一体式制动系统的历史

免责声明：本文所表达的观点和意见仅代表LSP和IPGATE AG。汉斯-约尔格·费格尔博士的陈述仅代表其个人观点，并不一定代表大陆集团的官方立场或观点。

我们在日常生活中常常依赖科技，却很少停下来思考那些让我们习以为常的便利背后，究竟隐藏着怎样的智慧。从家中的电子设备到汽车中的系统，无数创新正在重塑我们的世界。 你是否曾停下脚步，思考过那些正在研发微小却可能颠覆性的零部件的工程师们？这些部件或许很快就会彻底改变你的驾驶体验。我们很容易忽视那些确保车内一切运转顺畅的复杂工程技术，但这些进步的背后，是一群才华横溢的工程师，他们的奉献精神与独创性正在塑造汽车技术的未来。

创新并非一蹴而就。它源于好奇心、智慧以及不懈的进取精神——即使失败也要不断尝试，直到真正具有突破性的成果出现。正如安东·范·赞滕博士常说的那样：“创新不在于等待完美的时机，而在于识别出一个想法何时可行，并勇往直前将其变为现实，即使其他人还在摸索中。”

虽然大多数人都熟悉汽车发展史上的重大里程碑，比如车轮的发明、内燃机的问世，甚至是电动汽车的出现——顺便问一句，你知道尼古拉·特斯拉早在1887年就为电动机奠定了基础吗？——但有一项鲜为人知却能拯救生命的创新技术，如今已应用于路上每三辆车中的一辆：线控制动One-Box系统。

本文谨献给那些开拓者——IPGATE、LSP和Continental的工程师们——正是他们的创新成果，构成了我们今天所熟知的“单盒式”故障安全线控制动系统（集成制动系统技术、IBS技术、MK C1技术）以及“双盒式”故障容错线控制动系统（X-Boost Technology™）的基础。

LSP Innovative Automotive Systems GmbH 由托马斯博士及其父亲海因茨·莱伯于 1998 年创立，是一家精品工程服务公司，在协助客户高效且经济地将技术解决方案集成到其产品中方面拥有丰富经验。托马斯·莱伯博士于 2005 年创立了 IPGATE AG。 作为制动系统和车辆运动控制领域的领导者，该公司提供专利技术及车辆技术的自由实施权，以支持前沿的车辆解决方案。这些解决方案包括电动出行、自动驾驶、ePedal以及单一来源底盘控制系统，均由一支经验丰富的工程师团队开发。自成立以来，IPGATE AG一直与LSP Innovative Automotive Systems GmbH通力合作，为客户提供全面的服务。

大陆集团（Continental AG）成立于1871年，总部位于德国汉诺威，最初是一家名为“Continental-Caoutchouc und Gutta-Percha Compagnie”的橡胶制造商。经过多年的发展，该公司已成长为轮胎和汽车技术的领先制造商，开创了带沟槽轮胎和空气弹簧等创新技术。 1998年，大陆集团收购了制动系统专家阿尔弗雷德·特维斯有限公司（Alfred Teves GmbH）。该公司成立于1906年，是集成式ABS系统（1984年）的先驱之一。如今，大陆集团已成为汽车行业的领军企业，产品涵盖安全系统、自动驾驶解决方案、车联网及可持续出行等领域。凭借全球约20万名员工，该公司始终是汽车创新领域的重要推动力量。

想象一下，你正沿着蜿蜒的乡间小路疾驰，因为要赶去参加一个重要的会议，已经迟到了。你的车速达到100公里/小时——可能超速20公里/小时——因为你根本没时间减速。 你的思绪全被其他事情占据，脑海中不断盘点着当天的待办事项，迫在眉睫的截止日期如影随形。电动机的嗡嗡声和平稳的行驶几乎让你陷入一种恍惚状态。突然，你眼角余光瞥见一抹动静。你转过头，心跳骤停。一只鹿正飞快地横穿马路——就在你的车前。

