市场规模整体维持增长态势,汽车刹车产业链为何赢得资本青睐?

机械狗 2022-07-04

汽车刹车盘刹车片

3035 字丨阅读本文需 8 分钟

我国汽车刹车盘市场规模整体维持增长态势,2021年我国汽车刹车盘OEM市场占比60.2%,AM市场规模占比39.8%。

2017年中国汽车刹车盘市场规模95.11亿元,同比增长6.41%;2018年中国汽车刹车盘市场规模96.43亿元,同比增长1.39%;2019年中国汽车刹车盘市场规模94.09亿元,同比增长-2.43%;2020年中国汽车刹车盘市场规模93.13亿元,同比增长-1.02%;2021年中国汽车刹车盘市场规模96.62亿元,同比增长3.75%。

随着外资企业向中国的生产转移,以及中国本土汽车零部件企业研发能力的不断进步,包括汽车汽车刹车盘在内的零部件企业技术性提高,结合国家新版《外商投资产业指导目录》将鼓励重点由“整车制造”向“关键零部件的制造和研发”的转变,汽车汽车刹车盘行业将迎来一个新的发展契机。

另外“十四五”期间,我国政府也将积极引导地方和社会投资,鼓励企业开发和生产汽车关键零部件、支持汽车零部件骨干企业跨地区兼并和重组,培育具有国际竞争力的关键零部件企业。这些都为我国汽车刹车盘企业今后的发展指明了政策方向。

一、刹车盘是刹车系统核心部件,材料对性能影响较大

汽车制动系统是汽车的关键部件,刹车片与刹车盘组成一对摩擦副,通过刹车片对偶件制动达到制动功能。汽车制动 系统是指为了在技术上保证汽车的安全行驶,提高汽车的平均速度等,而在汽车上安装制动装置专门的制动机构,因 此汽车制动系统是汽车的关键部件之一。

以盘式制动器为例,主要制动装置由制动盘、制动钳、摩擦片、分泵、油管 等部分构成,制动盘是盘式制动器的摩擦偶件,在汽车在行驶过程中,制动盘会跟着轮胎一起转动,通过制动卡钳来 夹住制动盘,起到减速或者停车的作用。

而刹车片是则是安装在制动卡钳内的摩擦片,车主在进行急刹车时,刹车片 就会被挤压到制动盘上,制造出摩擦力,从达到而使车辆减速的目的。刹车制动部件是机动设备与车辆最主要的安全 部件之一,汽车刹车系统的优劣,直接决定着汽车驾乘人员的安全系数,提高安全性能、减少环境污染和噪音污染、 延长使用寿命是刹车材料发展的大趋势。

汽车和高速列车等现代交通工具的刹车材料经历了从石棉材料、半金属材料、粉末冶金材料到碳碳复合材料和碳陶复 合材料的发展。在各类刹车材料中,优良导热性、稳定摩擦系数、耐高温抗冲击、耐磨减磨、质量轻便是制动闸片的 重要发展方向,是抢占未来发展制高点的重点。

碳陶复合刹车材料是 20 世纪 90 年代发展起来的一种以高强度碳纤维 为增强体,以热解碳、碳化硅(SiC)等为基体的多相复合刹车材料,是在碳/碳复合刹车材料的基础上,引入具有优 异抗氧化性能的碳化硅(SiC)陶瓷硬质材料作为基体的一种刹车材料。

既保持了碳/碳复合刹车材料密度低、耐高温 的优点,又克服了碳/碳刹车材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦寿命不足及环境适应性差等缺点,成为新一代刹 车材料,在汽车和高速列车等现代交通工具的刹车制动领域具有广阔的应用前景。

二、刹车片参数:耐热能力、摩擦系数

刹车片的性能指标里两个,耐热能力和摩擦系数。

顾名思义,刹车片的摩擦系数代表着它的摩擦力。对于通过摩擦产生制动力的刹车系统来说,理论上摩擦力越大,刹车力度就会越大。在我们传统的印象中,刹车力度够强,车辆就会停下来得更快,但事实真的和我们想的一样吗?

其实,事实和我们想的还真不太一样。刹车片的摩擦系数高固然是一件好事,更换高摩擦系数的刹车片后,我们能够直观感觉到刹车力度更强。但如果摩擦系数过高,强大的刹车力度可能会瞬间让车轮抱死。

车轮抱死后,车辆强大的惯性会突破轮胎的抓地力极限,导致车胎与地面打滑。如果你的操控本领过硬再加上运气好,可能可以把车救回来,但失控所造成的速度、线路损失将会导致你的赛道圈速降低。如果你在公路上,而且运气没有好破天际,那等待你的可能就是一起严重的交通事故了。

当然,刹车片的摩擦系数也绝对不是越小越好。摩擦系数过小的刹车片,可能会让刹车系统“抱不住”车轮,引发“刹不住”的情况出现,轻则刹车距离变长,重则同样导致事故发生。对多数部件来说,其耐热性能的好坏由制造材料决定,刹车片也不例外。

