一 、概述

簡(jiǎn)單介紹一下線控制動(dòng)是怎么回事，分析線控制動(dòng)技術(shù)類型、結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，闡述其功能特點(diǎn)和工作原理。在剖析電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)組成架構(gòu)的基礎(chǔ)上歸納出電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓力控制架構(gòu)，以控制變量和控制算法為突破口，從主缸液壓力控制和輪缸液壓力控制這兩個(gè)層面分別對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，對(duì)能夠應(yīng)用于電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)上的電磁閥特性進(jìn)行分析，對(duì)其控制方式進(jìn)行研究，提出對(duì)于電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)液壓力控制的發(fā)展展望；根據(jù)電動(dòng)智能汽車對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)提出的新要求，設(shè)計(jì)了一款新型混合線控制動(dòng)系統(tǒng)HBBW。

基于HBBW開(kāi)發(fā)了前后輪制動(dòng)力精確跟隨控制算法，并進(jìn)行了HiL試驗(yàn)驗(yàn)證。前輪EHB和后輪EMB系統(tǒng)均能達(dá)到設(shè)計(jì)的響應(yīng)要求，較好跟隨目標(biāo)壓力；通過(guò)整車制動(dòng)力分配算法，能實(shí)現(xiàn)對(duì)前后車輪制動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)，滿足整車制動(dòng)力分配的需求；對(duì)一種線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板感覺(jué)模擬器進(jìn)行計(jì)算分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，確定了模擬器常閉電磁閥過(guò)流孔徑是影響踏板行程特性曲線偏離的主要因素. 重新設(shè)計(jì)了一種液控開(kāi)閉閥，該閥由原踏板模擬器常閉電磁閥控制，所設(shè)計(jì)的液控開(kāi)閉閥可提高踏板模擬器回路的通流能力. 利用 AMEsim 仿真模型完成參數(shù)選型并進(jìn)行了裝車試驗(yàn)，仿真及試驗(yàn)結(jié)果均表明該方案可獲得良好的踏板感曲線精度，同時(shí)具備開(kāi)發(fā)方便、降低電磁閥負(fù)荷的特點(diǎn)；汽車安全技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)是當(dāng)今世界汽車技術(shù)的重要發(fā)展方向，汽車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車輛的安全行駛起著至關(guān)重要的作用。采用線控技術(shù)構(gòu)建有關(guān)汽車安全性能的電子控制系統(tǒng)，可極大地提高駕駛的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

線控制動(dòng)給汽車結(jié)構(gòu)和制動(dòng)性能帶來(lái)根本性變革，相對(duì)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)具有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),其研究與應(yīng)用對(duì)汽車安全性、可操縱性、舒適性以及節(jié)能環(huán)保都將起到重要的作用。然后簡(jiǎn)述了在當(dāng)前新形勢(shì)下線控制動(dòng)系統(tǒng)面臨的主要需求和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

二、定義

線控技術(shù)(X-by-Wire)”就是“電控技術(shù)”，從航空技術(shù)領(lǐng)域引入，其中，“X” 代表汽車中傳統(tǒng)上由機(jī)械或者液壓控制的各個(gè)功能部件，線控制動(dòng)屬于線控，用制動(dòng)（Brake）代替X就稱線控制動(dòng)（Brake-by-Wire）。機(jī)械連接逐漸減少，制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間動(dòng)力傳遞分離開(kāi)來(lái)，取而代之的是電線連接；將原有的制動(dòng)踏板用一個(gè)模擬發(fā)生器替代，通過(guò)制動(dòng)踏板位置傳感器監(jiān)測(cè)駕駛員的制動(dòng)意圖產(chǎn)生、傳遞制動(dòng)信號(hào)，將制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，并將信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以電控模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺(jué)反饋給駕駛員；電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào)，所以這種制動(dòng)叫做線控制動(dòng)。?如果制動(dòng)踏板僅僅只連接一個(gè)制動(dòng)踏板位置傳感器，踏板與制動(dòng)系統(tǒng)之間沒(méi)有任何剛性連接或液壓連接的，都可以視為線控制動(dòng)系統(tǒng)，如下圖。

大部分小型車都采用傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)液壓制動(dòng)，里面通過(guò)制動(dòng)踏板提供能量，而線控制動(dòng)系統(tǒng)有專門的能量供給方式，一般來(lái)說(shuō)是通過(guò)輪邊的一些電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)行這些工作。里面?zhèn)鹘y(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)液壓和氣壓管路沒(méi)有了，這是它們最大的區(qū)別，比較如下圖所示，

傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與線控制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別

線控制動(dòng)使用一個(gè)制動(dòng)踏板傳感器，監(jiān)測(cè)踏板的位置；踏板的移動(dòng)被傳遞給ECU，ECU與四個(gè)直流電動(dòng)機(jī)相連，每個(gè)輪胎上有一個(gè)；根據(jù)制動(dòng)踏板的踩踏情況，ECU命令電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。由于這些電機(jī)是相互獨(dú)立的，它們可以對(duì)每個(gè)輪胎施加不同的壓力，這有助于使用其它技術(shù)，如ABS，TCS，ESC等，ECU通過(guò)線控液壓制動(dòng)系統(tǒng)，使四個(gè)輪缸完成不同的任務(wù)，比如增壓，減壓或者保壓，從而完成車輛的制動(dòng)，或者穩(wěn)定性控制；ECU還使用來(lái)自其他傳感器的數(shù)據(jù)，如輪速傳感器和橫向加速度傳感器，以獲得對(duì)需要多少制動(dòng)的完美概念。由于制動(dòng)是汽車中非常重要的一部分，它的故障是相當(dāng)具有破壞性的。因此，線控剎車系統(tǒng)也使用了一個(gè)備用剎車系統(tǒng)，以確保汽車能夠一直剎車。這種冗余系統(tǒng)是L3以上自動(dòng)駕駛功能必須要具備的。

EHB是Electronic Hydraulic Brake的簡(jiǎn)稱，是從傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展來(lái)的，但與傳統(tǒng)制動(dòng)方式有很大的不同。由于液壓管路發(fā)展了上百年，現(xiàn)階段已經(jīng)是非常成熟可靠的系統(tǒng)，并且也能較好的控制成本，是在它的基礎(chǔ)上，用電子器件替代了一部分機(jī)械部件的功能，將傳統(tǒng)液壓制動(dòng)技術(shù)的動(dòng)力源替換為電子控制系統(tǒng)，只用了一個(gè)伺服電機(jī)和一套控制器為EHB系統(tǒng)提供動(dòng)力，取消了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的真空供給部件和真空助力部件。制動(dòng)踏板不再與制動(dòng)輪缸有任何機(jī)械連接，采用的是電傳剎車踏板，即剎車踏板與制動(dòng)系統(tǒng)并無(wú)剛性連接，也無(wú)液壓連接（如果有也只是作為備用系統(tǒng)），而是僅僅連接著一個(gè)制動(dòng)踏板傳感器，用于給電腦（EHB ECU）輸入一個(gè)踏板位置信號(hào)。使用制動(dòng)液作為動(dòng)力傳遞媒介，控制單元與執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置比較集中，并且使用制動(dòng)液作為制動(dòng)力傳遞的媒介，有液壓備份系統(tǒng)，那么稱之為集中式的濕式的制動(dòng)系統(tǒng)，也稱電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別在于：首先用電子系統(tǒng)來(lái)提供動(dòng)力源，它以電機(jī)為動(dòng)力源，解決了傳統(tǒng)的真空助力器制動(dòng)系統(tǒng)的真空依賴問(wèn)題；其次它引入了電控單元和多種傳感器，用電子元件替代傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的部分機(jī)械元件，即用綜合制動(dòng)模塊取代傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的助力器、壓力調(diào)節(jié)器和ABS模塊，使得制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電控化，可作為智能駕駛的關(guān)鍵執(zhí)行器。同時(shí)保留了成熟的液壓部分，可以在電子助力失效時(shí)提供備用制動(dòng)，確保車輛安全。

EHB系統(tǒng)主要功能是提升老舊制動(dòng)體系的性能,將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合整合到一起，是一種介于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)與電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)之間的制動(dòng)系統(tǒng), 兼具這兩種系統(tǒng)的特點(diǎn), 系統(tǒng)中既有效把握了傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu), 同時(shí)又應(yīng)用了電子控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。新型的線控電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，是一個(gè)先進(jìn)的機(jī)電液一體電控化系統(tǒng)，其控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置集中。傳統(tǒng)車用12V電源即可驅(qū)動(dòng)EHB系統(tǒng)，無(wú)需設(shè)計(jì)新的供能系統(tǒng)。

EHB系統(tǒng)雖實(shí)現(xiàn)了線控制動(dòng)功能，但并不完全移除液壓系統(tǒng)，備用系統(tǒng)中仍然包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，使得EHB并不完全包含線控制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，EHB系統(tǒng)也因此被視為線控制動(dòng)控制BBW技術(shù)的前期產(chǎn)物。

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB是Electronic Mechanical Brake的簡(jiǎn)稱，最早是應(yīng)用在飛機(jī)上的，如美國(guó)的F-15戰(zhàn)斗機(jī)就采用了EMB制動(dòng)器，后來(lái)才慢慢轉(zhuǎn)化運(yùn)用到汽車上來(lái)。EMB與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)有著極大的差別，與常規(guī)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)截然不同，完全不同于傳統(tǒng)的真空助力液壓制動(dòng)系統(tǒng)，基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，取消了使用一百多年的剎車液壓管路，完全拋棄了液壓裝置，使用電子機(jī)械系統(tǒng)替代，其能量源只需要電能，因此執(zhí)行和控制機(jī)構(gòu)需要完全的重新設(shè)計(jì)，EMB作為純機(jī)械系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常直接安裝在各個(gè)輪邊，將電機(jī)集成在制動(dòng)鉗上，踏板產(chǎn)生制動(dòng)信號(hào)直接輸入到制動(dòng)鉗，輸入與終端執(zhí)行之間的部件全部簡(jiǎn)化。沒(méi)有制動(dòng)液也沒(méi)有液壓管路，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，如果四個(gè)輪胎需要制動(dòng)的話，就需要四個(gè)電機(jī)，也稱為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。采用電子控制，使用控制模塊控制伺服電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，通過(guò)伺服電機(jī)直接作用于輪缸，直接給剎車碟施加制動(dòng)力。這有點(diǎn)像電子手剎,但是與電子手剎最大的不同是它需要能夠產(chǎn)生足夠大的制動(dòng)力并且制動(dòng)線性要高度可調(diào)，響應(yīng)要非常迅速。

汽車的線控制動(dòng)系統(tǒng)涵蓋面廣，主要包括了控制裝置、傳動(dòng)裝置等多項(xiàng)構(gòu)成，通過(guò)全面控制有關(guān)的制動(dòng)系統(tǒng)，并聯(lián)合先進(jìn)的制動(dòng)器，就能夠在不同的制動(dòng)器中，單獨(dú)進(jìn)行控制，完成獨(dú)立操作。而制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間沒(méi)有采用機(jī)械進(jìn)行連接，而是用電線關(guān)聯(lián)，通過(guò)電線將兩者間的能量、信號(hào)等進(jìn)行傳送，不僅提升了傳輸效率，還能提高汽車的整體性能，有效保障了駕駛過(guò)程中的安全。

線控制動(dòng)系統(tǒng)包含傳統(tǒng)制動(dòng)技術(shù)，是基于動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、電控等多學(xué)科融合技術(shù)，技術(shù)壁壘較高。掌控著自動(dòng)駕駛的底盤安全性和穩(wěn)定控制，只有擁有足夠好的制動(dòng)性能（包括響應(yīng)速度快、平順性好等），才能為行駛安全提供良好保障。這一系統(tǒng)結(jié)合了汽車電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù), 它的應(yīng)用推動(dòng)了汽車全自動(dòng)化水平的提升, ?同時(shí)在汽車的智能控制方面有重要的作用, 給其創(chuàng)造了良好的條件。?

線控制動(dòng)可以縮短制動(dòng)距離，軟件定義踏板感，滿足智能駕駛需求，符合集成化、電子化趨勢(shì)。即使整車EEA變革，制動(dòng)單元ECU、芯片對(duì)安全穩(wěn)定性能要求嚴(yán)格，將長(zhǎng)期獨(dú)立存在。

（1）改人力為電信號(hào)作為輸入起源

在自動(dòng)駕駛典型的感知-規(guī)劃-執(zhí)行設(shè)計(jì)范式中，線控制動(dòng)屬于執(zhí)行層部件，為感知層開(kāi)放了接口。上一代制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力的輸入源必須是駕駛員，而線控制動(dòng)既可以由剎車踏板控制，也可以脫離人力，由ECU控制主動(dòng)建壓。因此，線控制動(dòng)作為線控底盤的一部分，是L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛的必備條件，部分L2-L2.5級(jí)別自動(dòng)駕駛車型也裝配了線控制動(dòng)。

（2）更快更精的剎車性能，軟件定義踏板感

電信號(hào)傳遞快于機(jī)械連接，為自動(dòng)駕駛提供更高級(jí)別的安全守護(hù)。常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為300-500毫秒，布雷博的線控制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間只有90毫秒，線控制動(dòng)距離相應(yīng)縮短。

三、 組成

由于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESP）等逐步產(chǎn)生，線控制動(dòng)系統(tǒng)慢慢在傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)。

L2時(shí)代的線控制動(dòng)可以分為燃油車、混動(dòng)、純電三大類，燃油車基本都采用ESP(ESC)做線控制動(dòng)；混動(dòng)車基本都采用高壓蓄能器為核心的間接型EHB（電液壓制動(dòng)）；純電車基本都采用直接型EHB，以電機(jī)直接推動(dòng)主缸活塞。

L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛為線控制動(dòng)提供明確的市場(chǎng)需求，?線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛的標(biāo)配。線控制動(dòng)屬于執(zhí)行層部件，既可以由剎車踏板控制，也可以脫離人力，由ECU控制主動(dòng)建壓。功能相似的ESP車身穩(wěn)定系統(tǒng)只能作為緊急備用方案，要實(shí)現(xiàn)L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛必須開(kāi)發(fā)一套新的電子助力裝置作為常用制動(dòng)，并配合ESP、EPB、RBU等形式的電子安全冗余。

1.ESP

ESP（Electronic Stability Program）車身穩(wěn)定系統(tǒng)有主動(dòng)剎車的訴求，因此線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在ESP中也有所體現(xiàn)。但即便經(jīng)過(guò)了幾十年發(fā)展，ESP仍不能作為常用剎車方案，只能作為緊急備用方案，無(wú)法兼容線控制動(dòng)功能。博世ESP系統(tǒng)的最大減速度為0.4g，低于常規(guī)剎車0.6g-0.8g的要求。并且ESP反應(yīng)速度較慢，所需剎車時(shí)間為ibooster的三倍，每次使用都會(huì)導(dǎo)致壽命急劇下滑，頻繁使用不超過(guò)一個(gè)月便會(huì)報(bào)廢，因此有必要重新開(kāi)發(fā)一套電子助力裝置。