恐慌瞬间席卷全身。你猛踩刹车，但情况很明显：你才刚刚注意到那只鹿。时间已经不多了。但就在这时，不可思议的事情发生了。你的爱车配备了先进的One-Box电液式按需制动系统（简称：One-Box EHB），在你踩下刹车的瞬间便立即启动。这简直就像汽车预知了你的恐慌。 One-Box系统建立制动压力的速度快得难以置信——在不到150毫秒的时间内，即可实现高达1G（9.81 m/s²）的减速。在你来得及完全反应过来之前，车辆就已经做出了响应。

当您感觉到车辆在路面上抓地力增强时，您会意识到 One-Box EHB 已经显著缩短了您的制动距离。即使您当时超速行驶，该系统也会竭尽全力让您尽快且安全地停下来。但这正是这项技术真正闪耀之处。 One-Box EHB不仅响应迅速，而且极其可靠——即便系统出现故障也能保障安全。该系统内置了故障安全机制，确保您始终受到保护。它采用双微控制器（MCU）设计，这意味着如果其中一个控制器发生故障，另一个将立即接管控制。此外，冗余电子驻车制动（EPB）控制系统也会自动启动，为安全再添一道保障。

多亏了One-Box配备的EHB先进自动紧急制动（AEB）系统，您才得以在距离那只鹿仅几英寸的地方停下。那只鹿一跃冲进树林，全然不知自己刚才险些遭遇不测。您坐在车里静静地坐了一会儿，心跳依然怦怦直跳，这才意识到自己有多么幸运。若非One-Box及其安全防护功能，这次惊险的遭遇本可能造成更严重的后果。

许多读者可能都听说过防抱死制动系统（ABS），该系统首次应用于1978年的梅赛德斯-奔驰S级轿车——这是海因茨·莱伯（Heinz Leiber）的一项开创性成就。他在罗伯特·博世有限公司（Robert Bosch GmbH）的创新、研发以及将第一代ABS投入批量生产过程中发挥了关键作用。 同样，同样在20世纪80年代效力于博世的安东·范·赞滕博士，开发出了著名的电子稳定程序（ESP）。毫不奇怪，这些富有远见的工程师凭借其在汽车安全领域的专业知识，也为One-Box EHB的开发做出了重大贡献，进一步延续了他们开创性创新的传奇。

然而，这一历程始于海因茨的儿子托马斯·莱伯博士，他发明了一种具有高扭矩和低电机惯性的极具动态性能的电动机——即所谓的双气隙（DAG）电机设计，该设计可在短短3毫秒内加速至3000转/分钟。这正是“一体式EHB”问世之初的关键技术核心。

父子俩很快意识到，要将他们的构想变为现实，仅凭两人合力的知识和经验是远远不够的。要想真正将这个想法付诸实践，他们需要一位对电子稳定程序（ESP）——这一现代汽车安全的关键组件——有着深刻理解的专家。 当然，他们脑海中浮现的唯一人选便是值得信赖的安东·范·赞滕博士。此前，海因茨·莱伯在博世工作时曾聘请过他，因此很容易说服他加入团队。

范·赞滕博士在控制功能方面的专业知识，与海因茨·莱伯在制动系统方面的丰富经验以及托马斯·莱伯博士在电动机领域的专长相得益彰，从而形成了一支强大而充满活力的团队。 团队组建完成后，托马斯·莱伯博士招募了当时在LSP工作的两位才华横溢的工程师——克里斯蒂安·科格斯佩格和瓦伦丁·安特弗劳纳。父子二人共同决定将这一开创性构想正式化，于2005年提交了首批专利家族申请，这些专利后来成为IPGATE AG全面知识产权组合A中的首批专利成员，构成了IBS技术。

范·赞滕博士回忆道：“从仿真模型到实际测试，我们很快意识到了其中的潜力。我们知道，我们开发出的这项技术不仅行之有效，还能为车辆安全树立新的标杆。”

团队没有立即投入时间和资源去打造一个复杂的原型，而是决定利用自己在业界良好的声誉和公信力。尽管最初的概念在某些人看来过于简单，但他们在LSP制作的基本原型足以展示其潜力，并让合作伙伴相信其前景。 得益于海因茨·莱伯（Heinz Leiber）与卡尔-托马斯·诺伊曼博士（Dr. Karl-Thomas Neumann）的行业人脉——后者曾于2004年至2009年担任大陆汽车系统公司（Continental Automotive Systems）代理首席执行官——团队得以在2005年10月向大陆集团展示这项创新成果，并于2006年6月不久后与汉斯-约尔格·费格尔博士（Dr. Hans-Jörg Feigel）进行了会面。

