EMB 對液壓制動的代際突破及智能駕駛適配研究

中圖分類號：U463.521 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）10-0015-03

【Abstract】Electromechanical Braking （EMB）technology is driving a generational shift from hydraulic to brakeby-wire systems.Targetingautonomous driving requirements，this study employs theoretical comparison and empirical analysis to reveal EMB’s triple breakthroughs over hydraulic systems.Structural Reconstruction： Electromechanical direct-drive architecture eliminateshydraulicpipelines，reducingcomponentsby 40% and mass by 24.1% .Performance Leap： Response time ≤ 100ms 30% faster）， control precision ±0.01MPa 0 85% higher），reducing collision kinetic energy by 62% in AEB scenarios.Energy Eficiency Innovation： Enhancing endurance by optimizing drag torque.Localization practices confirm feasibility： xxx company curbs torque attenuation at -40C 6% ）. The new regulation GB 21670—2025， to beimplementedon January lst，2O26，will accelerate industrial substitution.Future eforts must resolveredundancy costschallengestoward integrated \"brake-drive-steer\" smart actuators.

Key Words】EMB； hydraulic brake; generational leap;autonomous driving

0 引言

隨著智能駕駛向 L3+ 級別快速演進，制動系統需滿足毫秒級響應與高精度控制需求。傳統液壓制動依賴機械-液壓傳遞鏈，存在響應延遲 ?300ms 、控制精度低的固有局限，在自動緊急制動（AutonomousEmergency Braking，AEB）等場景中安全邊界不足[1-2]電子機械制動（Electro-MechanicalBrake，EMB）通過取消液壓管路，構建電機直驅卡鉗的機電一體化架構，實現 ≤100ms 響應與等效液壓 ±0.01MPa 控制精度，從根本上重構了制動系統技術邏輯[3]。

1EMB與液壓制動的代際差異理論框架

電子機械制動EMB與傳統液壓制動系統的本質差異，源于二者在能量傳遞路徑和控制邏輯上的根本性重構。本節從系統結構、性能邊界及技術矛盾三個維度展開深度對比，揭示EMB實現代際跨越的內在機制。

1.1 系統結構重構的本質變革

1.1.1 傳統液壓制動系統

傳統液壓制動系統采用機械-液壓能級轉換架構，該架構存在三重固有缺陷[4-5]。1）傳遞效率衰減：液壓油黏溫特性導致 -30^°C 時壓力傳遞延遲 ?0.2s 。2）系統復雜性高：制動液管路總長度達 8～12m ，接口密封點超過20處，泄漏風險概率 ≈1.2×10^-4/h 3）空間侵占嚴重：真空助力器體積通常占發動機艙前圍板的 15%～18% 。

1.1.2 EMB系統

相比之下，EMB系統構建電信號-機械能直驅架構，代際跨越標志體現在以下幾方面。

1）拓撲結構簡化：取消全部液壓單元，零部件數量減少近 40% 。

2）模塊化集成：單輪制動模塊體積降至 0.018m³ （液壓系統 0.032m³ ）。

3）故障隔離強化：各輪獨立控制，單點失效影響范圍縮小 40% 。

1.2面向智能駕駛的性能邊界突破

智能駕駛對制動系統的核心需求可量化為響應時間 T?150ms 、控制精度需求高。傳統液壓系統因物理傳遞極限難以達標，而國產某公司的EMB實測響應時間達 90ms （較液壓系統提升 30% ），夾緊力/質量比達 7386N/kg ，為行業領先水平，說明國產技術發展迅速[]

1.2.1 響應特性代際躍遷

當車輛以 100km/h 行駛時，EMB較液壓系統可縮短制動距離。液壓系統響應包含三個階段延遲，如圖1所示。

圖1EMB多階段響應曲線

1）空載階段（ 0～5ms ）：EMB電信號傳輸延遲，液壓系統閥體啟動延遲。

2）提升階段：EMB斜率 k=1200N/ms （電機扭矩快速建立），液壓系統 k=450N/ms （液壓力累積）。

3）穩定階段：二者均達到3600N目標制動力。

1.2.2 控制精度躍升

EMB通過電機電流閉環控制實現力矩精準調控，精度達 ±0.01MPa ，較液壓系統（ ±0.1MPa ）提升85% 。這使扭矩矢量分配成為可能：當車輛左轉彎時，EMB可對右前輪施加額外 125N?m 制動力，抑制轉向不足。

1.3技術躍遷的矛盾與挑戰

1.3.1 安全冗余悖論

EMB取消機械備份后，需通過三重電子冗余保障功能安全[：雙路獨立供電（主電 + 備份電池）；雙微處理器交叉校驗；踏板異構雙冗余傳感器。但這導致成本增加 40% （以主流方案為例），且需滿足ASILD級認證。例如，國內某公司首創“域控雙冗余 + 踏板異構雙冗余”架構，經400萬次疲勞測試（超行業標準 82% ），可靠性達ASILD級。雖冗余模塊使成本增加近 40% ，但故障率可降低至 1×10^-9/h。