2.電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)(EHB) 典型EHB由制動(dòng)踏板位移傳感器（電子踏板）、電子控制單元ECU、液壓執(zhí)行器機(jī)構(gòu)（液壓泵、備用閥和制動(dòng)器）等部分組成。電子踏板是由制動(dòng)踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器/角度傳感器 ）組成。制動(dòng)踏板位置傳感器用于檢測(cè)踏板行程/踏板轉(zhuǎn)角，然后將位移/轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳給ECU，實(shí)現(xiàn)踏板行程/轉(zhuǎn)角和制動(dòng)力按比例進(jìn)行調(diào)控。如下圖所示。

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）結(jié)構(gòu)圖

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)的組成

如上圖所示，電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)共分成四大部分：制動(dòng)踏板單元、液壓調(diào)節(jié)（驅(qū)動(dòng)）單元、制動(dòng)執(zhí)行單元、電子控制單元（控制系統(tǒng)）。

（1）制動(dòng)踏板單元包括制動(dòng)踏板、制動(dòng)液罐、制動(dòng)主缸、踏板行程傳感器、制動(dòng)踏板模擬器等，負(fù)責(zé)為駕駛員提供合適的制動(dòng)踏板感覺(jué)，同時(shí)獲取駕駛員意圖?。在普通制動(dòng)情況下，制動(dòng)踏板單元不再向車輪制動(dòng)器提供制動(dòng)能量，其主要用來(lái)利用踏板行程傳感器采集駕駛員制動(dòng)意圖以及利用制動(dòng)踏板感覺(jué)模擬器模擬駕駛員的制動(dòng)感覺(jué)。

（2）液壓驅(qū)動(dòng)單元包括「電動(dòng)機(jī) + 減速機(jī)構(gòu)」、「液壓泵 + 高壓蓄能器」等形式。液壓調(diào)節(jié)單元包括布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的液壓調(diào)節(jié)器、制動(dòng)管路、車輪制動(dòng)器以及安裝在蓄能器和每個(gè)車輪制動(dòng)器處的壓力傳感器。液壓調(diào)節(jié)單元主要包括進(jìn)液閥、出液閥、平衡閥、隔離閥、氣囊式蓄能器以及電機(jī)泵等。相比于電子穩(wěn)定性系統(tǒng)ESP的液壓調(diào)節(jié)單元，EHB在制動(dòng)主缸與液壓調(diào)節(jié)器連接處增加有隔離閥，用于隔斷制動(dòng)踏板單元與液壓調(diào)節(jié)單元之間的物理連接；同時(shí)使用高壓蓄能器儲(chǔ)存來(lái)自電機(jī)泵的高壓制動(dòng)液并向車輪制動(dòng)器提供制動(dòng)能量，以實(shí)現(xiàn)在普通制動(dòng)下的主動(dòng)制動(dòng)功能。電機(jī)泵只在蓄能器壓力降低到規(guī)定極限時(shí)，才驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使液壓泵工作。

由于電動(dòng)汽車制動(dòng)主缸最高建壓需求往往超過(guò)15MPa，因此在采用電動(dòng)機(jī)作為液壓壓力動(dòng)力源的電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)中，均需要加裝減速增扭機(jī)構(gòu)，以增大電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，減小電動(dòng)機(jī)體積，節(jié)約成本。

1）「電動(dòng)機(jī)?+?減速機(jī)構(gòu)」負(fù)責(zé)將電動(dòng)機(jī)的力矩轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的推力從而推動(dòng)主缸產(chǎn)生相應(yīng)的液壓力；

2）「液壓泵?+?高壓蓄能器」通過(guò)高壓蓄能器的高壓能量來(lái)提供主缸液壓力或輪缸制動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)節(jié)。

該系統(tǒng)通過(guò)制動(dòng)踏板單元獲取制動(dòng)駕駛意圖從而向整車控制器發(fā)送指令，以控制高壓蓄能器、電磁閥和泵產(chǎn)生相應(yīng)的液壓力；

當(dāng)高壓蓄能器內(nèi)壓力不足時(shí)，液壓泵將對(duì)高壓蓄能器增壓。

（3）制動(dòng)執(zhí)行單元包括主缸，液壓管路，輪缸等。這些機(jī)構(gòu)跟傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)保持一致，將推動(dòng)主缸的推力轉(zhuǎn)化成制動(dòng)器的液壓力，最后通過(guò)摩擦力作用在制動(dòng)盤上產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)力矩。

（4）控制系統(tǒng)包括電控單元（Electric Control Unit，ECU）、液壓力控制單元（Hydraulic Control Unit，HCU）、液壓力傳感器、踏板力傳感器以及踏板位移傳感器等；液壓力控制單元（HCU）是液壓力控制的核心單元。電子控制單元與液壓調(diào)節(jié)器集成在一起，主要通過(guò)CAN總線接收來(lái)自傳感器信號(hào)并向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)出控制指令。

1）HCU 用以精確調(diào)節(jié)輪缸液壓力；HCU 的主要元件是電磁閥，輪缸液壓力控制的底層控制就是電磁閥控制。目前用于 HCU 的電磁閥主要有三類：開(kāi)關(guān)閥、高速開(kāi)關(guān)閥和線性閥。

①開(kāi)關(guān)閥是 HCU 的核心執(zhí)行部件之一，利用快速的開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作來(lái)改變液體的流向和平均流量。開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)機(jī)理是通過(guò)閥口兩端壓力差產(chǎn)生的液壓力和液動(dòng)力、被壓縮彈簧的回位力、電磁線圈產(chǎn)生的電磁力以及閥芯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的制動(dòng)液粘性阻力、機(jī)械摩擦阻力的合力來(lái)驅(qū)動(dòng)閥芯移動(dòng)從而進(jìn)行閥口的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

②高速開(kāi)關(guān)閥與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)閥的工作原理相同，都是在開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)之間切換來(lái)實(shí)現(xiàn)液流的通斷。不同之處在于高速開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)速度較快。

③線性閥是解決高速開(kāi)關(guān)閥低頻控制下存在缺點(diǎn)的一個(gè)有效途徑。線性閥的主要特征是節(jié)流面積可調(diào)，需調(diào)控電磁力。其設(shè)計(jì)思路是控制閥口開(kāi)度，壓力增益可控可調(diào)。同一種孔徑的產(chǎn)品覆蓋面更廣，通用性更強(qiáng)，制造成本更低；而且還能抑制噪聲，提高制動(dòng)的舒適性?。電磁閥控制本質(zhì)上是流量控制。

2）液壓力傳感器作為反饋單元將液壓力實(shí)時(shí)反饋到整車控制器里，用作控制算法的輸入量；

3）踏板力傳感器和踏板位移傳感器用來(lái)檢測(cè)駕駛員的踏板信號(hào)，從而獲得駕駛員意圖。

特種車用線控制動(dòng)系統(tǒng)

是一種基于液壓傳遞的全解耦線控制動(dòng)系統(tǒng)。主要由電機(jī)、減速増扭機(jī)構(gòu)（齒輪、絲桿、螺母）、制動(dòng)主缸、前后殼體、踏板推桿、行程傳感器、液壓力傳感器、電機(jī)控制器等組成。項(xiàng)目成果所涉及到的新型踏板行程傳感器將踏板推桿的平動(dòng)轉(zhuǎn)化為傳感器內(nèi)部器件的轉(zhuǎn)動(dòng)，基于此，可以通過(guò)在推桿上設(shè)計(jì)不同曲率的溝槽，將傳感器設(shè)計(jì)為非線性、線性以及不同的物理精度。所涉及的全解耦電子助力器，制動(dòng)踏板推桿和制動(dòng)主缸活塞之間無(wú)機(jī)械鏈接，屬于智能制動(dòng)執(zhí)行器，滿足特種自動(dòng)駕駛車輛對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)制動(dòng)的功能要求、取消了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)真空度的依賴、具備配合電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收的功能。

全解耦線控制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行器與行程傳感器

解耦原理：踏板推桿與制動(dòng)總泵推桿之間無(wú)連接，制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作依靠電信號(hào)或者行程傳感器信號(hào)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)。

工作原理：當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板推桿向前移動(dòng)，推動(dòng)行程傳感器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器記錄旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)角，根據(jù)推桿滑槽曲率計(jì)算出踏板推桿實(shí)際行程，識(shí)別駕駛員制動(dòng)意圖。通過(guò)電信號(hào)傳遞給系統(tǒng)控制器，控制器控制執(zhí)行器電機(jī)動(dòng)作，電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿和螺母，講轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)，推動(dòng)制動(dòng)缸活塞建立液壓制動(dòng)力，作用在輪邊制動(dòng)盤上，產(chǎn)生制動(dòng)力。

3.電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB） EMB系統(tǒng)主要由踏板模塊（傳感器）、控制模塊（ECU）、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊（電子機(jī)械制動(dòng)器）等組成，系統(tǒng)有4套獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，分別位于四個(gè)輪轂的輪缸處，并且配有獨(dú)立的控制器，以便實(shí)現(xiàn)四輪制動(dòng)力的獨(dú)立調(diào)節(jié)。EMB系統(tǒng)中，所有液壓裝置（包括主缸、液壓管路、助理裝置等）均被電子機(jī)械系統(tǒng)替代，液壓盤和鼓式制動(dòng)器的調(diào)節(jié)器也被電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置取代。其典型EMB系統(tǒng)如下圖示。?

EMB的結(jié)構(gòu)圖

（1）電制動(dòng)器：由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力

EMB系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一是輪邊執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)（電子機(jī)械制動(dòng)器），集成了轉(zhuǎn)角傳感器、 扭矩傳感器， 結(jié)構(gòu)上又有將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)，它通過(guò)ECU改變輸出電流的大小和方向?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的力矩和運(yùn)動(dòng)方向的改變，通過(guò)減速增矩，將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)變換為制動(dòng)鉗塊的開(kāi)合；通過(guò)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)或控制算法補(bǔ)償由于摩擦片的磨損造成的制動(dòng)間隙變化，同時(shí)，電機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等都裝在制動(dòng)器上，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須十分緊湊，以滿足空間要求。輪邊工作環(huán)境惡劣，是EMB開(kāi)發(fā)難度所在。?當(dāng)前的EMB實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)形式。

（2）ECU

1）通過(guò)制動(dòng)器踏板傳感器信號(hào)以及車速等車輛狀態(tài)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)來(lái)產(chǎn)生所需的制動(dòng)力，控制制動(dòng)器制動(dòng)。

2）接收駐車制動(dòng)信號(hào)，控制駐車制動(dòng)；

3）接收車輪傳感器信號(hào)，識(shí)別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動(dòng)防滑功能；

（3）輪速傳感器：準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)的獲取車輪速度。

（4）電源：為整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)提供能源，可與其它系統(tǒng)共有。

4.EHCB系統(tǒng)

是目前已知的最接近量產(chǎn)的EHB和EMB混合產(chǎn)品，由于EMB制動(dòng)力不足，因此該制動(dòng)系統(tǒng)前輪采用EHB，后輪采用EMB，將兩種制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用可有效發(fā)揮兩種制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。前輪采用EHB系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)前輪單輪制動(dòng)力調(diào)節(jié)，同時(shí)靠裝于前軸的EHB實(shí)現(xiàn)制動(dòng)失效備份以滿足現(xiàn)行法規(guī)要求；后輪采用EMB可縮減制動(dòng)管路的長(zhǎng)度，消除壓力控制過(guò)程中由于管路過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的不確定性，同時(shí)能夠方便地實(shí)現(xiàn)電子駐車制動(dòng)(electrical park brake，EPB)。

混合線控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力精確調(diào)節(jié)控制策略

鑒于電子液壓制動(dòng)(electronic hydraulic brake，EHB)系統(tǒng)液壓管路復(fù)雜且難以集成駐車制動(dòng)，而電子機(jī)械制動(dòng)(electronic mechanical brake，EMB)很難滿足失效備份的需求，提出了一種前軸采用EHB，后軸采用EMB的混合線控制動(dòng)系統(tǒng)(hybrid brake by wire system，HBBW)，研究了EHB的雙閉環(huán)壓力跟隨PI控制算法和EMB的三閉環(huán)制動(dòng)力跟隨PI控制算法，使其制動(dòng)力能快速準(zhǔn)確地跟隨目標(biāo)值。在此基礎(chǔ)上，提出了混合制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力精確調(diào)節(jié)PI控制策略和控制算法，提出將EHB和EMB的制動(dòng)系統(tǒng)組合形成一種比較理想的混合線控制動(dòng)系統(tǒng)(hybrid brake by wire system，HBBW)，最后基于dSPACE Autobox和CarSim搭建了HBBW系統(tǒng)的硬件在環(huán)(hardware-in-the-loop，HiL)試驗(yàn)平臺(tái)，研究了EHB和EMB的壓力跟隨PI控制算法，使其制動(dòng)力能快速準(zhǔn)確地跟隨目標(biāo)制動(dòng)力，進(jìn)行了HiL測(cè)試與算法驗(yàn)證。結(jié)果表明，混合線控制動(dòng)系統(tǒng)可有效地協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)四輪制動(dòng)力快速、精確調(diào)節(jié)，從而提高車輛制動(dòng)性能。 提出的HBBW系統(tǒng)總體布置方案如下圖所示，系統(tǒng)采用前輪EHB，后輪EMB的結(jié)構(gòu)布置。前輪EHB模塊由EHB控制器、車輪制動(dòng)器、液壓控制單元(hydraulic control unit，HCU)、制動(dòng)主缸、踏板感覺(jué)模擬器和儲(chǔ)液罐組成；后輪EMB模塊每個(gè)車輪上有一個(gè)，由單獨(dú)的EMB控制器EMB ECU和一個(gè)EMB執(zhí)行器組成。系統(tǒng)裝備有一個(gè)中央控制器HBBW ECU實(shí)現(xiàn)壓力控制。

混合線控制動(dòng)系統(tǒng)總體布置方案 系統(tǒng)工作流程如下：(1）駕駛員踩下制動(dòng)踏板，主缸中的制動(dòng)液進(jìn)入踏板感覺(jué)模擬器形成與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相同的踏板感覺(jué)；(2)HBBW ECU采集制動(dòng)踏板位移傳感器和主缸壓力等信息識(shí)別駕駛員的制動(dòng)意圖，根據(jù)前后輪理想制動(dòng)力分配曲線給出前后輪制動(dòng)力；(3)前輪制動(dòng)由EHB實(shí)現(xiàn)，EHB控制器集成于HBBW ECU中，它控制電動(dòng)泵抽取儲(chǔ)液罐中的制動(dòng)液，向高壓蓄能器注入制動(dòng)液作為高壓壓力源，通過(guò)電磁閥控制制動(dòng)液流入流出制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)壓力跟隨；(4)后輪制動(dòng)由EMB實(shí)現(xiàn)，HBBW ECU通過(guò)CAN向EMB ECU發(fā)出制動(dòng)力控制指令，EMB ECU作為底層控制器驅(qū)動(dòng)EMB執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)后輪制動(dòng)力控制；(5)在HBBW ECU中，還可集成 EBD/ABS/ESP等控制算法。 當(dāng)系統(tǒng)失效時(shí)，啟動(dòng)制動(dòng)失效備份，如下圖所示。后輪EMB不再工作，前輪EHB恢復(fù)電磁閥初始狀態(tài)，踏板感覺(jué)模擬器前端電磁閥和增減壓電磁閥關(guān)閉，兩隔離閥打開(kāi)，電機(jī)不再工作。駕駛員通過(guò)制動(dòng)踏板經(jīng)主缸直接作用于前輪輪缸形成制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