瓦伦丁·昂特弗劳纳回忆道：“此前，当我们向另一家主要一级供应商展示我们的构想时，遇到了很大的阻力。最终，是在大陆集团，在汉斯-约尔格·费格尔博士的支持下，我们才真正看到了发展的潜力。他理解我们工作的价值，并积极争取到了我们所需的支持。”

汉斯-约尔格·费格尔博士对首次与LSP会面记忆犹新。“我们与LSP团队的首次接触，是他们向我们展示了一款采用双气隙设计的电动机。当时，我们已经预先开发了一套配备三个柱塞执行器的制动系统，该系统负责每个前轮制动器以及后轴制动器的常规制动执行和滑移控制功能。虽然该系统高效且精准，但成本高昂。 如果能采用多路复用方案，减少电机和泵的数量，成本就会更低。随后，托马斯向我们提出了他们的构想，这似乎正好解决了这一难题。2006年6月，我前往慕尼黑，他们在试验台上展示了他们的系统。那场演示令人印象深刻。此后，我们决定开展一项研究，以探索该系统的潜力。”

点击下方链接查看相关专利（代表性专利家族成员）。

将一个创新概念转化为可行的产品，这一过程绝非一帆风顺。托马斯·莱伯博士及其团队面临着一个关键挑战：在现实环境中证明其构想的可行性。为此，他们安排在瑞典的一条赛道上对系统进行测试。但即便进行了这样的实地测试，真正的难关也不仅仅在于证明系统能够正常运行；更在于当大多数人尚未完全理解它时，如何说服他人认可其价值。 正如莱伯博士所言：“试想一下，不透露内含物就去推销一盒巧克力。”这个比喻精准地抓住了他们所面临挑战的本质：如何推销一个看似陌生且难以具象化的抽象概念？

与此同时，大陆集团的汉斯-约尔格·费格尔博士也面临着一系列挑战。LSP提出的方案不仅涉及使用高动态电机，还需集成一套ABS功能，该功能必须达到1978年以来市售ABS系统在制动距离方面的基准标准。 大陆集团早在80年代末就曾涉足类似系统，例如所谓的VacMux系统。虽然该系统在理论上运行良好，但响应迟缓，且此类技术此前曾多次因效果不佳而令人失望。要说服这些持怀疑态度的人再次尝试采用高动态电动机，绝非易事。

“我们必须说服那些持怀疑态度的人，让他们相信值得再试一次，”汉斯-约尔格·费格尔博士解释道。“尽管面临阻力，大陆集团的团队还是看到了新系统的潜力，于是决定推进开发工作，首先从大众高尔夫车型开始。”

“从物理角度来看，两个组件不可能同时出现在同一个位置，”费格尔博士指出，以此强调了该技术的实用性。尽管研究结果并未完全达到部分同事的高度期望，但已足以引起真正的兴趣，并证明这项技术具有可行的潜力。 这促成了一项重大突破——大陆集团决定通过与LSP及IPGATE AG三方签署协议，正式确立合作关系，从而确保未来能够使用这项前景广阔的新技术。

将一个开创性的想法付诸实践绝非易事。正如克里斯蒂安·科格斯佩格（Christian Köglsperger）所言：“构思创意是一回事，将其付诸实践则是另一回事。在大型项目中，你没有时间进行无休止的讨论。你需要立即着手工作，验证基本原理，然后聚集那些能推动项目向前发展的人才。”

从一开始，托马斯·莱伯博士就对他的团队充满信心。“我对他们说：‘放手去做吧，你们一定能行。我信任你们。’虽然我们谁都不清楚该如何制造一辆汽车或安装新的制动系统，但我对他们的能力充满信心。”这种信任是该项目成功的关键，它在团队内部培养了自主意识和责任感。

