報告出品/作者:信達證券、陸嘉敏、曹子傑
以下為報告原文節選
一、線控化:汽車制動系統發展的必然趨勢
線控化、集成化是汽車制動系統的發展趨勢。汽車制動系統可分為行車制動、駐車制動系統兩大類,行車制動系統的主要作用是令行駛中的汽車降低速度甚至停車,駐車制動系統則用于确保已停駛的汽車駐留原地不動。行車制動系統的發展有液壓制動系統、EHB(two-box)、EHB(one-box)、EMB 四個階段,總的趨勢是逐漸轉向輕量化、智能化、響應快的線控系統,2021 年我國 EHB 的市占率為 8.6%,正在快速普及,EMB 則處于研發階段;駐車制動系統的發展則經曆了機械駐車制動系統,電子駐車制動系統(拉索式、獨立式、集成式)兩大階段,電子駐車制動系統具有省力、反應時間快、制動距離短的特點,普及度逐漸提高,2021 年我國前裝市場 EPB 的市占率為 78.2%。
1.1 行車制動系統
1.1.1 液壓制動系統
液壓制動系統一般由制動踏闆、真空助力器、制動液、制動油管、制動主缸、制動輪缸、車輪制動器(盤式制動器或鼓式制動器)組成,其中真空助力器是液壓制動系統的核心部件。1924 年克萊斯勒的四輪液壓制動器問世,通用和福特分别于 1934 年和 1939 年采用了液壓制動技術,此後經過幾代産品的叠代升級,液壓制動系統逐漸成為主流。液壓制動系統具有響應更快、更準确的特點,并且更容易集成到高級駕駛輔助系統,是乘用車的标配零部件;氣壓制動系統通過高壓空氣産生巨大的制動力,故常用于車身重的貨車、卡車等商用車。
液壓制動系統的本質是通過逐級放大駕駛員踩踏闆的力實現制動。當駕駛員踩踏闆後,力經過杠杆作用的第一級放大傳導至真空助力器;真空助力器通過壓力差第二級放大至制動主缸;主缸的制動液在力的作用下被推入輪缸,通過壓強第三級放大至車輪制動器;車輪制動器在力的作用下推動制動片與随車輪轉動的制動盤發生摩擦,從而達到制動的目的。
真空助力器利用了發動機工作時吸入空氣這一原理,造成助力器一側出現真空,相對于另一側産生壓強差,從而利用壓強差來放大踩踏闆的力。當發動機工作時,其進氣道内的壓力會低于大氣壓力,從而形成一定的真空度,這種壓力差會通過真空管吸入真空助力器前腔的空氣,使得助力器前腔氣壓低于大氣壓力;當踩下制動踏闆時,在推杆的作用下前腔真空閥門關閉,後腔進氣控制閥門打開,後腔充氣至大氣壓,壓力大于前腔形成壓力差,形成對制動主缸推杆向前的推力,推動制動主缸内的液體進入制動管路形成車輪制動力。真空助力器适用于燃油車,但不适用于沒有發動機的電動車。
1.1.2 汽車安全系統
随着汽車制動技術的發展,具備防止車輪抱死、側滑等功能的安全系統誕生。汽車安全系統有防抱死系統(ABS)、牽引力控制系統(TSC)、電子制動力分配系統(EBD)、緊急刹車輔助系統(EBA)、車輛行駛動态控制系統(VDC)等,其中最重要的是 ABS 和 TSC 系統。ABS 系統:汽車在濕滑等摩擦力小的路面制動時,由于摩擦力小,可能出現滑動,導緻轉向失靈、甩尾、跑偏等問題;ABS 系統監控各個車輪的轉速,如果車速與轉速不匹配,ABS 系統微調制動力,防止車輪抱死。TSC 系統:防止車輛在雪地等濕滑路面行駛時驅動輪空轉動,使車輛平穩起步和加速,防止車輛因驅動輪打滑而發生橫移或甩尾;牽引力控制系統檢測四個車輪的速度和方向盤的轉向角,如果檢測到驅動輪和非驅動輪的速度差過大就會減少發動機的供油量和驅動力,從而降低驅動輪的滑轉率。
電子穩定控制系統集成了 ABS 和 TSC 系統,能夠确保車輛行駛的側向穩定性。汽車穩定控制系統簡稱 ESC、EPS,是汽車防抱死制動系統(ABS)和牽引力控制系統(TCS)功能的進一步擴展,并在此基礎上,增加了車輛轉向行駛時橫擺率傳感器、側向加速度傳感器和方向盤轉角傳感器,通過 ECU 控制前後、左右車輪的驅動力和制動力,确保車輛行駛的側向穩定性。
1.1.3 電動化推動汽車制動系統線控化
汽車電動化推動汽車制動系統線控化。線控技術最早起源于飛機的電傳操縱系統,是指由“電線”或者電信号來傳遞控制,取代傳統機械連接裝置的“硬”連接來實現操控的一種技術。線控技術的優勢是響應精準迅速,劣勢是由于大量的電子電氣部件替代了傳統的機械部件,可靠性受到挑戰,需要相對高昂的成本來降低線控系統的故障率,因此傳統的燃油車上并沒有大規模運用線控技術相關産品。由于電動車沒有發動機提供真空源,線控技術可用于能量回收與高級别自動駕駛,因此随着汽車電動化的推進,線控技術也得到快速發展。
電動車使用傳統液壓制動系統需要加裝電動真空泵,産生的噪音影響駕駛體驗。電動汽車的發動機被電機取代,沒有可供助力器使用的真空源,不能産生助力的作用,需要額外加裝真空罐和電動真空泵,從而将助力器内的真空度維持在一定的水平,為汽車行駛提供良好的制動效能、保障行車的安全性。電動真空泵因自身結構以及轉速較高的原因,工作時有較大的噪音,加之電動汽車沒有發動機,整車噪音較小,真空泵噪音更加突顯;此外,真空罐和電動真空泵體積較大,占用底盤空間。
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精選報告來源:虎鲸報告
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