EHB制動(dòng)失效備份原理圖 該系統(tǒng)既能充分發(fā)揮兩種制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，又能彌補(bǔ)各自的不足。為提高控制響應(yīng)速度與精度時(shí)，在前軸裝EHB，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)失效備份以滿足現(xiàn)行法規(guī)要求；另外，由于后軸EMB所需的制動(dòng)力矩相對(duì)較小，現(xiàn)有的12V車載電源系統(tǒng)滿足其功率需求。

-2 HBBW制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制算法

-2.1 HBBW前后輪制動(dòng)力分配

HBBW在對(duì)前后輪進(jìn)行制動(dòng)力精確調(diào)節(jié)之前，需要識(shí)別駕駛員的制動(dòng)行為，下圖為HBBW前后輪制動(dòng)力分配框圖。駕駛員踩下制動(dòng)踏板，位移傳感器和主缸壓力信號(hào)分別采集信號(hào)輸送給HBBW ECU，HBBW ECU通過(guò)對(duì)傳感器的信號(hào)采集分析識(shí)別出駕駛員的制動(dòng)意圖，經(jīng)整車控制算法，根據(jù)汽車制動(dòng)過(guò)程中的不同需求，如ABS，ESP和EBD等算法開(kāi)啟和關(guān)閉給出前后輪的目標(biāo)制動(dòng)壓力。

HBBW前后輪制動(dòng)力分配框圖 為能精確而快速地調(diào)節(jié)前后輪制動(dòng)壓力，EHB和EMB應(yīng)滿足： (1)EHB系統(tǒng)達(dá)到14MPa的輪缸壓力的增壓時(shí)間小于200ms，超調(diào)量小于1%，能較好地跟隨正弦調(diào)制壓力跟隨曲線，適應(yīng)制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)壓功能； (2)EMB系統(tǒng)達(dá)到12kN的制動(dòng)器制動(dòng)力的增力時(shí)間小于500ms，超調(diào)量小于5%，能較好地跟隨正弦調(diào)制夾緊力跟隨曲線，適應(yīng)制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)夾緊力功能。 以整車EBD控制算法對(duì)HBBW制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制算法進(jìn)行驗(yàn)證，如下圖所示。首先根據(jù)制動(dòng)踏板位移和主缸壓力等信息識(shí)別駕駛員的制動(dòng)意圖，通過(guò)提前設(shè)定的主缸壓力與前輪輪缸壓力之間的關(guān)系曲線，給出前輪輪缸的目標(biāo)壓力值p?(駕駛員目標(biāo)壓力)，通過(guò)EHB執(zhí)行器來(lái)調(diào)節(jié)前輪的制動(dòng)壓力。而對(duì)于后輪的制動(dòng)壓力則通過(guò)后輪的滑移率控制器來(lái)調(diào)節(jié)后輪與前輪之間的相對(duì)滑移率。后輪滑移率控制器根據(jù)前輪輪速和后輪輪速的差值，輸出目標(biāo)制動(dòng)器制動(dòng)力給EMB控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)后輪的制動(dòng)力的大小，保證前后輪的角速度一致，達(dá)到車輪抱死時(shí)前后車輪同時(shí)抱死的目的，可表示為

混合線控制動(dòng)系統(tǒng)EBD控制框圖 式中：為EMB目標(biāo)制動(dòng)力；為前輪角速度；ωrw為后輪角速度；Kw-p和Kw-i為后輪滑移率PI控制器的參數(shù)。

-2.2 前輪EHB壓力調(diào)節(jié)控制算法

對(duì)于EHB系統(tǒng)輪缸壓力的控制，關(guān)鍵在于對(duì)線性增減壓閥的控制。所選的EHB系統(tǒng)前輪的增減壓閥均為常閉閥，下圖為EHB輪缸壓力跟隨控制算法框圖。為防止電磁閥過(guò)于頻繁動(dòng)作，設(shè)定一個(gè)保壓壓力門限值ε(ε＞0)，控制過(guò)程如下：設(shè)p?為目標(biāo)輪缸壓力，p為實(shí)際輪缸壓力，則當(dāng)p-p?＜-ε時(shí)，減壓閥關(guān)閉，控制增壓閥提升輪缸壓力；當(dāng)-ε≤p-p?≤ε時(shí)，增減壓電磁閥均處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)p-p?≥ε時(shí)，增壓閥關(guān)閉，控制減壓電磁閥，降低輪缸壓力。在保證輪缸壓力跟隨中壓力誤差較小和減少電磁閥開(kāi)關(guān)頻繁的前提下，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定選取ε為0.05MPa。

EHB輪缸壓力跟隨控制框圖 對(duì)線性電磁閥的控制由電磁閥電流環(huán)PI控制器和輪缸壓力環(huán)PI控制器組成，其中輪缸壓力環(huán)PI控制器根據(jù)目標(biāo)輪缸壓力和實(shí)際輪缸壓力的差值算得增減壓電磁閥的目標(biāo)電流：

式中：?為增壓閥目標(biāo)電流；為減壓閥目標(biāo)電流；Kp-p1，Kp-p2，Kp-i1和?Kp-i2為壓力環(huán)PI控制器的參數(shù)。 電流PI控制器根據(jù)線性電磁閥的目標(biāo)電流與實(shí)際線性電磁閥的電流差值算得調(diào)節(jié)電磁閥的線圈電壓，再換算成PWM控制線性電磁閥開(kāi)度：

式中：PWM in為增壓閥控制信號(hào)；PWMout為減壓閥控制信號(hào)；Iin為實(shí)際增壓閥電流；Iout為實(shí)際減壓閥電流；KC-p1，KC-p2，KC-i1和?KC-i2為電流環(huán)PI控制器的參數(shù)。

-2.3 后輪EMB制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制算法

對(duì)于EMB系統(tǒng)的輪缸壓力控制，關(guān)鍵在于對(duì)EMB執(zhí)行器電機(jī)的控制。本文中所選取的EMB執(zhí)行器電機(jī)為無(wú)刷直流電機(jī)(brushless direct current motor，BLDC)。 對(duì)BLDC的控制由電機(jī)的電流環(huán)PI控制器、轉(zhuǎn)速環(huán)PI控制器和夾緊力環(huán)PI控制器組成，如下圖所示。其中夾緊力環(huán)PI控制器根據(jù)目標(biāo)制動(dòng)力和實(shí)際制動(dòng)力的差值算得電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，可表示為

式中：為電機(jī)目標(biāo)角速度；Fcl為實(shí)際制動(dòng)力；KF-p和KF-i為夾緊力環(huán)PI控制器的參數(shù)。

EMB制動(dòng)力跟隨串聯(lián)三閉環(huán)控制框圖 電機(jī)轉(zhuǎn)速PI控制器根據(jù)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實(shí)際電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差計(jì)算得到電機(jī)的目標(biāo)控制電流，可表示為

式中：i?為電機(jī)的目標(biāo)控制電流；ωm為電機(jī)的實(shí)際角速度；KN-p和KN-i為轉(zhuǎn)速環(huán)PI控制器的參數(shù)。 電機(jī)電流PI控制器根據(jù)電機(jī)的控制電流與實(shí)際電機(jī)的電流差值算得電機(jī)的控制PWM信號(hào)：

式中：PWMm為電機(jī)的控制PWM信號(hào)；i為電機(jī)的實(shí)際電流；KC-p和KC-i表示電流環(huán)PI控制器的參數(shù)。PWMm控制BLDC在制動(dòng)器上形成的制動(dòng)力。

5 I-EHB集成式電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)

I-EHB系統(tǒng)是一種集成式電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)，是以電機(jī)+減速機(jī)構(gòu)來(lái)代替，內(nèi)部集成電控模塊，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊。下圖為Bosch 公司的iBooster系統(tǒng)。ibooster的響應(yīng)時(shí)間為120-150毫秒，ibooster可配置同一平臺(tái)的不同車型，通過(guò)設(shè)定制動(dòng)性能曲線，軟件定義“舒適型”、“運(yùn)動(dòng)型”多種踏板感，滿足智能駕駛的需求。

?

Bosch公司iBooster系統(tǒng)

典型帶有E-Booster的EHB系統(tǒng)如下圖所示。踏板位移和踏板力經(jīng)電子傳感器傳導(dǎo)給電子ECU，然后經(jīng)過(guò)不同的助力形式，如電動(dòng)液壓泵高壓蓄能器或者直流電機(jī)等推動(dòng)建立起液壓，液壓再分配給四個(gè)制動(dòng)輪缸。

EHB 系統(tǒng)

（1）I-EHB系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)

1）意圖獲取模塊

意圖獲取模塊主要有制動(dòng)踏板、踏板位移傳感器、踏板感覺(jué)模擬器等，制動(dòng)踏板經(jīng)過(guò)踏板位移傳感器將駕駛員所踩的制動(dòng)踏板位移信號(hào)發(fā)送給I-EHB的ECU。踏板感覺(jué)模擬器用來(lái)模擬真實(shí)狀態(tài)的腳感與路感。踏板和主缸之間完全解耦，腳感較輕，更便于能量回收。

2）分析控制模塊

分析控制模塊是整個(gè)線控制動(dòng)的核心，主要為I-EHB的ECU。ECU 通過(guò)踏板獲取駕駛員的制動(dòng)意圖后，根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算出最佳制動(dòng)力，控制制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行。ECU 由嵌入式芯片、信號(hào)采集及處理電路、通訊電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、冗余電路及I/O 口等組成。

3）液壓執(zhí)行模塊

分析控制模塊為線控制動(dòng)的執(zhí)行部分，包括伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)主缸等。伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，與減速機(jī)構(gòu)連接，可直接使用傳統(tǒng)車載12V電源，減速機(jī)構(gòu)可增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的扭矩，獲得更大制動(dòng)力。伺服電機(jī)接收來(lái)自ECU的制動(dòng)信號(hào)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)推動(dòng)制動(dòng)主缸建壓。

（2）I-EHB系統(tǒng)工作過(guò)程

I-EHB系統(tǒng)通過(guò)意圖獲取模塊、分析控制模塊、液壓執(zhí)行模塊等幾個(gè)模塊協(xié)調(diào)完成整個(gè)制動(dòng)過(guò)程，I-EHB系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制示意圖如下圖所示。

I-EHB 系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制示意圖

在車輛正常工況下，I-EHB的ECU接收踏板位移傳感器從踏板采集的制動(dòng)力位移信號(hào)，以及其他外部ECU發(fā)出的方向盤轉(zhuǎn)角、輪速、橫擺角速度等信號(hào)，來(lái)獲取駕駛員的駕駛意圖，利用算法計(jì)算得出車輪所需的最佳制動(dòng)力。在制動(dòng)踏板與主缸完全解耦條件下，踏板感覺(jué)模擬器可以根據(jù)駕駛員的制動(dòng)動(dòng)作輸出線性的腳感同時(shí)反饋車輛制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出給伺服電機(jī)，電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)將電信號(hào)大小轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條行程大小，推動(dòng)制動(dòng)主缸活塞，最終完成建壓。制動(dòng)主缸液壓力信號(hào)將實(shí)時(shí)反饋給I-EHB的ECU，用于精確控制主缸壓力以及對(duì)制動(dòng)主缸保壓。

當(dāng)車輛處于緊急狀態(tài)下需要急?；蛘咧苿?dòng)系統(tǒng)電子助力失效時(shí)，如下圖所示，I-EHB 提供備用機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。駕駛員快速緊急制動(dòng)，迅速克服系統(tǒng)內(nèi)部的解耦腔，此時(shí)制動(dòng)踏板推桿將直接作用于制動(dòng)主缸，主缸液壓力大小直接由制動(dòng)踏板提供，一定程度上保證緊急情況下的制動(dòng)安全。

I-EHB 系統(tǒng)助力失效制動(dòng)示意圖

（3）I-EHB系統(tǒng)控制方法

在傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中，主缸液壓力完全來(lái)自制動(dòng)踏板推進(jìn)的深度，因此，制動(dòng)時(shí)無(wú)法精確控制主缸液壓力。對(duì)于駕駛新手來(lái)說(shuō)，駕駛經(jīng)驗(yàn)不足不僅影響車輛制動(dòng)感覺(jué)，更影響車輛在緊急狀況下整車制動(dòng)的安全性。I-EHB系統(tǒng)由于采用了電控單元，同時(shí)制動(dòng)踏板與主缸活塞之間完全解耦，使得主缸液壓力控制更加迅速與精確。對(duì)于I-EHB系統(tǒng)主缸液壓力的控制，實(shí)際上就是對(duì)伺服電機(jī)的控制，利用ECU根據(jù)相應(yīng)的控制算法計(jì)算駕駛員需要的最佳制動(dòng)力，將最佳制動(dòng)力轉(zhuǎn)化為電機(jī)的電流信號(hào)或者命令力矩，從而完成主缸的建壓。

PID 控制策略圖

如上圖所示，對(duì)以電動(dòng)機(jī)+減速機(jī)構(gòu)為動(dòng)力源的I-EHB系統(tǒng)的控制算法，大多以閉環(huán)反饋控制為主。在閉環(huán)控制中，比例積分微分控制（PID 控制）是一種最常用的控制方法，同時(shí)可通過(guò)參數(shù)整定變化多種控制結(jié)構(gòu)，獲得不同的控制效果。運(yùn)用在I-EHB系統(tǒng)中的主要控制思路是通過(guò)液壓力傳感器將主缸液壓力實(shí)時(shí)反饋給ECU，將ECU計(jì)算出的期望主缸液壓力和輸出的實(shí)際主缸液壓力進(jìn)行對(duì)比，然后將二者之間的偏差值利用ECU中設(shè)好的PID算法對(duì)其整定，輸出一個(gè)最合適的量給電機(jī)，對(duì)主缸液壓力進(jìn)行補(bǔ)償。線控液壓制動(dòng)10MPa主動(dòng)建壓時(shí)間≤170ms,液壓控制精度≤0.1MPa。

功能安全滿足ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)要求

（4）IEHB設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)計(jì)算（基本構(gòu)型）

（5）踏板模擬器設(shè)計(jì)

（6）IEHB樣件制作及硬件接口

（7）制動(dòng)能量回收軟件策略設(shè)計(jì)和仿真

能量回收效率滿足：ECE 15城市工況下制動(dòng)能量回收降低整車電耗23%。

（8）IEHB仿真和檢測(cè)設(shè)備

（9）整車集成與初步實(shí)車匹配

（10）IEHB 二代

集成了ABS、ESC等先進(jìn)電子制動(dòng)各項(xiàng)功能，同時(shí)可以擯棄真空助力器將制動(dòng)主缸集成一體。采用液電一體化控制實(shí)現(xiàn)對(duì)各輪缸的制動(dòng)力獨(dú)立且線性性控制。分布式驅(qū)動(dòng)式制動(dòng)系統(tǒng)方向?yàn)閷?shí)現(xiàn)高集成度，采用集成制動(dòng)主缸和踏板模擬器實(shí)現(xiàn)全解耦的方式。采用電機(jī)泵預(yù)增壓，高壓蓄能器供液的形式為制動(dòng)系統(tǒng)提供制動(dòng)液壓力，保證制動(dòng)過(guò)程快速響應(yīng)的目的。