早期的刹车片采用石棉材料制成,石棉具有极强的耐热性能与极佳的稳定性。但石棉刹车片会产生严重损害呼吸系统甚至致癌的粉尘,所以这种材料早已被淘汰禁用。在现今的刹车片材料中,金属材质(多数采用铁、铜等材质制成)的刹车片同样拥有极佳的耐高温性能。

但金属材质的刹车片往往因其硬度较高,在使用中会造成噪音大、刹车盘磨损过快等等情况的发生。同时,金属刹车片往往比较“脆”,对家用轿车来说,也不是很理想。比较好的解决方案,是通过一些玻璃纤维、碳、橡胶和少量的金属等材质复合而成的复合材质刹车片。

它拥有较好的稳定性与耐热性能,平均最高耐受温度能够达到350℃,而且能够做到低粉尘、低噪音等特性。但其受配方和制造工艺的影响非常大。

二、作为消费者刹车片到底要怎么选?

根据能量守恒定率,车辆向前行驶,就会拥有一定的动能。如果不能消除动能,车子就会一直往前走。那么如何消除动能呢?

我们一般会让刹车片与刹车盘摩擦,使动能转化为热能,再将热能转化到空气中去,从而使能量散发,让车子停下来。看完刹车的原理,我相信你已经注意到了刹车片最重要的两个参数:耐热能力、摩擦系数。

既然刹车是将动能转化为热能,那么刹车片的耐热能力便决定着它能承受的使用强度。理论上,耐热能力越强,刹车片越能适应高强度的刹车使用环境,当然也就越贵。

四、电动化及轻量化趋势下,碳陶刹车片是最优选择

使用碳陶刹车片能够显著提高响应速度,缩短制动距离,是线控制动的最佳执行器件。当驾驶员将车辆的驾驶操控完 全移交给自动驾驶车辆的车载计算机系统后,方向盘、油门和刹车,就都完全由电子信号控制了(之前是通过机械液 压的方式),这就是所谓的“线控执行”。

由于电信号传递快于机械连接,线控可为自动驾驶提供更高级别的安全守护。 如常规制动系统响应时间为 300-500 毫秒,博世 ibooster 的响应时间为 120-150 毫秒,布雷博的线控制动系统响应 时间只有 90 毫秒,线控制动距离相应缩短。

大陆宣称在 30km/h 时启动行人保护时,MK C1 刹车距离能从 6.8 米减 少为 4.1 米。因此使用碳陶刹车能够更显著提升智能汽车制动效率,提高智能驾驶安全性。

轻量化技术是未来汽车的重点发展方向。汽车零部件轻量化已经成为汽车节能减排最直接的解决方法之一。实验证明, 汽车整车重量降低 10%,燃油效率可提高 6%—8%;汽车整车质量每减少 100 公斤,百公里油耗可降低 0.3—0.6 升。

此外,伴随着新能源汽车的迅速普及,电动汽车对于续航里程的要求也更加迫切,在智能化网联化的趋势下,电动车 增配了大量智能化设备,芯片、雷达、高清摄像头以及数据传输的线束等,都给电动车的“体重”增加了不小的负担, 运用轻量化材料可以降低自身车重,在提升电动汽车性能的同时,实现节能减排。

电动化及轻量化趋势下,碳陶盘能够达到减重效果,降低里程焦虑。新能源车与燃油车相比,虽然没有了发动机和变 速箱,但是增加了电池组,重量相对于燃油车更重,因此新能源车减重任重道远,碳陶刹车能有效降低悬挂系统以下 重量,能更好的地适配新能源车,降低里程焦虑。

2021 年 11 月,特斯拉宣布将在 2022 年中期,为旗下最快量产车 Model S Plaid 车型提供碳陶瓷刹车套件,该套装的成本已达 2 万美元,约合人民币 12.78 万元。超高的车速,加上 电车本身较大的质量,普通的制动系统在极限状态下确实难堪重任,所以特斯拉准备给这款车换上尺寸更大的碳陶瓷 刹车盘、锻造的对向六活塞卡钳以及高性能制动片,并且四个轮子均采用碳陶盘,以实现最强的制动效果。

特斯拉表 示:Model S Plaid 碳陶瓷刹车套件专为终极赛道体验而设计,是一个完整的硬件套件,可在高性能驾驶期间提供最 大、可重复的制动力。

减轻悬架系统以下质量事半功倍,碳陶刹车盘为减重关键部件。悬挂系统以下每减轻 1kg,相当于悬挂系统以上减少 5kg 的效果。一对 380mm 尺寸的碳陶盘同比灰铸铁制动盘的重量轻约 20kg,相当于在汽车悬挂系统达到了减重 100kg 的效果。

此外,丰田高端跑车雷克萨斯 RCF 曾通过 CFRP 材料和碳陶制动盘进行多方面减重 70kg,其中 22kg 由 碳陶刹车盘贡献,因此碳陶刹车盘为汽车减重的关键零部件。

文章来源:未来智库,立木信息咨询,汽配跨境扫地僧

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