功能,从而确保车辆在各种情况下都能满足相关法规要求。而后轴则配备EMB系统,充分发挥其稳定性动态控制出色、响应速度快以及制动距离短的优势,为车辆提供更卓越的制动性能。在这样的背景下,伯特利、炯熠电子、利氪科技以及千顾科技等国内领先的供应商,凭借自身的技术实力和创新能力,积极投身于HBBW方案的研发与应用推广中,努力推动EMB技术逐步走向成熟与普及,为我国汽车制动技术的升级换代贡献力量 。

图22 “前湿后干”HBBW 结构示意图

随着技术的不断演进,EMB(电子机械制动系统)正逐步奠定上车应用的基础,与此同时,相关法规的落地进程也在不断加快。

在EMB产业化推进过程中,主要遭遇了三方面的难题。其一,电子系统存在不稳定因素,由此引发的安全问题成为制约EMB发展的关键因素。毕竟汽车制动系统关乎驾乘人员的生命安全,任何电子系统的故障都可能导致严重后果。其二,如何在技术成本与可靠性之间达成平衡,也是一大挑战。提升技术可靠性往往伴随着成本的增加,而过高的成本又会影响EMB在市场上的推广应用。其三,标准化难度较高。由于缺乏统一的国家标准与行业标准,导致研发资源分散,各企业各自为政,这无疑阻碍了EMB的广泛应用。

不过,值得欣喜的是,电机性能的显著进步以及冗余方案的推出,使得EMB技术已近乎达到量产条件。然而,标准缺失这一问题依旧亟待解决。

2024年9月,工信部发布了《GB21670乘用车制动系统技术要求及试验方法》二次征求意见稿,这一举措意义重大,首次在该标准中新增了EMB相关技术要求。预计新版法规将于2026年7月正式发布,其中关于EMB的技术要求将与欧洲标准接轨。这一举措将为EMB国产化提供强有力的政策支持与标准规范,助力国内EMB产业朝着规范化、标准化方向发展。

在国际方面,欧洲ECE R13关于EMB系统的修订版标准草案已编制完成并提交审议,预计将于2025年下半年正式颁布。法规放宽后,北美及欧洲市场预计将率先受益,随后,沿用欧洲标准的东南亚市场也将受到积极影响。

在国内,自动驾驶技术在部分区域已开启示范运营,这为EMB企业积累技术经验创造了有利条件。基于此,国内法规部门或将积极行动,加速出台相关法规,在支持行业发展的同时,对其进行规范引导,推动EMB产业在国内健康、有序地发展。

表4 EMB 相关法规国内外制定情况

EMB有望在商用车领域率先实现搭载,预计到2025年,其搭载率可能超过10%。相较于乘用车,商用车具备独特优势,它拥有更为充裕的安装空间,底盘改装条件也相对简便,这使得EMB技术在商用车上的应用更为成熟。目前,像恒创智行等众多国内厂商,已在商用车平台上完成了EMB的性能测试,并成功实现实际装车应用。因此,EMB技术极有可能率先在商用车领域实现产业化。依据中国汽车工程学会《线控制动技术路线图》征求意见稿的预测,在2025年前,EMB技术有望在商用车领域得到广泛应用,装载率或超10%;而乘用车领域的EMB实车测试预计在同年启动。

线控制动市场:增速可观,国产替代空间广阔,国内制动 Tier 1 有望率先获益

中国乘用车线控制动市场正处于快速成长阶段,预计到2026年,EHB市场规模将突破180亿元。据高工智能汽车研究院数据显示,2021 - 2023年中国乘用车市场(不含进出口)前装标配EHB(含One/Two - Box)的新车交付量分别为306.75万辆、497.39万辆、795.77万辆,前装搭载率依次为15.04%、24.95%、37.68%。此外,盖世汽车数据表明,2024年上半年中国乘用车线控制动渗透率达到45.8%,液压式线控制动呈现加速渗透态势。其中,2023年新能源汽车的EHB装配率超过73%,2024年1 - 2月更是达到80.71%,显著高于同期燃油车的EHB装车率。