克里斯蒂安·科格斯佩格回忆道：“我记得我们第一次把原型制动系统装进车里的情景。范·赞滕修好软件后，海因茨说：‘咱们去兜个风吧。’ 我对他说：‘我觉得现在还不能上公共道路！’但海因茨就是海因茨，他直接坐进驾驶座，我跳上副驾驶座，他便以高速直冲一堵墙去测试刹车。我的肾上腺素瞬间飙升，幸好刹车没让我失望！”

安东·范·赞滕博士是其中一位关键人物，他在电子稳定程序（ESP）方面的专业知识对团队的工作至关重要。托马斯·莱伯博士称他为“一切工作的关键纽带”。尽管面临个人困难——包括无法乘坐飞机——范·赞滕博士依然全身心投入该项目，甚至曾乘坐火车耗时两天前往瑞典进行测试，而他在归途中还曾弄丢了笔记本电脑，这一事迹广为流传。 “这就是他对团队和项目的投入程度，”托马斯·莱伯博士笑着回忆道。

在瑞典进行的测试成为该项目的一个关键转折点。正如克里斯蒂安·科格斯佩格（Christian Köglsperger）生动回忆的那样：“与大陆集团（Continental）在冰封的湖面上进行的低温测试虽然极其艰苦，但它证明了一个至关重要的事实：我们正在研发的原则是行之有效的。严寒和恶劣的环境并没有阻止我们不断突破极限。”莱伯博士（Dr. Leiber）指出：“我们没有像大公司那样拥有先进的测试设施，所以我们利用了其他测试地点。” 测试现场的热烈气氛扑面而来。莱伯博士观察道：“每当我们出现，人们总会围拢过来，都想加入试乘。”

安东·范·赞滕博士对在大陆集团进行的首次成功测试记忆犹新，他表示：“我永远不会忘记我们在大陆集团对该设备进行的首次测试——它一启动就运转得完美无缺。我对科格斯佩格说：‘如果这东西管用，我就请你喝一瓶香槟。’那一刻，我们便知道自己发现了一件非凡之事。”

当LSP的外部团队专注于双气隙电机和IBS的多路复用系统时，汉斯-约尔格·费格尔博士及其团队则在另一条并行研发轨道上开展工作。 “我们当时也在同步推进MK100项目，”汉斯-约尔格·费格尔博士解释道。未来的制动系统研发团队将重点转向利用中央执行器实现压力增减，而不依赖双气隙电机和多路阀。虽然该内部系统运行良好，但以当前形态而言，其成本效益尚不足以支持量产。

大陆集团内部的阻力构成了另一项重大挑战。鉴于2004年博世SBC系统在梅赛德斯-奔驰项目中失败，大多数人对再次尝试引入踏板模拟制动系统持怀疑态度。 “此外，为改善量产条件而进行的设计变更也难以推进，因为有些人希望将开发风险控制在较低水平，”汉斯-约尔格·费格尔博士回忆道。他所指的是将复杂的皮带传动改为电动机与滚珠丝杠之间直接驱动的决策。公司内部的“非我发明”心态也构成了障碍。但尽管面临这些阻碍，汉斯-约尔格·费格尔博士和他的团队依然坚持了下来。

“当时，我们确实是将这项技术以这种特定形式引入市场的先驱。虽然这一概念并非完全崭新，但我们的构建方式却是一种全新的思路，”费格尔博士指出。这一创新方案在2013年法兰克福车展上首次向全球亮相，并获得了压倒性的积极反响。 “它引发的轰动效应令人难以置信，甚至吸引了竞争对手的客户，”汉斯-约尔格·费格尔博士回忆道。他记得当时一家主要竞争对手曾派出数十名工程师来测量该产品的尺寸。“产品当时甚至尚未完全定型，我们也不确定能否在阀体上开出所有必要的孔位，但我们还是坚持按照原计划的尺寸进行了设计。”

真正的突破出现在阿尔法·罗密欧前研发主管菲利普·克里夫（Philippe Krief）做出大胆决定，将该技术应用于阿尔法·罗密欧一个时间紧迫的项目之时。“一旦他做出决定，我们就必须迅速启动产业化进程，”汉斯-约尔格·费格尔博士回忆道。这一决定标志着一个转折点，不仅为该技术赢得了公信力，也向整个行业展示了其潜力。 随着阿尔法·罗密欧以及随后宝马的加入，该项目势头大增。“客户的决定永远是最终的决定，”汉斯-约尔格·费格尔博士指出。