二代踏板模擬器設(shè)計(jì)

采用三級(jí)彈簧帶有力量重疊區(qū)，過(guò)渡力變化區(qū)域模擬傳統(tǒng)制動(dòng)腳感，針對(duì)不同車型可以通過(guò)調(diào)節(jié)擋圈螺紋深度對(duì)二級(jí)彈簧的預(yù)壓力來(lái)微調(diào)踏板感的軟硬。

6.線控氣壓制動(dòng)系統(tǒng)

四、原理

1.線控制動(dòng)助力來(lái)源 如何做到常規(guī)的線控制動(dòng)，這得從真空助力器說(shuō)起。

單踏板的杠桿并不足以推動(dòng)主缸活塞較大的行程，因?yàn)橹苿?dòng)液（剎車油）是非常黏性的液體，與主缸缸壁之間的摩擦力很大，需要的推力很大，為此使用了真空助力器，真空助力器一般位于制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸之間，為便于安裝，通常與主缸合成一個(gè)組件，主缸的一部分深入到真空助力器殼體內(nèi)。真空助力器是一個(gè)直徑較大的腔體，內(nèi)部有一個(gè)中部裝有推桿的膜片（或活塞），將腔體隔成兩部分，一部分與大氣相通，另一部分通過(guò)管道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管相連。它利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)吸入空氣這一原理，造成助力器的一側(cè)真空，真空源從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管處獲得，相對(duì)于另一側(cè)正?？諝鈮毫τ袎毫Σ睿眠@壓力差來(lái)加強(qiáng)制動(dòng)推力。如果膜片兩邊有即使很小的壓力差，由于膜片的面積很大，仍可以產(chǎn)生很大的推力推動(dòng)膜片向壓力小的一端運(yùn)動(dòng)。真空助力系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)，同時(shí)控制助力器的真空度，使膜片移動(dòng)，并通過(guò)聯(lián)動(dòng)裝置利用膜片上的推桿協(xié)助人力去踩動(dòng)和推動(dòng)制動(dòng)踏板。需要注意推力來(lái)自壓力差，而非真空。傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)需要依靠真空助力器，通過(guò)真空和大氣壓的壓力差放大踏板輸入的壓力，否則單純依靠人力腳踩和杠桿、液壓的放大作用不足以形成車輪制動(dòng)力。

對(duì)制動(dòng)性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的液壓或者空氣制動(dòng)系統(tǒng)在加入了大量的電子控制系統(tǒng)如ABS、ESP等后，結(jié)構(gòu)和管路布置越發(fā)復(fù)雜，液壓（空氣）回路泄露的隱患也加大，同時(shí)裝配和維修的難度也隨之提高；使用協(xié)調(diào)式回收策略，傳統(tǒng)真空助力器的制動(dòng)液壓超過(guò)跳增值的區(qū)域，能量回收系統(tǒng)的制動(dòng)液壓的變化會(huì)被駕駛員感知而影響踏板感，因此，只能實(shí)現(xiàn)小于0.2g減速度的能量回收。傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)是基于真空助力器的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，其真空來(lái)源為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)壓，但是它體積大、響應(yīng)慢，無(wú)法適應(yīng)新型車輛的需求，不利于汽車輕量化；也無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)制動(dòng)和制動(dòng)壓力的精確、快速控制，不能滿足智能汽車對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)化和智能化的要求。

為減少駕駛員的體力消耗，汽油乘用車采用真空助力式液壓制動(dòng)（剎車）系統(tǒng)，利用汽油機(jī)進(jìn)氣管中的真空度產(chǎn)生助力，幫助駕駛員剎車。真空助力器會(huì)減少一部分發(fā)動(dòng)機(jī)效率，所以近來(lái)有些油車上使用電子真空助力器，用電機(jī)制造真空。純電動(dòng)車沒(méi)有裝配發(fā)動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)啟停都是常態(tài)，電動(dòng)車和混合動(dòng)力車不能依賴內(nèi)燃機(jī)取得真空，需要用電子真空泵。對(duì)此，有兩種解決技術(shù)方案：

1）依然使用真空助力，采用電子（電動(dòng)）真空泵EVP（Electronic Vacuum Pump）獲得真空源，采用電子(電動(dòng)）真空泵產(chǎn)生真空度。

在電機(jī)技術(shù)不夠先進(jìn)的1999年前，只得放棄這種電機(jī)直接推動(dòng)主缸的思路，轉(zhuǎn)而使用高壓蓄能器。這套系統(tǒng)利用電機(jī)建立液壓，然后將高壓剎車油儲(chǔ)存在高壓蓄能器中，需要?jiǎng)x車時(shí)釋放。這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓管路眾多，成本高昂，可靠性不高。由于成本過(guò)高，從2007年起，電子真空泵EVP開(kāi)始在電動(dòng)車或混動(dòng)車上取代這種高壓蓄能器設(shè)計(jì)，EVP極為簡(jiǎn)單，就是將油車的真空助力器換為電子真空泵獲得真空，缺點(diǎn)非常明顯，首先它幾乎沒(méi)有任何能量回收，使用疊加式回收策略，EVP與制動(dòng)系統(tǒng)并聯(lián)，能量回收率只有ibooster+ESP HEV協(xié)調(diào)式回收方案的5%左右，能量回收效率遠(yuǎn)低于線控制動(dòng)；其次，EVP因自身結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)速較高的原因，剎車時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的噪音，噪音小的葉片式真空泵則成本高；EVP方案壽命短，設(shè)備常見(jiàn)的使用壽命為600-1200h；EVP方案獲得的真空源并不穩(wěn)定，真空泵產(chǎn)生負(fù)壓的穩(wěn)定性受大氣環(huán)境影響，因此EVP無(wú)法在高原地區(qū)獲得足夠的真空度，有高原反應(yīng)，該工況下剎車助力被削弱；最主要是EVP方案常規(guī)制動(dòng)依然必須由人力首先踩下制動(dòng)踏板再逐級(jí)放大，也就是說(shuō)它并非線控制動(dòng)，而是機(jī)械制動(dòng),滿足自動(dòng)駕駛需求。優(yōu)點(diǎn)也很明顯，首先是EVP電子真空泵雖然對(duì)底盤改動(dòng)小、價(jià)格低/成本很低，再者是設(shè)計(jì)異常簡(jiǎn)單，油車的底盤幾乎不做絲毫改動(dòng)就可以用來(lái)做混動(dòng)車，這對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要，因缺乏自主設(shè)計(jì)底盤能力。

現(xiàn)有新能源汽車的制動(dòng)系統(tǒng)主要是采用真空助力器和電動(dòng)真空泵EVP結(jié)合提供負(fù)壓的過(guò)渡產(chǎn)品，這種形式的制動(dòng)系統(tǒng)未能很好地實(shí)現(xiàn)踏板力與車輛制動(dòng)力之間的解耦和制動(dòng)能量回收的功能；電動(dòng)真空泵和真空儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的體積和噪聲較大，且難以和其他底盤電子控制系統(tǒng)集成。作為線控制動(dòng)的替代方案，但不是長(zhǎng)久之計(jì)。

2）放棄真空助力器，轉(zhuǎn)用電子助力器，完全用電機(jī)助力來(lái)實(shí)現(xiàn)，由線控制動(dòng)系統(tǒng)直接建壓。新能源車型沒(méi)有穩(wěn)定真空源，線控制動(dòng)對(duì)比電子真空泵優(yōu)勢(shì)明顯。目前電動(dòng)汽車更傾向于應(yīng)用電子（電動(dòng)）助力器，如日本日立公司推出的e-ACT和博世公司推出的iBooster等，

基本發(fā)展路徑如下圖示。

線控制動(dòng)正是從真空助力器延伸開(kāi)來(lái)，用一個(gè)電機(jī)來(lái)代替真空助力器推動(dòng)主缸活塞。由于汽車底盤空間狹小，電機(jī)的體積必須很小，同時(shí)要有一套高效的減速裝置，將電機(jī)的扭矩轉(zhuǎn)換為強(qiáng)大的直線推力，這其中的關(guān)鍵因素就是電機(jī)主軸。隨著電機(jī)技術(shù)的

發(fā)展，在2009年首次推出電液線控制動(dòng)系統(tǒng)E-ACT。大部分日系混動(dòng)或純電車都采用這種設(shè)計(jì)。用直流無(wú)刷超高速電機(jī)配合滾珠絲杠直接推動(dòng)主缸活塞達(dá)到電液線控制動(dòng)，這套方案對(duì)滾珠絲杠的加工精度要求很高。傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間大約400-600毫秒，電液線控制動(dòng)大約為120-150毫秒，安全性能大幅度提高，百公里時(shí)速剎車大約最少可縮短9米以上的距離，同時(shí)用在混動(dòng)和電動(dòng)車上，可以回收幾乎99%的剎車摩擦能量。使用協(xié)調(diào)式回收策略，ibooster與ESP HEV協(xié)調(diào)最高可回收0.3g減速度，在制動(dòng)頻繁的城市路況下，續(xù)航里程增加10%-20%；是目前公認(rèn)最好的制動(dòng)方式。為了保證系統(tǒng)的可靠性，這套制動(dòng)系統(tǒng)一般都需要加入ESP（ESC）做系統(tǒng)備份。這類制動(dòng)系統(tǒng)具備變助力比功能，能提供較好的駕駛感受、實(shí)現(xiàn)部分能量回收和主動(dòng)制動(dòng)功能。然而，該類制動(dòng)系統(tǒng)仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)踏板力與車輛制動(dòng)力之間的解耦及單輪制動(dòng)力調(diào)節(jié)，要實(shí)現(xiàn)上述功能，需要額外添加器件，增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。2.工作原理

線控制動(dòng)系統(tǒng)將原有的制動(dòng)踏板用一個(gè)模擬發(fā)生器，用來(lái)接收駕駛員的制動(dòng)意圖，產(chǎn)生、傳遞制動(dòng)信號(hào)給控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬反饋給駕駛員，如下圖。

傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)功能是直接通過(guò)液壓裝置來(lái)傳遞和實(shí)施的，而線控制動(dòng)系統(tǒng)則是利用物理信號(hào)傳遞制動(dòng)信息，使用電子控制單元控制機(jī)電一體化裝置來(lái)實(shí)施制動(dòng)。線控制動(dòng)簡(jiǎn)單理解是電開(kāi)關(guān)版的蝶式剎車，不需要再經(jīng)過(guò)油壓轉(zhuǎn)換，直接讓電控單元驅(qū)動(dòng)活塞，卡鉗夾緊制動(dòng)片以達(dá)到剎車制動(dòng)效果，從而直接實(shí)現(xiàn)“電”信號(hào)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)更直接的管理。下面分別簡(jiǎn)述EHB和EMB的工作原理和特性。

（1）EHB 系統(tǒng)

EHB原理：電機(jī)液一體化，電機(jī)取代真空助力器

汽車駕駛員的制動(dòng)動(dòng)作被踏板上的傳感器感轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，電子控制單元接受到信號(hào)后，命令液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成制動(dòng)的操作。EHB能根據(jù)路面的附著情況和轉(zhuǎn)速為每個(gè)車輪分配最合理的制動(dòng)力，從而可以更充分地利用車輪和地面之間的摩擦力，使制動(dòng)距離更短，制動(dòng)過(guò)程更安全。

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)示意圖

當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)(電子)踏板配有踏板感覺(jué)模擬器和電子傳感器，集成在制動(dòng)踏板上的傳感器將制動(dòng)踏板的行程及駕駛?cè)瞬认驴刂铺ぐ鍟r(shí)的速度，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳遞給制動(dòng)控制單元（ECU），ECU通過(guò)CAN 總線與外部系統(tǒng)交流，綜合其它電信號(hào)判斷車輛的運(yùn)行工況，ECU可以通過(guò)傳感器信號(hào)判斷駕駛員的制動(dòng)意圖，計(jì)算出每個(gè)車輪的最佳制動(dòng)力，并通過(guò)智能接口輸出控制信號(hào)到液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)中包含由電動(dòng)油泵和高壓蓄能器組成的液壓供給部分和車輪制動(dòng)壓力模塊，車輪制動(dòng)壓力模塊獨(dú)立的控制和調(diào)節(jié)各個(gè)車輪制動(dòng)器中的油壓大小，進(jìn)液閥開(kāi)啟，液壓供給部分的高壓油液進(jìn)入車輪制動(dòng)器，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)，使制動(dòng)器工作對(duì)車輪產(chǎn)生制動(dòng)力。當(dāng)減小車輪制動(dòng)強(qiáng)度或解除制動(dòng)時(shí)，出液閥開(kāi)啟，車輪制動(dòng)器中的油壓降低，制動(dòng)力也隨之減小，直至制動(dòng)器完全退出工作（上圖 ）。輪缸里面的制動(dòng)液不是通過(guò)主缸過(guò)來(lái)的，是通過(guò)高壓蓄能器里面，通過(guò)液壓泵來(lái)提供一個(gè)壓力源，提供一個(gè)制動(dòng)液源，來(lái)進(jìn)入輪缸，達(dá)到需要的制動(dòng)的制動(dòng)力。EHB系統(tǒng)的車輪制動(dòng)壓力模塊能根據(jù)汽車行駛工況要求，計(jì)算出各車輪需要的制動(dòng)力并分別進(jìn)行控制，所以，EHB系統(tǒng)能夠有效減少車輛制動(dòng)距離，提高行駛安全性。此外，為了使駕駛員對(duì)于制動(dòng)強(qiáng)度有直觀的感受，線控制動(dòng)系統(tǒng)中通常采用踏板行程模擬器，踩制動(dòng)踏板的行程越大，模擬器上的阻力也就越大，使駕駛員在使用線控制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)和使用傳動(dòng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)感受基本相同。

正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開(kāi)，是完全解耦的,備用閥（隔離閥/開(kāi)關(guān)）處于關(guān)閉狀態(tài)。打開(kāi)進(jìn)油閥和關(guān)閉出油閥，制動(dòng)液從蓄能器通過(guò)進(jìn)油閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸實(shí)現(xiàn)增壓；打開(kāi)出油閥和關(guān)閉進(jìn)油閥，制動(dòng)液從制動(dòng)輪缸通過(guò)出油閥返回制動(dòng)液罐實(shí)現(xiàn)減壓；進(jìn)油閥及出油閥均處于關(guān)閉狀態(tài)則實(shí)現(xiàn)保壓。當(dāng)需要單獨(dú)控制某側(cè)制動(dòng)輪缸壓力時(shí)需要關(guān)閉平衡閥，由其對(duì)應(yīng)的進(jìn)油閥和出油閥工作。