综合考虑以下因素:其一,随着新能源汽车渗透率与销量的持续增长,线控制动系统的能量回收功能,能显著提升新能源汽车的续航里程,这使得主机厂有动力将其逐步纳入车辆标配。其二,当前中国乘用车市场正处于L2/L2 +级别智能驾驶技术大规模普及阶段,L3/L4级自动驾驶技术已进入试点应用阶段。随着L3/L4级高阶智驾量产落地日益临近,以One - Box线控制动为主的EHB方案,其市场份额有望大幅增长。

基于上述情况,我们预计2024 - 2026年EHB线控制动的前装渗透率分别达到47.74%、53.32%、60.26%。考虑到One - Box和Two - Box的价格差异,我们分别对二者价格进行预测,以2022 - 2024年每年降价幅度为5%,2024 - 2026年降幅调整为3%来测算。预计到2026年,中国线控制动乘用车EHB前装出货量有望达到1231.69万套,国内EHB市场规模将达到180.84亿元,2022 - 2026年的复合年增长率(CAGR)为16.45%。

图23 中国液压式线控制动(EHB)市场规模及渗透率预测(亿元;%)

竞争格局:外资零部件 Tier1 引领,国产替代步伐加快行车制动系统:EHB 市场外资龙头博世占据主导,国内供应商份额迅速上扬

在行车制动系统的 EHB 领域,博世、大陆集团、采埃孚等海外零部件供应商凭借先发优势,早已完成 EHB 的量产装车工作。其中,博世所提供的 Two - Box 产品(iBooster 系列)以及 One - Box 产品(IPB),至今仍是国产车型的主流之选。然而,尽管国内供应商在这一领域起步相对较晚,但随着自主品牌新能源车型智能化程度的不断提高,以及国产替代趋势的日益凸显,国内一批供应商如弗迪动力、伯特利、利氪科技、菲格科技等正呈现出快速崛起的态势。

据盖世汽车统计数据显示,在 2024 年上半年中国线控制动市场市占率排名前十的供应商中,国内供应商已占据半数席位,其市占率总和达到 32.57%。尽管博世依旧处于领先地位,但其市场份额已降至 53.68%。这一数据变化充分表明,国内供应商在 EHB 市场正逐渐崭露头角,市场竞争格局正悄然发生改变。

EMB 领域:海外与国内供应商积极布局,2025 年有望开启量产潮

在 EMB 方面,布雷博、博世、大陆集团等海外零部件供应商已规划于 2025 年启动 EMB 方案的量产工作。与此同时,采埃孚以及国内的伯特利、长城精工、万安科技、比博斯特、格陆博、拿森等供应商也纷纷积极投身于 EMB 的布局之中。可以预见,随着各方的积极推进,EMB 领域有望在未来迎来新的发展契机,市场竞争也将愈发激烈。国内供应商在这一新兴领域的布局,有望在未来实现技术突破与市场份额的提升,进一步推动国产替代进程。

图24 2022-2024H1 线控制动供应商市场份额变化 图25 2024H1 线控制动供应商市场份额

乘用车制动器:市场集中度较低,国产替代空间广阔

在乘用车领域,所使用的制动器主要分为鼓式和盘式这两种类型,其中盘式制动器占据主流地位。依据高工智能汽车提供的数据,2022年中国市场(不包含进出口部分)乘用车新车交付时,前轮搭载盘式制动器的占比近乎100%,后轮搭载盘式制动器的占比接近90%,其余部分则为传统鼓式制动器

相较于其他被外资Tier 1供应商高度垄断的关键零部件,乘用车制动器市场的集中度相对偏低。以2022年盘式制动器(前轮卡钳)供应商的市场情况为例,前五大供应商的市场集中度(CR5)为66.71%,并且其中任何一家企业的市场占比均未超过20%。

