EMB电子机械制动何时落地

 

EMB不是什么新技术，早在2011年的奥迪Q5就使用了EMB，实际目前电子驻车EPB也是不折不扣的EMB，只不过制动力小一点而已。

汽车制动技术发展里程

图片来源：网络

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目前乘用车领域主要是EHB，商用车领域是EBS，商用车有可能在2027年以后导入EMB。EHB是电液压制动，EBS是电空气压缩制动。EMB最大的优势是无需任何制动液或空气，无需制动管路，也就没有泄露风险。

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2024年3月，欧盟基本完成了R13标准，商用车已经有可能落地了。2025年初已经开始制定乘用车的EMB标准即R13H。2024年4月，华为发布了DriveONE纯电智动（EMB方案），并与江淮汽车在EMB领域展开深度合作。这一方案通过驱动和制动系统的融合控制，旨在大幅缩短刹车距离和高速避障距离，提供更安全、更舒适的驾乘体验。CN202410235108、CN202410391814、CN202410487214、CN202410681141则是华为针对EMB提出的多项专利。

目前乘用车领域还是无法全面使用EMB，必须是EHB与EMB混合使用或者说EMB只能用于后轮，也就是通常所说的前湿后干。

奥迪的EMB

图片来源：奥迪

图片来源：Brembo

知名卡钳大厂Brembo在2022年推出与奥迪EHCB类似的SENSIFY系统，也是前湿后干。

EBS制动系统

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上图是商用车制动系统，空气压缩机是能量来源，我们能看到庞大的气罐，气体可靠性比液压还要略低一点，但压缩气体的制动力比液压要高，商用车的制动力要求更高，因此商用车都是用EBS系统。

欧洲的商用车EMB系统

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这个商用车EMB系统需要添加一个800V系统，一个系统是DC/DC变换，将800伏转换为49伏送给EMB电机，另一个转换24伏送给EMB的ECU。这是中间阶段，还需要压缩气体，不过把空压机改成了电机。

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欧洲人制定的商用车EMB目标，彻底放弃气体管道。

气动制动与EMB制动的对比

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CLEPA的GRVA工作组制定的乘用车EMB系统框架

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EMB卡钳，与EPB最大区别是EMB用行星齿轮来传递电机的转矩，EPB用链带来传递，因为EPB不需要太大的制动力。

EMB原理

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对乘用车四轮EMB来说，最大的难题是磁体的耐温。显然，EMB需要足够的制动力，而EMB只能在轮毂内，严格讲是在卡钳上，这个体积相当小，乘用车中SUV最大轮毂是22英寸，轿车差不多就是20英寸。体积小，又需要高功率，永磁电机是效率最高的，基本可以达到97%，所以EMB只能用永磁无刷直流电机。

根据电磁学原理，电磁转矩可以用以下公式来计算：

T = k * B * I * sin(θ)

其中，T表示电磁转矩，k是一个比例系数，B表示磁场的强度，I表示电流的大小，θ表示磁场和电流之间的夹角。这个公式描述了电磁转矩与磁场、电流之间的关系。电流大小受限于导线线径，有上限。要提高转矩主要就是提高B。

NdFeB钕铁硼的磁性是所有磁性材料中最强的，并且在较小的体积内具有较大的磁能积(B⋅H)max，这也是近年来电动汽车电机得到大规模普及的原因。但工作温度相对较低、易腐蚀的缺点也非常明显。钕铁硼还有一个特点，就是成本低，因为钕、铁、硼都是地壳里常见的元素。

EV用的钕铁硼磁铁四种牌号

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电动汽车用的钕铁硼磁铁只有N、M、H、SH四种牌号。它们的磁性能也是由低到高。N级钕铁硼磁铁的耐温很低，只有80℃。它们仅用于电动车把手。M级钕铁硼磁体可以在100℃以下工作，更广泛地应用于电动汽车电机。H级钕铁硼磁体耐温达到120℃，适合大功率电机。至于SH级的NdFeB磁体，虽其耐温为150℃，但由于价格非常高，现在使用得不多。

钕铁硼的电阻率是(1．44×l0ˉ)Ω·m，具有一定的导电性，会在交变磁场中产生涡流损耗。钕铁硼的导热率为7.7cal／m．h．°C，传热性差。此外受齿槽效应、定子磁场等因素影响，电机气隙中的谐波磁场很复杂。气隙中的谐波磁场以不同的速度相对于转子运动，在转子铁心和鼠笼条中感应电流，从而产生谐波损耗，使转子温度升高。转子温度可能超过120℃。要解决这种问题，最简单是钕铁硼磁体分段，不用一个整块。单钕铁硼通常是烧结或粘结的，一致性很难，均匀的磁场，电机的效率较高。否则就会陷入磁场不均匀→耗电量→加热温度升高→磁钢退磁→耗电量增加温度升高的循环。

在相同磁能积下，磁钢剩磁（Br）与内禀矫顽力成反比关系，内禀矫顽力越高，工作温度上限就越高。为了提高温度上限，通常需要添加镝铽，这两种金属价格都不低，2025年1月10日，氧化铽为590万元/吨，金属铽价格为730万元/吨，氧化镝价格为165.5万元/吨，金属镝价格为219万元/吨。温度上限高了，但磁强度低了。

还有一点，就是EMB的电机在轮毂里，路面的冲击震动不可避免，且只有轮胎没有任何缓冲，工作环境比坐在底盘悬架之上的电机要恶劣很多。钕铁硼是典型的脆性材料，钕铁硼要磁体强度高必须用烧结钕铁硼，烧结钕铁硼比粘结钕铁硼更脆，磁钢的硬度和抗压强度较高，但抗弯强度、抗拉强度和冲击韧性差。这就造成磁钢在加工、充磁和装配过程中容易出现掉角甚至开裂的情况。磁钢在组件及设备中通常需要用卡槽或粘胶方式固定，同时做好减震和缓冲保护。可以添加Cu、Ga等低熔点金属，改善晶界相分布可以增强磁钢韧性。添加Zr、Nb、Ti等高熔点金属，可以在晶界形成沉淀相，细化晶粒的同时可以抑制裂纹延伸，有助于改善强度和韧性；但过量添加高熔点金属，会造成磁材硬度过高，严重影响加工效率。实际生产过程中，磁材的磁性能与力学性能难以兼顾，受成本和性能需求限制，往往需要牺牲其易加工和装配性。

商用车的轮毂足够大，也比乘用车更需要EMB，气制动可靠性不够高，EMB要高的多。预计2026或2027年就有商用车使用EMB制动，乘用车大轮毂的SUV或许在2030年以后能上EMB。轿车则恐怕困难。