為防止EHB系統(tǒng)失效造成制動(dòng)失靈，EHB系統(tǒng)仍然保留著傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，EHB系統(tǒng)失效時(shí)，備用開(kāi)關(guān)（閥）打開(kāi)（上圖），制動(dòng)踏板連接的制動(dòng)主缸通過(guò)備用開(kāi)關(guān)（閥）連接各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，EHB系統(tǒng)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的液壓系統(tǒng)，保證車輛制動(dòng)的基本需要。這時(shí)假設(shè)液壓泵壞了，這個(gè)油進(jìn)去了，但是備用閥打開(kāi)之后，那么從制動(dòng)踏板和主缸過(guò)來(lái)的制動(dòng)液，還是可以進(jìn)入相應(yīng)的輪缸，達(dá)到一定常規(guī)制動(dòng)的效果，所以這是一個(gè)安全性的保證。制動(dòng)踏板輸入信號(hào)后驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過(guò)備用閥流入連接各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，是保證車輛制動(dòng)的必要安全保障。

當(dāng)EHB的供能裝置出現(xiàn)故障時(shí)隔離閥無(wú)法打開(kāi)，駕駛員仍能通過(guò)踩下制動(dòng)踏板將制動(dòng)主缸內(nèi)的制動(dòng)液經(jīng)隔離閥和制動(dòng)管路送入制動(dòng)輪缸，實(shí)現(xiàn)一定強(qiáng)度的制動(dòng)。

備用系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，使車輛在線控制制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)器涉水后，EHB系統(tǒng)可以通過(guò)適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)動(dòng)作，恢復(fù)制動(dòng)器的干燥，保持制動(dòng)器的工作性能。由于EHB采用了線控技術(shù)，在制動(dòng)器和制動(dòng)踏板之間沒(méi)有液壓或機(jī)械連接，因此，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，進(jìn)行防抱死調(diào)節(jié)時(shí)，制動(dòng)踏板上感受不到由于液壓管路油壓波動(dòng)產(chǎn)生的反沖作用力，提高了駕駛員的操作舒適性。

（2）EMB系統(tǒng)

EMB原理：電機(jī)一體化，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器

EMB系統(tǒng)的主控制器（制動(dòng)控制單元ECU）工作時(shí)通過(guò)接收踏板位移傳感器傳來(lái)的踏板行程的位移信號(hào)，ECU計(jì)算出踩制動(dòng)踏板的速度信號(hào)并結(jié)合整車其他ECU發(fā)出的車速信號(hào)、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)等相關(guān)信號(hào)，明確汽車行駛狀態(tài)，分析各個(gè)車輪上的制動(dòng)需求，計(jì)算出各個(gè)車輪的最佳制動(dòng)力矩大小后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，分析后向4個(gè)車輪制動(dòng)模塊發(fā)出制動(dòng)指令，控制四個(gè)獨(dú)立的控制器向?qū)?yīng)的電機(jī)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)，分別控制各車輪上的電子機(jī)械制動(dòng)器中工作電機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)角，通過(guò)電子機(jī)械制動(dòng)器中的減速增矩以及運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)鉗塊的夾緊，產(chǎn)生足夠的制動(dòng)摩擦力矩。電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)將電機(jī)扭矩轉(zhuǎn)化為所需的制動(dòng)力，車輪制動(dòng)模塊上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)摩擦材料塊，然后實(shí)現(xiàn)摩擦制動(dòng)。每一個(gè)車輪都有一個(gè)制動(dòng)模塊，可以單獨(dú)分別控制，每個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也都有單獨(dú)的電機(jī)控制器。車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，每個(gè)車輪制動(dòng)系統(tǒng)分配的制動(dòng)力不一樣，4個(gè)模塊作用下，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配，制動(dòng)穩(wěn)定性控制等功能，從而達(dá)到平穩(wěn)轉(zhuǎn)向的目的。踩一下自動(dòng)踏板，通過(guò)自動(dòng)踏板傳感器得到駕駛員的駕駛意圖，通過(guò)ECU處理之后直接驅(qū)動(dòng)車輪上面的制動(dòng)模塊，這里是四個(gè)電機(jī)直接進(jìn)行制動(dòng)。制動(dòng)力矩完全是通過(guò)安裝在4個(gè)輪胎上的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，驅(qū)動(dòng)和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生所需要的制動(dòng)力。

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)

線控制動(dòng)系統(tǒng)在原理上帶來(lái)革新的同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)不可忽視的問(wèn)題：線控制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)增益系數(shù)與傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比較低，由于制動(dòng)電機(jī)的增多以及功率的加大，這就使得線控制動(dòng)系統(tǒng)需要消耗過(guò)多的車載能源，再加上受到車載電氣系統(tǒng)的限制，12V電源無(wú)法滿足制動(dòng)需求，12V電源成為限制EMB發(fā)展的重要因素，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用一直得不到廣泛的推廣。EMB相對(duì)汽車的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，太過(guò)超前，而且同時(shí)由于沒(méi)有備用的制動(dòng)系統(tǒng)，安全性還有待提升，安全冗余一直被業(yè)界質(zhì)疑。

（3）EHB與EBM差異

EHB和EMB在傳力路徑上有很大不同，工作原理和特性也有差別：

這兩種制動(dòng)系統(tǒng)各有優(yōu)勢(shì)，也都有各自的缺點(diǎn)。

EHB制動(dòng)系統(tǒng)仍然保留了制動(dòng)液，仍包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，系統(tǒng)液壓管路布置復(fù)雜且難以集成駐車制動(dòng)；雖然EHB能完全獨(dú)立于制動(dòng)踏板而進(jìn)行制動(dòng)，但是其物理線路沒(méi)有延伸到車輪制動(dòng)器，仍需要制動(dòng)液將制動(dòng)能量從蓄能器傳遞到制動(dòng)輪缸，連續(xù)制動(dòng)時(shí)，由于高壓蓄能器壓力的衰減，維持響應(yīng)速度與精度能力均不及EMB，使得EHB并不完全具備線控制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，EHB并非終極方案；這類制動(dòng)系統(tǒng)具備變助力比功能，能提供較好的駕駛感受、實(shí)現(xiàn)部分能量回收和主動(dòng)制動(dòng)功能。然而，該類制動(dòng)系統(tǒng)仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)踏板力與車輛制動(dòng)力之間的解耦及單輪制動(dòng)力調(diào)節(jié)，要實(shí)現(xiàn)上述功能，需要額外添加器件，增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。

從本質(zhì)而言，電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB并不是真正意義上純粹的線控制動(dòng)系統(tǒng)，它需要液壓系統(tǒng)放大制動(dòng)能量。但就目前而言，這種結(jié)構(gòu)相比于其他線控制動(dòng)系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镋HB是從傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)化而來(lái)，具有冗余系統(tǒng)，它基于傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)，原有的液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以保留，易于實(shí)現(xiàn)失效備份，可以使用人力在供能裝置失效的情況下作為備用制動(dòng)選項(xiàng),就是液壓管路的方式是有液壓后備的，一旦線控失效之后，制動(dòng)液還會(huì)從正常的液壓管路進(jìn)入輪缸，可以提供部分的制動(dòng)效能，使車輛在線控制系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)。具備可靠的機(jī)械備份，即車載電源失效時(shí)啟用純液壓助力。備用系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，安全性上有一定的保證，安全穩(wěn)定才是剎車系統(tǒng)的第一要?jiǎng)?wù)，其高安全性在用戶的可接受性方面更具優(yōu)勢(shì)。且此類產(chǎn)品成熟度高，兼具液壓制動(dòng)系統(tǒng)高制動(dòng)增益系數(shù)和線控制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)新能源車所需要的協(xié)調(diào)式制動(dòng)策略，得到汽車零部件生產(chǎn)廠商的重視。

目前行業(yè)內(nèi)研究的主要方向是EHB，很大的一部分原因是具有備用制動(dòng)系統(tǒng)，是現(xiàn)階段的首選方案，是當(dāng)前主要推廣量產(chǎn)的方案，目前已實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。目前線控制動(dòng)系統(tǒng)更多的應(yīng)用形式是EHB，這是汽車電動(dòng)化以及智能化發(fā)展所必需。EHB是制動(dòng)系統(tǒng)革命性產(chǎn)品，是智能駕駛的關(guān)鍵執(zhí)行部件，對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展具有重大推動(dòng)作用，已成為行業(yè)公認(rèn)的下一代汽車制動(dòng)系統(tǒng)主流解決方案。

EMB可以將傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油或空氣等傳力介質(zhì)完全由電制動(dòng)取代，直接將輸入與終端執(zhí)行之間的部件全部簡(jiǎn)化，因此只有EMB是完全的線控制動(dòng)，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)效果好、易于與其他電控功能集成在一起，與EHB相比，EMB是更優(yōu)的方案，它不以制動(dòng)液為工作介質(zhì)，控制響應(yīng)更加迅速精確，逐漸成為汽車制動(dòng)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但EMB沒(méi)有機(jī)械冗余，沒(méi)有液壓后備制動(dòng)系統(tǒng)且缺乏技術(shù)支持，很難滿足失效備份的需求,一旦執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者EMB系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的話，常規(guī)制動(dòng)可能就沒(méi)有了，沒(méi)有保險(xiǎn)措施，在安全性上面可能會(huì)有一些顧慮。必須具有很高的設(shè)備可靠性、總線協(xié)議和抗信號(hào)干擾能力，尤其是需要解決車載電源失效問(wèn)題。此外，剎車片產(chǎn)生的高溫巨震環(huán)境對(duì)電機(jī)穩(wěn)定性、芯片半導(dǎo)體和永磁材料造成巨大考驗(yàn)，短期內(nèi)難有突破。其制動(dòng)力能力依賴于較大的驅(qū)動(dòng)功率，必須配備42V電源系統(tǒng)，更為關(guān)鍵的是，EMB系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)行法規(guī)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)失效備份的需求。雖然國(guó)內(nèi)外企業(yè)與高校均研發(fā)EMB原理樣機(jī)，目前EMB還處在研究階段，由于缺乏足夠的技術(shù)支持，但還不具備進(jìn)入市場(chǎng)的條件。

EMB理論上完美，但由于技術(shù)條件較高，成本較高，冗余備份,電機(jī)性能等限制以及熱可靠性技術(shù)等還需完善，這些問(wèn)題都阻礙了EMB系統(tǒng)在短期內(nèi)的量產(chǎn)，應(yīng)該說(shuō)比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)很難大批量應(yīng)用，至少在國(guó)內(nèi)肯定是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有批量裝車的EMB產(chǎn)品。

因此綜上所述，線控化的EHB系統(tǒng)仍然是最為可行的制動(dòng)系統(tǒng)方案。現(xiàn)在汽車上的線控制動(dòng)還是集中在EHB，而且還沒(méi)有對(duì)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。EMB雖然有著比傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)器和EHB兩者都無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)和廣闊的運(yùn)用前景，雖然是未來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)的終極發(fā)展方向，必然是未來(lái)的趨勢(shì)，可能成為主流，但EMB技術(shù)在汽車上的應(yīng)用并不成熟，短期內(nèi)難以量產(chǎn)，未來(lái)5-10年線控技術(shù)的主流仍是EHB方案,仍以EHB為主，EHB為現(xiàn)有技術(shù)條件下的主要方案，是現(xiàn)在研究的主流方向或者說(shuō)是在目前狀態(tài)下主要研究的一個(gè)產(chǎn)品。若材料方面無(wú)法突破，EHB占據(jù)主導(dǎo)地位的時(shí)間將更久。只有解決了一些制約其自身發(fā)展的關(guān)鍵因素，才能得到越來(lái)越廣發(fā)應(yīng)用。目前來(lái)看EMB商業(yè)化之路的優(yōu)先級(jí)明顯低于EHB,但是從線控制動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)未來(lái)發(fā)展的方向，是線控制動(dòng)最終形態(tài)。EHB系統(tǒng)僅僅只是一個(gè)先期的產(chǎn)品，EHB是傳統(tǒng)液壓制動(dòng)到EMB的一個(gè)過(guò)渡產(chǎn)品，最終的產(chǎn)品一定是一個(gè)EMB系統(tǒng)。EMB的可靠性對(duì)其商業(yè)化有著至關(guān)重要的作用。?EMB技術(shù)肯定會(huì)得到大力的發(fā)展，未來(lái)會(huì)向液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)起強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。線控制動(dòng)的發(fā)展之路還任重道遠(yuǎn)。

EHB與EMB主要不同點(diǎn)：

1） EMB減少機(jī)械連接件和閥類元件，一方面使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，減輕車重，提供更大的內(nèi)部空間，便于布置、裝配和維修；另一方面電信號(hào)傳遞更迅速、高效；

2） EMB需要對(duì)底盤進(jìn)行更大范圍的改造，造價(jià)高；

3） EMB不存在液壓油泄露問(wèn)題，電池更加安全；

4） EMB便于集成其他電控系統(tǒng)，如ABS、ESP、自動(dòng)駕駛、能量回收等；

5） EHB 可以打開(kāi)液壓管路備用閥作為其中一道安全失效模式，EMB則沒(méi)有機(jī)械冗余。

（4）線控制動(dòng)兩種技術(shù)路線：EHB與EMB

EHB（Electro-hydraulic Brake）保留傳統(tǒng)的液壓工作方式，博世ibooster和采埃孚EBB（Electronic Brake Booster）都是vacuum booster真空助力器的局部替代方案。ibooster制動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生可以來(lái)自踏板，踏板行程傳感器測(cè)量到輸入推桿的位移后，將該位移信號(hào)發(fā)送到ECU，由ECU計(jì)算制動(dòng)請(qǐng)求；也可以由ECU根據(jù)場(chǎng)景需要主動(dòng)生成制動(dòng)需求。ECU計(jì)算出電機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的扭矩，二級(jí)齒輪傳動(dòng)裝置將該扭矩轉(zhuǎn)化為助力器閥體的伺服制動(dòng)力，通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的直線推力，推動(dòng)制動(dòng)主缸推桿。

與EHB相比，EMB主要組件差異是系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有制動(dòng)液。燃油車EHB主要適用智能駕駛的場(chǎng)景，新能源車EHB適用于智能駕駛、能量回收等多場(chǎng)景。

（5）線控制動(dòng)EHB路線BOX之爭(zhēng)：One-Box vs. Two-Box

確定了EHB的技術(shù)路線，接下來(lái)就是具體的實(shí)現(xiàn)方法了，目前EHB的線控制動(dòng)方案又出現(xiàn)了兩大流派: Two-Box 和One Box。但作為線控制動(dòng)，無(wú)論是Two-Box還是One-Box，相比較傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)，都有非常優(yōu)秀的性能體現(xiàn)。

Two-Box和One-Box又有各自的優(yōu)劣勢(shì)，要評(píng)價(jià)二者優(yōu)劣，必須對(duì)它們的性價(jià)比進(jìn)行一次分析。 One-Box較Two-Box性能上更具優(yōu)勢(shì)，但Two-Box目前安全性更有保障，One-Box需要看踏板調(diào)教的安全性。One-Box的集成度更高，是未來(lái)的主流方案。 One-Box方案集成ESP，需以成熟ESP技術(shù)為基礎(chǔ)，Two-Box方案協(xié)調(diào)ESP，可通過(guò)外采ESP降低技術(shù)難度。? ?

