奔驰inDrive：是技术革命还是另辟蹊径？

从再生制动到inDrive：传统刹车的“瓶颈”

电动车时代，制动能量回收不仅能够回收动能、提高汽车能效，也逐渐成为了汽车制动系统的主要组成部分，根据一些主要企业的研究结论，电动车在98%的驾驶场景中仅靠再生制动即可完成减速。目前比较有代表性的有特斯拉的缓行模式（也称单踏板模式），通过精准的电机控制，驾驶员松开加速踏板即可逐渐制动；即将推出的奔驰CLA电动轿车，制动过程仅靠电机可以产生高达200千瓦的能量回收，显著提升续航效率并减少制动盘应用场景。

同时，欧盟于2024年发布的欧7排放标准（(EU) 2024/1257号条例）首次将刹车颗粒物（PM10）排放纳入监管，对纯电动乘用车和厢式货车设定了严格的限值：2029年起，刹车颗粒物排放不得超过7mg/km；到2034年，进一步收紧至3mg/km。而当前传统开放式刹车系统的颗粒物排放约在10mg/km，远超法规要求。

制动能量回收技术使传统摩擦制动系统的应用场景大幅减少，然而传统制动系统仍然占据车轮内的宝贵空间，增加重量、产生刹车粉尘，并因长期闲置面临腐蚀风险。因此，奔驰推出的全新制动解决方案将制动盘集成到电驱系统内，与电机、差速器共享空间，以应对上述问题，见下图1。

图1 奔驰IN-DRIVE制动系统

inDrive制动系统：技术原理与创新

inDrive制动系统将传统刹车装置从车轮内迁移到电动驱动单元，与电机、变速器和差速器集成于同一模块。不同于传统刹车的“旋转刹车盘+固定刹车片”结构，inDrive采用了一对固定在驱动单元两侧的静止刹车盘，夹紧一个与驱动轴相连的旋转双面刹车片，实现制动功能，其结构见下图2-4。

图2 inDrive拆解示意图

图3 inDrive合装示意图

这种设计不仅优化了空间利用，还带来了多项技术优势。

在车辆悬架系统中，车身、底盘等悬架上方的重量被称为簧上质量（如图4上方），车轮、刹车装置等悬架下方的重量被称为簧下质量（如图4下方）。一般来说，簧下质量越高悬架的控制难度越大，较高的簧下质量会导致轮胎与地面接触不够精准，特别是在高速过弯或复杂路面时，容易影响操控性和舒适性。传统制动装置安装在整车轮端，增加约91公斤的簧下质量，显著影响悬架响应和操控精准性。inDrive制动系统通过将制动装置移至电机内部，将制动器的质量由簧下质量转换为簧上质量，使高速过弯还是行驶在颠簸路面，车辆都能展现更出色的操控性和乘坐舒适度。

图4 汽车簧载质量

制动装置被封装在铝制外壳中，粉尘由底部收集盘捕获，使制动过程对外零排放，提前满足了欧7法规2035年的要求，并且不需要采用昂贵的制动盘涂层。

传统刹车常因潮湿或长期闲置产生噪音和磨损。inDrive的封闭式设计消除了刹车噪音，减少了制动元件的磨损，维护需求几乎为零（奔驰宣称制动盘更换周期可以达到30万公里以上），降低了车主的用车成本。

由于制动过程会在短时间内产生大量热量而是制动盘温度升高，过高的制动盘温度会带来制动性能衰减，因此传统制动系统普遍采用开放式轮毂，利用外界气流为制动盘散热（如图5所示），这种设计为整车带来了大约0.1的风阻系统，并且影响美观性。inDrive无需外部冷却，设计师可采用完全封闭的轮毂造型，进一步降低空气阻力，提升电动车续航。未来，轮毂设计可能迎来更多创新，甚至可能融入经典的五辐式风格，与电动车“假格栅”形成有趣呼应。

图5 带有通风的轮毂造型

inDrive的制动装置通过液冷系统与电机和变速器共享冷却回路，产生的热量可用于电池保温或车内加热，优化能量利用效率。这与传统开放式刹车通过空气散热、热量完全浪费的设计形成鲜明对比。

行业趋势：驱动系统的深度集成

inDrive的创新并非孤立现象，而是汽车行业驱动系统深度集成趋势的体现。从“三合一”电控到“十合一”、“十二合一”电驱系统，再到电机与电控共壳体的“一体化电驱”，车企不断追求更紧凑、高效的设计。inDrive将刹车系统纳入这一集成框架，标志着驱动与制动功能的进一步融合。

值得注意的是，博世早在2018年就申请了一项类似技术（专利号：DE102018212120A1），提出了一种E轴模块，将电机、变速器和刹车装置集成于一个封装单元。专利中提到的技术方案包括了具有差速器结构的驱动电机和轮边电机方案。博世的方案将制动盘封装在电驱系统内部的一个独立空间内，以避免制动粉尘污染定子和转子的工作环境，并利用电机内部的液冷系统为电机壳体冷却，并通过电机壳体冷却制动盘。博世还提到通过集成化设计可节省开发、生产和物流成本，并通过统一的控制单元实现更高效的制动与驱动协作。

图6 博世驱制动集成动力架构

如图6所示，图中12、14代表轮边驱动电机，电子控制单元16、18与驱动电机物理集成，制动器24布置在电机输出轴与减速器32之间（位置28）或减速器32与输出轴之间（位置34），驱动电机通过减速器和输出轴向车轮传递动力，制动器在制动过程中限制输出轴的转动实现制动。

图7 博世分布式驱动原理图（集成制动器）

图7是图6的一种详细结构，包括转子44、定子46、电机壳体38、轴承50、转子输出轴48、制动器定子54、制动器转子52、制动执行器60、复位弹簧62、盘簧58、减速器32以及电机输出轴36，电机动力输出路径为转子44-转子输出轴48-减速器32-电机输出轴36。制动盘及其执行器封装于电机内部的独立空间，博世采用盘簧58、复位弹簧62和制动执行器60共同控制制动盘运动，当需要制动时，制动执行器60驱动盘簧58进而带动制动器转子52与制动器定子（摩擦片）54接触产生制动力。制动器的制动力输出路径为制动盘定子54-制动盘转子52-转子输出轴48-减速器32-电机输出轴36。同时，为了确保制动器能够有效冷却，将制动器定子与壳体直接接触，利用定子壳体内部的冷却流道40为制动器散热。

图8 博世集中式驱动原理图（集成制动器）

图9是集中式驱动系统的一种结构，包括转子44、定子46、电机壳体38、轴承50、转子输出轴48、减速器32、差速器68、差速器输出轴70、制动器定子54、制动器转子52、制动执行器60、环形活塞78、制动配合压板56以及复位弹簧6，电机动力输出路径为转子44-转子输出轴48-减速器32-差速器68-差速器输出轴70。考虑整车制动过程中左右轮制动力需求不完全相同，甚至在极端条件下左右轮需求制动力差异较大，制动器布置在差速器后的独立空间中，采用环形活塞作为制动执行器。当需要制动时，制动执行器60驱动环形活塞78驱动制动配合压板56进而带动制动器转子52与制动器定子（摩擦片）54接触产生制动力。制动器的制动力输出路径为制动盘定子54-制动盘转子52-差速器输出轴70。