1.3.2 極端環境適應瓶頸

在 -40% 極寒環境下，EMB面臨兩大挑戰。

1）電機扭矩衰減：永磁體磁通密度下降 $$ 輸出扭矩降低 15% 。

2）機械傳動卡滯：潤滑脂黏度劇增 $$ 空載階段 延遲增至 12ms 。

國產方案突破路徑：某公司采用釹鐵硼磁體 + 納米涂層技術，將 -40^°C 扭矩衰減控制在 8% 以內。

2智能駕駛場景下的性能驗證與國產化突破

智能駕駛技術的迭代對制動系統提出了更高維度的性能需求，傳統液壓系統已逼近其物理極限。s本文通過實車場景測試數據驗證EMB的代際優勢，并結合國產技術突破案例，解析產業化落地路徑。

2.1智能駕駛需求驅動的性能驗證

2.1.1AEB 場景制動效能對比

基于C-NCAP2023測試規程，在典型車對車動態追尾場景中（目標車速 50km/h ，本車 80km/h ），兩種制動系統的性能對比如表1所示。

表1AEB場景制動性能對比[8]

表1數據來源于中汽研2023年度AEB測試報告（樣本量 n=120 次／系統）。EMB的核心優勢在于響應延遲壓縮，其電信號傳輸機制允許在感知層識別風險后 5ms 內啟動制動，而液壓系統需等待制動液建立壓力（均值 180ms ）。當本車時速為 100km/h 時，結合動能公式，該差異可使碰撞動能降低 62% 。

2.1.2 拖滯扭矩優化與平臺化能效驗證

國產EMB系統在拖滯扭矩控制和平臺化兼容性上實現代際突破，成為滑板底盤技術的核心支撐，數據對比見表2。

EMB通過電機主動反轉釋放活塞間隙，徹底消除殘余制動力，拖滯扭矩降至 0.1N?m （僅為液壓系統的 3.6% ），顯著降低續航損耗（WLTC工況能耗減少 1.8kW?h/100km ）除拖滯扭矩優化外，EMB在平臺化集成方面亦具備顯著優勢。

表2實測數據對比表

1）無主缸／輪缸設計，取消傳統液壓單元，實現四輪制動模塊標準化。

2）產線變革效益：生產端，免除制動液加注工序，裝線效率提升 22% ；售后端，終身免維護，消除泄漏及進氣風險（故障率降低 90% ）。

2.2 國產化技術破局路徑

某公司通過三重技術創新解決 -40% 工況瓶頸[9]：通過材料改性提升低溫磁性能（-40℃磁通衰減率 ≤7% ），結合機械間隙補償和電流控制策略，將極寒工況扭矩波動控制在 ±8% 以內（2023年黑河試驗場驗證數據，如表3所示）。此外，在 -40% 環境下，電機效率衰減控制在 15% 以內，優于行業平均水平 20% ，與采用釹鐵硼磁體 + 納米涂層技術的國產EMB系統形成對比。

表3國產EMB極寒性能驗證（ -40^°C ）

2.3產業替代窗口期分析

GB21670—2025的發布助力EMB快速產業化，業內[預測新標準會重點強調L3級以上自動駕駛車輛需滿足制動響應延遲 ?120ms （雙冗余模式下），以及控制精度誤差 ?3% 額定值。

預測條款有淘汰傳統液壓系統（響應延遲?300ms ）的趨勢，為EMB創造替代窗口。預計到2030年，中國新能源車EMB滲透率將達 58% 。GB21670—2025《乘用車制動系統技術要求及試驗方法》于2025年5月30日發布（替代2024年舊版），修訂內容中增加了電子機械制動系統（EMB）的大量內容，為EMB產業化掃清障礙，新規于2026年1月1日實施。

3 結束語

EMB憑借機電直驅模式實現了多方面突破：結構上，大幅精簡部件、減輕質量，解決了傳統制動系統的空間占用和泄漏問題；性能上，響應速度與控制精度顯著提升，增強了AEB等場景的安全性；能效上，通過優化制動，提升了車輛續航能力。國產化實踐已證明其可行性，在極端環境適應和成本控制方面取得進展，但目前仍需解決電子冗余成本及超低溫材料性能等瓶頸。

從產業發展而言，EMB憑借結構、響應、集成度等方面的優勢，長期潛力顯著，為國內廠商提供了換道超車的機會。未來，EMB的滲透率將逐步提升，成本優勢有望顯現，最終有望與其他系統集成，支撐高級別自動駕駛。

參考文獻

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（編輯 楊景）