IPGATE/LSP与Continental的创新团队在经历了一段密集的合作后，于2011年分道扬镳，但此后仍偶有互动，直至2013年。随后，LSP与TRW（前身为ZF）展开合作，并开启了其他令人振奋的合作之旅。各家公司都为如今我们所熟知的“One-Box”的发明做出了不同的贡献。

IPGATE 和 LSP 通过在 ABS 系统中采用 EC 电机、PPC 压力控制和 MUX 逻辑，在确保极快的压力建立速度方面取得了重大进展，且该过程不受驾驶员操作的影响。这一创新实现了更快速、响应更灵敏的制动，这对自动紧急制动（AEB）的开发尤为关键。 IPGATE 和 LSP 的另一项关键贡献是开发了“失效安全主控设计”，该设计确保即使驾驶员难以施加足够的制动力，在系统故障时也能安全制动——利用脚部自然力量即可提供三倍于常规的制动减速效果。 IPGATE和LSP还引入了全可变再生制动技术，该技术利用高动态且精确的PPC压力控制，通过在制动过程中回收更多能量，从而提高了制动效率并改善了环保性能。

大陆集团也带来了自己的创新成果。汉斯-约尔格·费格尔博士及其团队负责开发了理想的封装方案，这使得车辆制造周期得以缩短，同时扩大了碰撞缓冲区。 大陆集团还在改进ABS技术方面取得了重大进展，通过采用排气阀控制，使压力更快地降至大气压下的储液罐中，从而缩短了制动距离。该项目在推动行业关注点从测量制动距离转向关注停车距离方面发挥了关键作用。行人保护功能的引入以及自动紧急制动（AEB）的成功实施，也是大陆集团的重要贡献。

正如瓦伦丁·昂特弗劳纳所言：“仔细想想，与大陆集团相比，我们只是个小角色，但大陆集团确实认可了我们的贡献和技术专长。这一切的核心在于创造真正有价值的东西，而最终，我们因创新所获得的认可更是无价之宝。”

大陆集团是首家将“一体化”创新技术实现量产的一级供应商，从而确立了其在汽车制动技术领域的领导地位。如今，每三辆行驶在道路上的汽车中，就有一辆搭载了“一体化”技术的不同版本。 预计到本十年末，“单箱式”及其相关的“双箱式”将主导市场，到2030年，80%的车辆将采用电液制动系统作为标准配置。

MK C1项目彻底改变了制动技术的格局。它不再仅仅关乎车辆的制动——而是要以无与伦比的精准度和安全性来实现这一目标。关注点转向了能够快速响应、适应驾驶条件，并同时保护乘客、行人和驾驶员的系统。

回顾这段历程，瓦伦丁·昂特弗劳纳自豪地说道：“我为我们取得的成就感到自豪。我们研发出了更优秀的制动系统，这些系统不仅满足了客户的需求，更树立了行业新标杆。这份成就感，我将永远铭记于心。”

MK C1的问世标志着制动技术取得了划时代的飞跃，它能在150毫秒内建立起全制动压力，从而显著缩短了制动距离。这一成就短期内恐怕难以被超越。虽然仍有改进的空间，但制动速度如此迅猛的提升实属罕见，因为任何进一步的提升都会影响整车的动态性能。

自动紧急制动（AEB）将成为一项新的行业标准，其重要性可与ABS/ESP相媲美，且已成为保障安全不可或缺的配置。制动距离将取代制动行程，成为制动系统的标准衡量指标。 采用一体化系统（One-Box System）而非配备机电助力器的传统ESC系统的主要驱动力之一，在于其能够支持再生制动电动驱动系统更高的减速水平。由于不会对踏板脚感造成限制，一体化系统可优化电动汽车的再生制动效率，从而延长续航里程。

鉴于其显著的功能和成本优势，预计到2030年，一体化制动系统将成为全球新乘用车中最广泛采用的制动系统。未来制动系统将继续发展，例如将引入干式制动执行器，而MK C1通过推动模拟器制动系统在全球范围内的普及，为此奠定了基础。