One-Box方案由于將ESP集成在EHB中，更需要以成熟的ESP量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，由于其在性能、成本等方面的優(yōu)勢(shì)，博世、大陸、采埃孚正在逐步加碼One-Box產(chǎn)品，有望成為市場(chǎng)主流。同時(shí)，EHB在新能源汽車的滲透率更高且增速更快，國(guó)產(chǎn)One-Box方案在價(jià)格上較主流Two-Box方案具有明顯優(yōu)勢(shì)，具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)的自主供應(yīng)商有望實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

從對(duì)比來(lái)看，Two-Box相比較One-Box最大的優(yōu)勢(shì)在L3自動(dòng)駕駛工況下的制動(dòng)冗余需求，拋開(kāi)這一點(diǎn)One-Box完勝。 L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛明確了是要駕駛員主導(dǎo)操作車輛的，而L3則是有限條件下的自動(dòng)駕駛，也就是說(shuō)它可以完全不需要駕駛員干預(yù)，但是有的時(shí)候又必須駕駛員干預(yù)。

駕駛員和車輛自主控制之間如何相互接管就成了一大問(wèn)題，因?yàn)檫@之間并沒(méi)有一個(gè)明顯的界定，所以假設(shè)出了交通事故，是需要駕駛員和汽車共同承擔(dān)責(zé)任，而這也是相關(guān)法律法規(guī)最模糊的地方，基于這樣的模糊定義，現(xiàn)在的L3的定義被大范圍的詬病。

甚至不少品牌直接放棄了L3級(jí)別自動(dòng)駕駛的研發(fā)，比如福特、沃爾沃就表示會(huì)直接從L2到L4，電動(dòng)車企蔚來(lái)也表示會(huì)跳過(guò)L3，直接進(jìn)入L4。而以自動(dòng)駕駛聞名的特斯拉自始至終都沒(méi)有給自己的產(chǎn)品定過(guò)級(jí)，只表示會(huì)進(jìn)入L4時(shí)代。

之所以大部分廠商在向L3不遺余力，其實(shí)更多是為了避免被扣上“無(wú)創(chuàng)新”的帽子。實(shí)際上，法規(guī)、技術(shù)等層面上，L3的發(fā)展遠(yuǎn)比想象的要復(fù)雜得多。

奧迪曾經(jīng)在L3領(lǐng)域投入數(shù)十億歐元的巨資研發(fā)，這已經(jīng)接近A8的研發(fā)費(fèi)用了。奧迪將L3級(jí)別自動(dòng)駕駛的弱化，更像是在L3遇到瓶頸遲遲不能在量產(chǎn)車上實(shí)現(xiàn)之后，奧迪認(rèn)清了L4才是正確方向。

一些大的供應(yīng)商，比如BOSCH ，在它的WHA系統(tǒng)在實(shí)施車輛變道動(dòng)作時(shí)，只允許車輛脫離控制20s，它是實(shí)現(xiàn)了L3的定義功能的，但是它又不允許用戶完全放開(kāi)接管車輛，無(wú)限接近L3的功能但是不脫離L2的定義，是現(xiàn)階段最穩(wěn)妥也最常見(jiàn)的做法，所以有了越來(lái)越多的L2+和L2.5，至于L3，沒(méi)有哪個(gè)供應(yīng)商能給到明確的時(shí)間。

所以現(xiàn)在行業(yè)里慢慢形成了共識(shí)，One Box是目前新能源車型線控制動(dòng)較為理想的解決方案。

一句話總結(jié)核心原因：LV3自動(dòng)駕駛遙遙無(wú)期，但能量回收的需求確實(shí)迫在眉睫。在滿足當(dāng)前核心需求的前提下，肯定選擇性價(jià)比最高的方案。 但就目前市場(chǎng)出貨量來(lái)看，還是以BOSCH的iBoost+ESP的Two-Box 出貨量最大。 分析大眾集團(tuán)大規(guī)模的采用了Two-Box 方案，其原因大概是因?yàn)榇蟊娡黄脚_(tái)應(yīng)用車型眾多，為了兼顧高-中-低端車型的需求，用Two-Box最為經(jīng)濟(jì)，比如MQB平臺(tái)下的奧迪/斯柯達(dá)/大眾/西雅特都有車型應(yīng)用，如果采用One-Box方案，那只有唯一的選擇，無(wú)論高中低端車型必須用One-Box，而采用Two-Box方案，相對(duì)來(lái)說(shuō)靈活性更高一點(diǎn)，比如低端車采用傳統(tǒng)的助力器+ESP，而高端車采用iBoost+ESP這樣就避免的大規(guī)模更改的成本增加。

現(xiàn)在這些大的供應(yīng)商也意識(shí)到在當(dāng)前5-10年之內(nèi)，L3以上的自動(dòng)駕駛還將處于叫好不叫座的尷尬狀況，而能量回收、EVPHEV卻是不折不扣的大量涌現(xiàn)。沒(méi)有自動(dòng)駕駛制動(dòng)冗余這一緊箍咒之后，One-Box成了線控制動(dòng)的最佳選擇。所以各供應(yīng)商也都在積極的開(kāi)發(fā)自己的One-Box產(chǎn)品。

EHB將采取one-box方案

定義one-box方案和two-box方案的標(biāo)準(zhǔn)在于ABS/ESP系統(tǒng)是否和電子助力器集成在一起。以ibooster為例，必須和ESP HEV配合才能與踏板解耦，采用協(xié)調(diào)式能量回收策略，否則未完全與踏板解耦，踏板力和電機(jī)共同作用產(chǎn)生主缸制動(dòng)力，只能采用疊加式回收策略，制動(dòng)效果和回收效率大打折扣。未來(lái)集成化的one-box方案必然會(huì)取代two-box。

相較于two box，one-box體積和重量大大縮小，成本更低，但由于技術(shù)問(wèn)題量產(chǎn)時(shí)間更晚。博世第一代、第二代ibooster均采用two-box方案，最新一代IPB則采用one-box方案；采埃孚EBB屬于two-box方案，IPB屬于one-box方案；大陸MK C1和伯特利WCBS直接采用one-box方案。

4?線控制動(dòng)BBW技術(shù)研究

智能汽車對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)提出的主要需求包括：電動(dòng)助力、主動(dòng)制動(dòng)、線控制動(dòng)及失效備份等功能。

汽車線控制動(dòng)技術(shù)主要由檢測(cè)的反饋系統(tǒng)、信號(hào)的處理單元、執(zhí)行器等多項(xiàng)結(jié)構(gòu)組成，所有環(huán)節(jié)相關(guān)聯(lián)系，相關(guān)作用，根據(jù)其本身獨(dú)立的功能工作，以推動(dòng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，使以充分發(fā)揮。例如在檢測(cè)反饋系統(tǒng)中，是將各種傳感器中檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換，顯示出反饋的信號(hào)。

（1）BBW制動(dòng)力分配

傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)主缸與制動(dòng)輪缸之間通過(guò)液壓管路直接相連，這使得制動(dòng)主缸的壓力與各車輪的制動(dòng)壓力之間存在一個(gè)確定的關(guān)系，通常前輪制動(dòng)壓力等于主缸壓力，后輪制動(dòng)壓力與前輪制動(dòng)壓力成一個(gè)確定的比例關(guān)系，同一車軸上左右車輪的制動(dòng)壓力則是相等的。受此硬件條件的限制，液壓制動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)制動(dòng)力的分配時(shí)做了一定的折衷．這使得在制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)壓力無(wú)法在前左右四個(gè)車輪之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)的，合理的分配，從而在大多數(shù)情況下，各個(gè)車輪的附著條件無(wú)法得到充分的利用，不能有效的縮短制動(dòng)距離，甚至可能發(fā)生后輪先于前輪抱死，后軸發(fā)生側(cè)滑，導(dǎo)致危險(xiǎn)的事故。

BBW系統(tǒng)是由電機(jī)來(lái)提供制動(dòng)力，由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，響應(yīng)迅速，易于采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于進(jìn)行改進(jìn)與增加功能等諸多特性，成為了一個(gè)研究的熱點(diǎn)?？刂苿?dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間僅通過(guò)電路相連，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)壓力可以在四個(gè)車輪之間進(jìn)行靈活的分配。為了使各個(gè)車輪的附著條件均得到充分的利用。

線控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配策略研究

本文提出了基于各車輪垂直載荷的線控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配策略。為了驗(yàn)證該分配策略的有效性，通過(guò)聯(lián)合MATLAB／Simulink與車輛動(dòng)力學(xué)軟件Carsim。分別在直道與彎道制動(dòng)的情況下對(duì)線控制動(dòng)車輛與液壓制動(dòng)車輛進(jìn)行了對(duì)比仿真。

-1 控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

線控制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成如下圖所示．它主要包括制動(dòng)踏板模塊、中央控制器、車輪制動(dòng)模塊、通訊網(wǎng)絡(luò)、電源模塊等部分。

當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)踏板模塊通過(guò)壓力傳感器和角位移傳感器辨識(shí)駕駛員的制動(dòng)意圖．中央控制器根據(jù)駕駛員的制動(dòng)意圖，并結(jié)合整車縱向加速度傳感器、整車側(cè)向加速度傳感器以及輪速傳感器等傳感器的信息，按照一定的分配策略，計(jì)算各個(gè)車輪制動(dòng)力的大小，井將計(jì)算結(jié)果通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳人各車輪制動(dòng)模塊，車輪制動(dòng)模塊控制電機(jī)來(lái)實(shí)施制動(dòng)。電源模塊用于給系統(tǒng)的各個(gè)部分提供能量。 控制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力分配策略 -2.1 最優(yōu)的制動(dòng)力分配 動(dòng)力分配進(jìn)行了研究，并將牽引系數(shù)(Ⅱ卵-tioncoemcient)定義為制動(dòng)力與車軸動(dòng)態(tài)載荷的比值，如式(1)所示；

其中蘆。為第i車軸的牽引系數(shù)，n為第j車軸的制動(dòng)力，如為第i車軸的動(dòng)態(tài)載荷。在任何程度的減速情況下，施加合適的制動(dòng)力使前后車軸的牽引系數(shù)相同，直到兩個(gè)車軸同時(shí)達(dá)到附著極限，這就是最優(yōu)的制動(dòng)力分配。此時(shí)，等式(2)是成立的： ? 其中pⅣ和p。分別為前后車軸的牽引系數(shù)，a為整車的減速度(以重力加速度g為單位)。車輛在彎道上制動(dòng)時(shí)，同一車軸上左右車輪之間的垂直載荷并不相同。類比于直道制動(dòng)的情況，若要使制動(dòng)力分配最優(yōu)，須施加合適的制動(dòng)力使四個(gè)車輪的牽引系數(shù)相同．直到四個(gè)車輪同時(shí)達(dá)到附著極限，如式(3)所示。

-2.2 制動(dòng)過(guò)程中縱向及側(cè)向載荷的轉(zhuǎn)移 由以上分析可知，要合理的分配制動(dòng)力，必須實(shí)時(shí)的估計(jì)制動(dòng)過(guò)程中各個(gè)車輪上的垂直載荷。當(dāng)車輛在直道制動(dòng)時(shí)．可以利用整車參數(shù)和縱向減速度，通過(guò)式(4)來(lái)估計(jì)前后車軸之問(wèn)的載荷轉(zhuǎn)移：

其中4B為前后車軸之間的載荷轉(zhuǎn)移，m為懸掛質(zhì)量m和m。分別為前后車軸的非懸掛質(zhì)量，‘和‘分別為前后車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量h。為懸掛質(zhì)量重心高度，h為非懸掛質(zhì)量重心高度￡為軸距，r為車輪半徑．a(chǎn)為整車縱向減速度。載荷在左右車輪之問(wèn)的轉(zhuǎn)移可以通過(guò)整車參數(shù)和側(cè)向加速度來(lái)估計(jì)1。將連接前、后懸架側(cè)傾中心的直線定義為側(cè)傾軸線，當(dāng)整車存在側(cè)向加速度時(shí)，側(cè)傾軸線的力矩大小為：

?

-2.3 直道上制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力分配策略

當(dāng)車輛即將停下時(shí)，由于懸架的振動(dòng)，使各車輪的垂直載荷發(fā)生較大的波動(dòng)，由此將導(dǎo)致后輪的制動(dòng)壓力也存在較大的波動(dòng)。因此，當(dāng)車速低于3km／h時(shí)，使線控制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力的分配方式與液壓制動(dòng)系統(tǒng)相同。 -2.4 彎道上制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力分配策略 彎道上制動(dòng)時(shí)先根據(jù)前后車軸總的垂直載荷來(lái)分配前后車軸總的制動(dòng)壓力，其數(shù)值大小與3.3中所算手導(dǎo)的各車軸總的制動(dòng)壓力大小相等。然后再將總的制動(dòng)壓力在左右輪之間進(jìn)行分配，使左右輪壓力之比等于垂直載荷之比，最終各個(gè)車輪之間的制動(dòng)壓力將滿足式(3)所示的最優(yōu)關(guān)系。同樣為了避免車輛即將停下時(shí)制動(dòng)壓力的大幅波動(dòng)，當(dāng)車速低于3kra／h時(shí)，使線控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配方式與液壓制動(dòng)系統(tǒng)相同。 （2）EHB液壓力控制 傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)由于制動(dòng)踏板與主缸活塞推桿之間的機(jī)械連接未解耦和真空助力器的非線性使主缸液壓力難以精確控制。 對(duì)于EHB系統(tǒng)，液壓力控制的平穩(wěn)、精確、快速是汽車對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的基本要求。汽車的電動(dòng)化和智能化對(duì)液壓力控制算法的控制精度、適應(yīng)性和魯棒性要求進(jìn)一步提高。液壓力控制算法對(duì)整車的制動(dòng)舒適性和操縱穩(wěn)定性影響也有待進(jìn)一步討論。

從主缸液壓力控制和輪缸液壓力控制這兩大層面對(duì)EHB系統(tǒng)液壓力控制方面的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行深入研究。

1. 液壓力控制架構(gòu)

1.1 電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓力控制架構(gòu)

液壓力控制是EHB的基本功能，也是車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)和再生制動(dòng)系統(tǒng)等的關(guān)鍵技術(shù)。因此，液壓力控制的性能優(yōu)劣是整車性能的重要一環(huán)。液壓力控制層是整車控制系統(tǒng)的最底層，所以整車控制效果的優(yōu)劣與液壓力控制密切相關(guān)。如果沒(méi)有液壓力控制模塊或者液壓力控制模塊不能有效對(duì)液壓力施加控制，那么整車控制系統(tǒng)的控制性能會(huì)受到很大影響。與此同時(shí)，液壓力控制方法是伴隨著整車控制系統(tǒng)的變化而不斷發(fā)展的。

國(guó)外知名整車和零部件公司等均提出了電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)方案及其液壓力控制方法。

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)液壓力控制架構(gòu)

輪缸液壓力控制層面又分為輪缸液壓力上層控制和電磁閥底層控制。前者用于計(jì)算出電磁閥的控制指令；后者用于確定電磁閥的控制方法。EHB系統(tǒng)的液壓力控制架構(gòu)如上圖所示。 2. 主缸液壓力控制電磁閥控制