虽然制动器是中国本土底盘系统供应商较早涉足的细分市场之一,但与海外行业巨头相比,本土供应商在市场占有率方面仍存在较大差距。例如,本土供应商中市占率排名前三的弗迪科技、亚太股份、伯特利,它们的市占率总和仅与大陆集团大致相当。

鉴于此,国内供应商正加快在高端制动卡钳市场的布局。他们期望通过技术升级与产品创新,紧紧抓住汽车电动智能化转型的有利时机,实现在这一细分领域的国产替代,逐步提升本土企业在乘用车制动器市场的竞争力与市场份额。

表6 2022 年乘用车盘式制动器(前轮卡钳)供应商市场份额

驻车制动系统:EPB国内渗透率一路高涨,国产化进程强劲有力

据高工智能汽车数据显示,2022年中国市场(不含进出口)乘用车前装标配EPB交付上险数量达1673.58万辆 ,前装搭载率突破80%大关。此外,博研咨询信息表明,2023年中国EPB市场规模攀升至120亿元,其中乘用车领域的应用份额高达85%。观研天下预测,到2025年,中国EPB市场规模有望跃至183亿元,市场渗透率将稳步提升至90%。

从市场份额分布来看,EPB市场的主要参与者囊括博世、大陆集团、采埃孚等外资行业巨头,以及华域汽车、宁波华翔电子等国内厂商。2023年,华域汽车在中国EPB市场斩获20%的份额,仅次于博世(市场份额30%),位列第二。这清晰地表明,国产供应商与海外巨头之间的差距正持续缩小,国产化进程在EPB领域成效显著。

车型推新换代周期缩短,国内供应商响应速度优势凸显

行业竞争的日益激烈,极大地加快了车型的更新换代速度,这也对线控制动供应商的响应速度提出了更为严苛的要求。新能源汽车市场的蓬勃发展,使得品牌之间的竞争愈发白热化。造车新势力不断加快新车型的推出步伐,与此同时,长城、比亚迪等传统自主品牌也大幅缩短了旗下经典车型的更新换代周期,以此维系自身的市场竞争力。

在车型研发过程中,主机厂面临着制动系统开发周期漫长这一棘手难题。这主要是由于制动系统零部件繁多、验证周期冗长,且平台复用性欠佳等原因所致。在此情形下,线控制动系统供应商发挥着举足轻重的作用。它们可通过提供定制化产品以及技术支持等策略,有力协助主机厂降低整车布置难度,减轻零部件安装与管控的工作负担,进而在激烈的市场竞争中赢得有利地位。

国内线控制动供应商在快速响应、服务能力以及性价比方面具备显著的竞争优势。在技术指标方面,当采用最高配置时,国产线控制动产品已然具备与国外同类产品一较高下的实力。此外,国产Tier1供应商依托本土化的自动化生产线和专业服务团队,不仅能够实现成本效益的优化,还能对主机厂的车型需求做出更为迅速的响应。相较于外资供应商,国内供应商通过推行定制化开发策略,能够更为有效地助力主机厂缩短产品开发周期,提供更为及时且优质的配套服务,从而精准契合主机厂加速车型更新换代的实际需求,与当前汽车产业的发展阶段高度适配。

车企寻求自主可控供应链,国产供应商配合度优势显著

在地缘政治环境不断变化的背景下,国内主机厂对供应链自主可控的需求愈发强烈。回顾2020 - 2021年,国际汽车芯片供应短缺问题极为严峻,这对国内汽车产业供应链,尤其是线控制动等关键领域造成了巨大冲击。ECU作为线控制动产品的核心组件,其成本在EHB产品成本中占比约达70%,而主芯片(车规级MCU芯片)主要依赖英飞凌、ST等国外芯片供应商,国产替代进程尚未完成。尽管当下芯片供应状况相较于2021年的短缺情形已有大幅改善,但线控制动产品的自主生产能力以及供应链的稳定性、安全性,依然受到芯片高度依赖进口这一因素的制约。