在ESC中，電動(dòng)機(jī)液壓泵的能力和HCU的限制對(duì)控制效果有很大影響，此時(shí)如果能夠?qū)χ鞲滓簤毫_控制，會(huì)較大改善控制效果和提高車輛穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)不能滿足要求，而EHB系統(tǒng)能夠精確控制主缸液壓力，即利用一定的控制算法計(jì)算出電動(dòng)機(jī)或電磁閥的控制指令，穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速地跟蹤目標(biāo)主缸液壓力，從而滿足制動(dòng)系統(tǒng)的新要求。其中，

液壓驅(qū)動(dòng)單元屬于「電動(dòng)機(jī)+減速機(jī)構(gòu)」形式的EHB系統(tǒng)對(duì)主缸液壓力控制的過(guò)程實(shí)際上是對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制過(guò)程，控制器輸出為電動(dòng)機(jī)的命令電流或命令力矩；

液壓驅(qū)動(dòng)單元屬于「液壓泵+高壓蓄能器」形式的EHB系統(tǒng)對(duì)主缸液壓力控制的過(guò)程是對(duì)電磁閥的控制過(guò)程，控制器輸出為電磁閥的控制指令。

現(xiàn)有的主缸液壓力控制方案如下表所示。

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸液壓力控制方案

2.1控制變量

對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)單元為「電動(dòng)機(jī)+減速機(jī)構(gòu)」形式的EHB系統(tǒng)，主缸液壓力控制效果的直接判據(jù)是主缸液壓力。因此，直接以主缸液壓力作為控制變量，其優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)容易，而且對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的改造不大而易于實(shí)現(xiàn)，但由于液壓系統(tǒng)PV特性在低壓工作點(diǎn)處存在死區(qū)，所以低壓范圍不能實(shí)現(xiàn)精確控制。間接以主缸活塞推桿位移為控制變量，解決了上述以主缸液壓力作為控制變量存在的問(wèn)題，但主缸活塞推桿位移傳感器不易布置且成本較高。對(duì)此，MK C1和IBC在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝轉(zhuǎn)角傳感器，以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為控制變量，實(shí)際上能夠間接得到主缸活塞推桿位移，從而對(duì)主缸液壓力進(jìn)行控制。

對(duì)比以上幾種單控制變量的控制系統(tǒng)，在液壓閉環(huán)控制時(shí)，存在「殘留液壓力」問(wèn)題，此時(shí)主缸活塞將不再動(dòng)作而「滯留」在非零壓處。雖然企業(yè)中對(duì)于「殘留液壓力」的要求有一定容許量，但是如果主缸活塞一直「滯留」，那么制動(dòng)系統(tǒng)將變得越來(lái)越「硬」，從而影響正常工作。相比于液壓閉環(huán)控制，位移閉環(huán)控制沒(méi)有主缸活塞「滯留」問(wèn)題，但也存在不足：如果位移控制指令由一較大目標(biāo)值變?yōu)榱?，此時(shí)主缸活塞回位時(shí)由于運(yùn)動(dòng)慣性可能出現(xiàn)超調(diào)，從而導(dǎo)致與殼體或其他部件撞擊，產(chǎn)生工作噪聲，并影響零件壽命。

還指出以主缸液壓力或主缸活塞推桿位移為控制變量的單控制變量控制系統(tǒng)面對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化和外界擾動(dòng)時(shí)的魯棒性和適應(yīng)性不高。為了提高系統(tǒng)性能，設(shè)計(jì)了以主缸液壓力和主缸活塞推桿位移為雙控制變量的控制系統(tǒng)。其中，采用位移控制器能夠快速建壓并消除「殘留液壓力」的問(wèn)題；采用液壓控制器能夠確保目標(biāo)壓力的精確跟蹤控制。

設(shè)計(jì)了以主缸液壓力和電動(dòng)機(jī)電流為雙控制變量的控制系統(tǒng)。其中，電流環(huán)還有一個(gè)重要作用就是保持電動(dòng)機(jī)電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值。因而在突然施加控制作用時(shí)不希望有超調(diào)或超調(diào)量越小越好。而壓力環(huán)的作用是保證穩(wěn)態(tài)響應(yīng)無(wú)靜差。

對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)單元為「液壓泵+高壓蓄能器」形式的EHB系統(tǒng)，控制變量只有主缸液壓力?。另外，如所述的傳統(tǒng)EHB系統(tǒng)，由于常規(guī)制動(dòng)時(shí)主缸與輪缸之間的液壓回路被電磁閥斷開(kāi)，而主缸液壓回路與踏板模擬器液壓回路連通，起模擬踏板感覺(jué)的作用，所以傳統(tǒng)EHB系統(tǒng)中不存在主缸液壓力控制問(wèn)題。

2.2 控制算法

針對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)單元為「電動(dòng)機(jī)+減速機(jī)構(gòu)」形式的EHB系統(tǒng)進(jìn)行主缸液壓力控制，大多數(shù)的控制算法是閉環(huán)反饋控制。如ibooster 系統(tǒng)和e-ACT 系統(tǒng)采用液壓閉環(huán)反饋。這種控制算法的思路是將被控對(duì)象輸出的實(shí)際值與期望的目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，然后將二者的偏差經(jīng)過(guò)控制器的處理后輸送給執(zhí)行器。而如何利用好二者偏差進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)是這種控制算法設(shè)計(jì)的重中之重。

研究中多以PID控制算法對(duì)主缸液壓力進(jìn)行反饋控制。在具體應(yīng)用PID控制器時(shí)，需要對(duì)其控制參數(shù)進(jìn)行整定，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)妮敵隽縼?lái)控制電動(dòng)機(jī)。提出一種集成式I-EHB液壓力分段比例一積分PI控制方法，利用基于系統(tǒng)改進(jìn)的田口方法求出分段PI控制器的最優(yōu)控制參數(shù)。所設(shè)計(jì)的魯棒性液壓力控制方法魯棒性強(qiáng)，響應(yīng)迅速，在500次試驗(yàn)內(nèi)均保持穩(wěn)健。

為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)全工作范圍內(nèi)取得良好的液壓控制效果，?采用基于增益調(diào)度的PI控制算法進(jìn)行液壓力控制。以指令液壓為調(diào)度變量，液壓控制器在不同的局部控制器之間切換，局部控制器采用PI控制。

反饋控制按實(shí)際值和目標(biāo)值的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不需要考慮干擾類型。但是反饋控制存在信號(hào)傳遞周期長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)。引入前饋和反饋控制的方法。前饋控制是基于不變性原理發(fā)展起來(lái)的一種特殊控制規(guī)律，能夠按擾動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但只能克服特定干擾，所以經(jīng)常與反饋控制一起使用?；谄溟_(kāi)發(fā)的電子伺服制動(dòng)系統(tǒng)ESB采用前饋和反饋控制算法對(duì)主缸液壓力進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的制動(dòng)壓力控制，保持車輛實(shí)際減速度跟蹤恒定。將該系統(tǒng)應(yīng)用于坡道停轉(zhuǎn)、自適應(yīng)巡航和坡道起步等工況，試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，操縱性能得到明顯改善。

基于試驗(yàn)分析了集成式電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)I-EHB的開(kāi)環(huán)特性，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)增減壓時(shí)，主缸液壓力產(chǎn)生明顯的爬行現(xiàn)象，影響了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度，并指出是由于減速機(jī)構(gòu)存在較大的摩擦力引起的。當(dāng)采用PID控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制時(shí)，發(fā)現(xiàn)在跟蹤目標(biāo)液壓力的同時(shí)在目標(biāo)值上下不斷振蕩，有可能會(huì)使系統(tǒng)失穩(wěn)，而且跟蹤誤差較大。因此提出了利用顫振信號(hào)進(jìn)行摩擦補(bǔ)償。摩擦爬行現(xiàn)象消失，系統(tǒng)的線性度提高。

將切換函數(shù)轉(zhuǎn)換成飽和函數(shù)來(lái)最大限度地削弱系統(tǒng)抖振，使控制器發(fā)揮最佳性能，并增強(qiáng)在多種工況下的適應(yīng)性。LSP的IBS采用基于液壓模型預(yù)測(cè)的方法對(duì)目標(biāo)主缸活塞推桿位移進(jìn)行修正，結(jié)果表明相比于傳統(tǒng)EHB系統(tǒng)，IBS的液壓波動(dòng)明顯減小，有利于提高制動(dòng)舒適性。

目前應(yīng)用到基于雙控制變量的控制系統(tǒng)主要有兩種控制算法：切換控制和串級(jí)控制。切換控制是一種多個(gè)控制器并聯(lián)，但同一時(shí)刻只有一個(gè)控制器在工作，在控制部分要有邏輯開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)不同控制器的平滑切換。

設(shè)計(jì)了主缸活塞推桿位移一主缸液壓力切換控制器，并提出在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于兩種控制器的切換時(shí)機(jī)。

串級(jí)控制是一種串聯(lián)控制形式，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，但首先要考慮所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，由于兩種控制器的各方面性能有所不同，需要協(xié)調(diào)一致，因此內(nèi)外環(huán)控制器不能獨(dú)立設(shè)計(jì)，需要根據(jù)控制器的性能要求同時(shí)設(shè)計(jì)內(nèi)外環(huán)控制器的參數(shù)。設(shè)計(jì)了內(nèi)環(huán)是位移環(huán)、外環(huán)是液壓環(huán)的串級(jí)控制器，并進(jìn)行了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析。

采用抗回繞控制器，能夠保證系統(tǒng)平衡點(diǎn)全局漸近穩(wěn)定。

針對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)單元為「液壓泵+高壓蓄能器」形式的EHB系統(tǒng)進(jìn)行主缸液壓力控制，

大多數(shù)采用反饋控制方法.

受高壓蓄能器重量、體積、安全性等因素影響，?所述的EHB系統(tǒng)取消了高壓蓄能器，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)柱塞泵直接提供高壓油。

通過(guò)將目標(biāo)液壓和實(shí)際液壓的差值輸入PID控制器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)主缸液壓力跟蹤控制。

3. 輪缸液壓力控制

輪缸液壓力控制的工作原理是接收由上層算法（制動(dòng)防抱死控制算法、車輛穩(wěn)定性控制算法、電液復(fù)合制動(dòng)分配算法等）計(jì)算得到的輪缸目標(biāo)壓力，根據(jù)當(dāng)前車輪所處的實(shí)際工作位置，結(jié)合電磁閥的工作特性以及包含制動(dòng)管路和制動(dòng)輪缸在內(nèi)的EHB系統(tǒng)的壓力特性，得到電磁閥的實(shí)際控制指令。同時(shí)不斷監(jiān)測(cè)當(dāng)前輪缸實(shí)際壓力和目標(biāo)壓力，以便及時(shí)調(diào)整電磁閥的控制指令和工作狀態(tài)，使輪缸實(shí)際壓力盡快地達(dá)到目標(biāo)壓力。不涉及傳統(tǒng)EHB系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)液壓泵的控制問(wèn)題。

提出基于輪速反饋的液壓力控制方法，能夠補(bǔ)償車輛制動(dòng)力輸出和車輛載荷擾動(dòng)的變化量。

基于法規(guī)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的雙回路要求，設(shè)計(jì)了兩種液壓驅(qū)動(dòng)單元的控制回路，并對(duì)比了單回路控制和雙回路控制的控制方法，試驗(yàn)結(jié)果表明雙回路控制的控制效果更好。大多數(shù)是采用基于雙回路控制方法的輪缸液壓力控制。

國(guó)內(nèi)外多是以輪缸液壓力為控制變量設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。下表所示是以輪缸液壓力為控制變量的輪缸液壓力控制方案。

電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)輪缸液壓力控制方案

程序邏輯（if-else）控制器可根據(jù)輪缸壓力傳感器的反饋信號(hào)獲得輪缸的實(shí)際壓力，與目標(biāo)壓力相比較，通過(guò)分別控制前后輪缸的進(jìn)液閥和回液閥的開(kāi)閉來(lái)對(duì)輪缸壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。該控制系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的性能更好。

由于采用程序邏輯（if-else）使得輪缸實(shí)際壓力有較大波動(dòng)，所以改用普遍使用、可靠性高的PID控制算法來(lái)設(shè)計(jì)輪缸壓力控制器。一般將輪缸目標(biāo)制動(dòng)壓力與輪缸實(shí)際制動(dòng)壓力的差值作為PID控制器的輸入，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)節(jié)控制器的控制參數(shù)，輸出為增減壓電磁閥的占空比控制信號(hào)，使輪缸實(shí)際壓力跟隨目標(biāo)壓力。

由于汽車制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)PID控制算法進(jìn)行輪缸壓力控制時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)及穩(wěn)定性等并不理想，不能滿足制動(dòng)系統(tǒng)的要求。基于大量工程實(shí)踐衍生出許多改進(jìn)型PID控制方法，對(duì)控制系統(tǒng)的控制效果有較大改善。如進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)分段PID控制算法調(diào)節(jié)占空比來(lái)控制EHB系統(tǒng)中的高速開(kāi)關(guān)閥，從而實(shí)現(xiàn)輪缸壓力的跟隨。由于用于對(duì)比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的PWM占空比和線圈電流近似呈線性關(guān)系，?提出基于查表前饋的增量式PID控制算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溢流閥線圈電流的精確控制，從而間接地調(diào)節(jié)輪缸壓力。由于EHB系統(tǒng)單片機(jī)性能的限制，采用遞歸PI控制方法控制輪缸液壓力，累積上一步輸出的電磁閥控制信號(hào)。

以上所涉及的PID控制器皆為定參數(shù)，僅能夠在一定工況下或某些工作點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。但其固定的控制參數(shù)對(duì)復(fù)雜路面和工況的適應(yīng)性不高，所以設(shè)計(jì)了能夠在線調(diào)節(jié)參數(shù)的PID控制器，能夠改善控制效果。

由于EHB系統(tǒng)具有較強(qiáng)的非線性特性，采用模糊PID控制算法實(shí)現(xiàn)了EHB系統(tǒng)的輪缸液壓力控制，與傳統(tǒng)PID控制算法相比，模糊PID控制算法能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)輪缸液壓力控制，但是建立壓力的快速性不如傳統(tǒng)PID控制算法。因此采用分段模糊PI控制算法對(duì)輪缸液壓力進(jìn)行控制。僅當(dāng)實(shí)際壓力與目標(biāo)壓力偏差較小時(shí)，采用模糊PI控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的精確調(diào)節(jié)；偏差較大時(shí)仍采用傳統(tǒng)PI控制算法。

對(duì)于不同壓力區(qū)間PI控制器的最優(yōu)參數(shù)選取也不同，將EHB系統(tǒng)的工作區(qū)間分為低、中、高壓，通過(guò)模糊邏輯求出最優(yōu)PI參數(shù)。然而模糊控制算法存在不連續(xù)性，會(huì)帶來(lái)控制信號(hào)的不連續(xù)等問(wèn)題，從而影響控制系統(tǒng)的性能。因此增加自整定方法來(lái)調(diào)整控制器的控制參數(shù)，但必須考慮控制參數(shù)的收斂性。利用模糊PI自整定算法對(duì)輪缸壓力進(jìn)行控制。結(jié)果表明，模糊PI自整定算法在EHB系統(tǒng)的整個(gè)工作區(qū)間都具有良好的控制效果。