因此,主机厂正加速推进关键零部件供应链的自主可控建设,以应对地缘政治不确定性带来的挑战,增强供应链的抗风险能力。国内车企普遍积极构建“自研+共研”并重的供应链生态布局,这一布局涵盖了线控制动One - Box与EMB方案。众多国内车企,如比亚迪、长城汽车等,已在线控制动领域展开布局。它们在确保One - Box产品量产能力的同时,还前瞻性地布局了面向未来高阶智驾需求的EMB产品,致力于构建自身的技术壁垒 。

在DCU集成替代ECU的软硬件解耦趋势下,国产Tier1有望凭借软件高配合度实现突破

在传统的零部件供应体系中,Tier 1供应商往往通过为主机厂提供完备的软硬件配套产品,以此获取相对稳定的利润来源。然而,在线控底盘领域,正兴起一股以域控制器(DCU)集成替代传统电子控制单元(ECU)的潮流,旨在实现软硬件解耦。在这种趋势下,主机厂愈发倾向于自主研发软件,而供应商的角色更多地转变为提供制动执行器等硬件组件。

由于线控制动产品的利润核心更侧重于软件算法一端,这一趋势无疑可能对Tier1供应商的利润空间造成挤压。面对如此形势,国产Tier1供应商可凭借自身的技术积累以及地缘优势,通过提供便于二次开发的底层软件,助力或协同主机厂开展制动系统关键功能的上层软件研发工作。这种方式不仅能够帮助主机厂迅速达成软件自研目标,同时也为国产Tier1供应商在软件领域打造自身核心竞争力创造了契机。通过实施这一策略,国产Tier1有望在软硬件解耦的行业趋势下,实现对国外供应商的弯道超车,开辟出属于自己的发展路径。

One - Box产品量产化能力成为现阶段关键竞争要点

线控制动正逐步成为国产电动汽车(EV)的标准配置,其中One - Box方案占据主导地位。从供应层面来看,博世、大陆、伯特利等国内外众多供应商大多已实现One - Box产品的量产。在需求端,特斯拉、理想、问界等品牌更是已在全系产品中标配线控制动。

在供需两端的共同推动下,One - Box方案的市场占有率逐年攀升。我国乘用车线控制动领域中,One - Box方案的占比从2021年的20.5%大幅提升至2024年上半年的65.1%。由此可见,One - Box形式的EHB方案正逐渐稳固其在线控市场的主流地位,成为行业发展的重要方向。

表10 国内外供应商 One-Box 产品及量产时间

本土供应商在制动系统不同技术方案的发展上成果丰硕,Two - Box方案已成熟量产,One - Box方案加速迈向量产,EMB方案也即将开启量产征程。

在Two - Box产品领域,本土供应商展现出强大的技术实力,普遍拥有成熟的Two - Box解决方案。早在2020年底前,亚太股份、同驭汽车、拿森科技便已成功实现Two - Box产品的量产,为市场提供了稳定可靠的产品选择。

One - Box产品因契合未来智能驾驶技术发展趋势,近年来吸引了国内众多企业的研发目光。伯特利凭借技术创新,于2021年率先实现One - Box产品的量产,在行业内树立了标杆。利氪科技、拿森科技、英创汇智紧跟步伐,也在该领域取得突破。同时,亚太股份、同驭汽车、京西集团同样成功研发出One - Box产品,加速了该方案的产业化进程,有望在未来进一步提升市场份额。

而在代表未来制动技术方向的EMB方案上,不仅布雷博、大陆集团等外资零部件供应商已规划在2025年进行大规模生产,国内供应商也积极布局。伯特利、利氪科技、万安科技、比博斯特等企业已宣布量产计划,彰显了进军这一前沿领域的决心。拿森科技、同驭汽车、格陆博等企业也在加快研发节奏,致力于为远期的L5级智能驾驶提供配套支持,推动我国汽车制动技术向更高水平发展。

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