為了彌補(bǔ)反饋控制的不足，引入基于查表法的前饋控制算法采用前饋+反饋控制的算法，提高了輪缸液壓力控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

除了采用PID控制算法設(shè)計(jì)輪缸液壓力控制器外，還提供了另外一種思路：即采用數(shù)表插值法來(lái)進(jìn)行輪缸液壓力控制，對(duì)數(shù)表插值法進(jìn)行了改進(jìn)。首先分析了輪缸制動(dòng)間隙對(duì)壓力調(diào)節(jié)的影響，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)問(wèn)隙使得制動(dòng)初始階段制動(dòng)力的上升過(guò)程存在遲滯現(xiàn)象，且輪缸壓力變化的非線性化趨勢(shì)明顯。然后提出一種分段控制的方法，即將目標(biāo)壓力大于1.2MPa 的區(qū)間采用數(shù)表插值法計(jì)算占空比，而小于1.2MPa的區(qū)間采用階梯法來(lái)計(jì)算占空比。試驗(yàn)結(jié)果表明，考慮了遲滯特性的分段階梯查表法比采用單一數(shù)表法進(jìn)行輪缸壓力調(diào)節(jié)的控制精度有所提高。

輪詢調(diào)度算法作為一個(gè)經(jīng)典的調(diào)度算法由于其實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，調(diào)度公平性比較好在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等方面有著廣泛應(yīng)用。其工作原理如下：算法將控制器的處理時(shí)間分為時(shí)間片，分配給每一個(gè)進(jìn)程。當(dāng)被算法選中的進(jìn)程進(jìn)行完所分配的時(shí)間片后，無(wú)論該進(jìn)程是否已經(jīng)完成所要求的任務(wù)，算法都會(huì)暫時(shí)停止該進(jìn)程，同時(shí)調(diào)度當(dāng)前隊(duì)列中的下一個(gè)進(jìn)程。而被算法暫時(shí)停止的進(jìn)程會(huì)被排到隊(duì)列的末尾，等待下一次調(diào)度的執(zhí)行。這樣就可以保證隊(duì)列中的所有進(jìn)程在一個(gè)給定的時(shí)間段內(nèi)均能得到執(zhí)行，但會(huì)導(dǎo)致對(duì)優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程響應(yīng)不及時(shí)的問(wèn)題。采用輪詢調(diào)度算法調(diào)節(jié)輪缸液壓力。試驗(yàn)結(jié)果證明系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和控制精度對(duì)于車輛應(yīng)用的可行性，但是還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

Bang-Bang控制是一種非線性極值控制，其控制器的輸出只有最大和最小這兩種極限狀態(tài)。針對(duì)EHB系統(tǒng)的強(qiáng)非線性設(shè)計(jì)了Bang-Bang控制器來(lái)控制輪缸壓力。發(fā)現(xiàn)當(dāng)存在系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)和外界隨機(jī)干擾的情況下，Bang-Bang 控制系統(tǒng)的振蕩比較厲害，穩(wěn)定性較差。認(rèn)為EHB系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)壓力的控制關(guān)鍵在于確定合適的PWM占空比。為了快速使實(shí)際壓力趨近于目標(biāo)壓力，當(dāng)實(shí)際壓力與目標(biāo)壓力偏差較大時(shí)，采用Bang-Bang控制來(lái)調(diào)節(jié)占空比。

模糊控制算法可用來(lái)對(duì)輪缸壓力進(jìn)行控制。實(shí)車測(cè)試表明，對(duì)于 25km/h以內(nèi)的速度信號(hào)跟蹤，實(shí)際車速變化量在2.5 km/h上下波動(dòng)，即車內(nèi)乘員感受不到這一微小變化。但指出模糊控制系統(tǒng)在模型參數(shù)變化和外界隨機(jī)干擾的適應(yīng)性不是很好，表現(xiàn)為系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)量大，在保壓過(guò)程中出現(xiàn)大幅度的振蕩。

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)若采用單一的Bang-Bang控制對(duì)EHB制動(dòng)壓力進(jìn)行跟蹤控制，輪缸的制動(dòng)壓力會(huì)很快達(dá)到目標(biāo)值，但制動(dòng)壓力會(huì)在目標(biāo)壓力附近反復(fù)波動(dòng)，穩(wěn)態(tài)誤差較大：若采用模糊PI控制對(duì)EHB制動(dòng)壓力進(jìn)行跟蹤控制，輪缸制動(dòng)壓力的響應(yīng)曲線在超調(diào)量和穩(wěn)定性等方面都有較好的結(jié)果，但模糊PI的調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。為了使輪缸制動(dòng)壓力能夠快速逼近目標(biāo)壓力，同時(shí)還能使實(shí)際壓力精確地跟蹤目標(biāo)壓力，設(shè)計(jì)了基于 Bang-Bang模糊PI控制算法的輪缸壓力控制器，能夠明顯改善系統(tǒng)性能。

采用魯棒 H∞ 控制算法設(shè)計(jì)了輪缸液壓力控制器，來(lái)提高系統(tǒng)的魯棒性，結(jié)果表明控制系統(tǒng)響應(yīng)迅速、穩(wěn)態(tài)誤差較小，但是超調(diào)量較大、波動(dòng)較劇烈。因此需要優(yōu)化魯棒控制器的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)性能，減少超調(diào)量。遺傳算法是一種根據(jù)自然法則淘汰適應(yīng)度差的解最后得到最優(yōu)解的方法。采用遺傳算法對(duì)魯棒控制器的權(quán)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后系統(tǒng)的超調(diào)量減少了約50％，超調(diào)后能迅速回到平衡狀態(tài)，避免了波動(dòng)和振蕩，而穩(wěn)態(tài)誤差和響應(yīng)時(shí)間幾乎沒(méi)有變化。當(dāng)控制系統(tǒng)在模型參數(shù)變化和外界隨機(jī)干擾的情況下，系統(tǒng)的超調(diào)量保持在較小值，整個(gè)過(guò)程比較平穩(wěn)。但是系統(tǒng)不確定性的存在，按照理想模型計(jì)算出的最優(yōu)解在實(shí)際工程中往往不能保持最優(yōu)，有時(shí)甚至?xí)鹂刂破焚|(zhì)的嚴(yán)重下降。所以，工程中的控制系統(tǒng)不僅要「最優(yōu)」，還必須具有在不確定性影響下保持「最優(yōu)」的能力，即魯棒性和魯棒穩(wěn)定性。

鑒于EHB系統(tǒng)存在強(qiáng)非線性的特點(diǎn)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法設(shè)計(jì)輪缸液壓力控制器，并提高控制系統(tǒng)的適應(yīng)性。使用試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)樣本集對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，以目標(biāo)增壓速率、輪缸壓力、閥前后壓差為輸入通過(guò)離線訓(xùn)練完成的線性閥神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型獲得控制電流，再通過(guò)反饋修正控制模塊確定控制信號(hào)的占空比。結(jié)果表明，系統(tǒng)各項(xiàng)性能均有顯著提高。

通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)獲得了EHB系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型，在廣義預(yù)測(cè)控制理論的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了輪缸壓力控制器。結(jié)果表明，在系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變的情況下應(yīng)用該算法是有效的，并且該控制算法較一般的PID控制算法進(jìn)一步提高了汽車的制動(dòng)性能。在采用最小二乘法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)的基礎(chǔ)上，借鑒了多模型預(yù)測(cè)控制思想進(jìn)行輪缸壓力控制器的設(shè)計(jì)，并指出模型參數(shù)變化對(duì)多模型控制器性能的影響不大。

自抗擾控制ADRC是一種不依賴系統(tǒng)模型的控制技術(shù)。它繼承了PID算法中基于誤差消除誤差的思路。不同之處在于，它能夠?qū)崟r(shí)估計(jì)并實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)受到的包括內(nèi)擾和外擾等各種干擾作用的總和，基于誤差反饋的非線性組合能夠?qū)崿F(xiàn)理想的控制性能。將自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用于EHB系統(tǒng)的輪缸液壓力控制，完成了自抗擾控制器設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整。實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠取得理想的控制效果。

液壓力控制算法的優(yōu)劣成為EHB系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)精確快速液壓力調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，也是能否與整車良好匹配的關(guān)鍵。

4. 電磁閥特性分析與控制

4.1開(kāi)關(guān)閥

開(kāi)關(guān)閥是通過(guò)主動(dòng)控制電磁線圈產(chǎn)生的電磁力來(lái)開(kāi)關(guān)閥口，其開(kāi)關(guān)動(dòng)作可以根據(jù)高低電平的互相轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)?；陂y口開(kāi)閉動(dòng)作對(duì)EHB系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)汽車低速行駛時(shí)能夠滿足駕駛需求。在對(duì)電磁閥的性能試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上對(duì)在線控制的車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的液壓模型和反模型進(jìn)行了研究，由ESP上層車身姿態(tài)控制器優(yōu)化得到的預(yù)期壓力和當(dāng)前輪缸實(shí)際壓力根據(jù)系統(tǒng)反模型求出各開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)指令。在研究原有ABS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了一種新型可控主動(dòng)EHB，利用電磁閥的開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)防抱死控制功能。

發(fā)現(xiàn)在對(duì)ABS和EHB的液壓力控制中使用開(kāi)關(guān)控制存在很大缺陷，制動(dòng)壓力波動(dòng)與滑移率波動(dòng)相互影響。制動(dòng)壓力波動(dòng)影響舒適性和輪胎磨損等問(wèn)題；滑移率波動(dòng)影響制動(dòng)安全性和穩(wěn)定性。分析指出波動(dòng)是由于電磁閥只有開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)控制難度很大。

從閥芯的機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)理、電磁閥驅(qū)動(dòng)電流變化和線圈磁通的關(guān)系等角度提出了電磁閥驅(qū)動(dòng)電流的確定方法，能夠更精確地控制電磁閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

4.2 高速開(kāi)關(guān)閥

通過(guò)控制高速開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟頻率或開(kāi)啟時(shí)問(wèn)可以近似調(diào)節(jié)通過(guò)閥的流量，即采用不同寬度的脈沖信號(hào)來(lái)控制閥的開(kāi)關(guān)，可以使通過(guò)閥的平均流量Q_AVG與占空比成正比 。設(shè)Qmax 為閥全開(kāi)時(shí)的流量，則閥的平均流量為：

通過(guò)電磁閥的流量與脈沖寬度成正比，與調(diào)制周期成反比。因此存在兩種方式調(diào)節(jié)流量，一種是脈寬調(diào)制（PWM），調(diào)節(jié)脈沖寬度；一種是脈頻調(diào)制（PFM），調(diào)節(jié)調(diào)制周期。由于高速開(kāi)關(guān)閥的臨界頻率有限，因此PWM方式更適合高速開(kāi)關(guān)閥。在其提出的EHB上基于PWM方式控制高速開(kāi)關(guān)閥，在基本制動(dòng)工況、防抱死制動(dòng)工況中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明能夠主動(dòng)控制輪缸壓力。

近年來(lái)優(yōu)化了PWM控制方法。提出一種電磁閥控制方法，通過(guò)測(cè)量電磁線圈中的感應(yīng)電流，確定閥芯的當(dāng)前位置，與期望的閥芯位置進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)偏差確定PWM方式的占空比?；谄x度的概念采用PWM控制方法研究制動(dòng)壓力增長(zhǎng)速率對(duì)ABS控制效果的影響。通過(guò)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)分析，使偏離度最小化的占空比能使制動(dòng)壓力增長(zhǎng)速率達(dá)到最優(yōu)。結(jié)果表明該方法顯著提高了ABS控制效果。

PWM脈沖的頻率和寬度的選擇對(duì)輪缸壓力的調(diào)節(jié)效果有重要影響。調(diào)制頻率一般在 10～100Hz。調(diào)整PWM控制的占空比，使閥芯的平均開(kāi)度保持在設(shè)定值，從而控制輪缸壓力。在10～100Hz這一低頻范圍內(nèi)的PWM控制，通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥的完全開(kāi)和關(guān)，實(shí)現(xiàn)增壓.保壓的不斷循環(huán)，從而減慢制動(dòng)壓力的增長(zhǎng)速度，防止車輪迅速抱死 。介紹了PWM控制參數(shù)中占空比的選擇和頻率的選擇對(duì)ESC液壓回路整體壓力建立的影響。利用硬件在環(huán)測(cè)試臺(tái)對(duì)ABS系統(tǒng)電磁閥的不同周期和占空比下的輪缸壓力平均增長(zhǎng)速率進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)低頻范圍內(nèi)PWM控制的缺點(diǎn)有：

壓力變化不是線性的，精確控制需要積累大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

由于電磁閥是完全開(kāi)閉，這就導(dǎo)致噪聲和液壓力波動(dòng)的問(wèn)題。

通過(guò)有效調(diào)節(jié)控制脈沖的頻率和寬度，高速開(kāi)關(guān)閥能夠近似線性地控制流量瞵引。利用實(shí)際主缸壓力、實(shí)際輪缸壓力和目標(biāo)輪缸壓力這三個(gè)壓力之間的關(guān)系計(jì)算線圈中的初始電流和電流變化量，實(shí)現(xiàn)利用高頻信號(hào)控制電磁閥。

高速開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)速度越快，對(duì)流量的控制就越精細(xì)和平穩(wěn)。對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的控制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)分析，得出結(jié)論：在確定高速開(kāi)關(guān)閥PWM的控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮控制信號(hào)的頻率、占空比與高速開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)速度以及線性工作區(qū)間之間的關(guān)系?？刂菩盘?hào)頻率越低，對(duì)于具有確定開(kāi)、閉響應(yīng)時(shí)間的高速開(kāi)關(guān)閥，其占空比工作范圍越寬，但控制效果越差。

但采用PWM控制電磁閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)利用占空比對(duì)輪缸壓力變化速率進(jìn)行調(diào)節(jié)的有效區(qū)間很小，所以需要采用其他電液比例控制方法。采用PWM控制進(jìn)油閥、開(kāi)關(guān)控制出油閥的方式對(duì)轎車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的輪缸壓力進(jìn)行控制。發(fā)現(xiàn)對(duì)于減壓閥PWM控制時(shí)不同占空比下得到的減壓梯度過(guò)于接近，很難實(shí)現(xiàn)減壓精確調(diào)節(jié)。為了獲得理想的減壓速率，對(duì)減壓閥采用PFM方法進(jìn)行控制，結(jié)果表明減壓速率隨頻率變化明顯，通過(guò)PFM方式能夠有效控制減壓速率。

4.3 線性閥

采用線性閥能夠獨(dú)立平滑地控制四個(gè)輪缸的液壓力，并實(shí)現(xiàn)基本制動(dòng)功能和ABS、ESC、TCS 等功能，以及最大程度地回收制動(dòng)能量。提出了新型的EHB 架構(gòu)，其ESC采用4個(gè)比例伺服閥，實(shí)現(xiàn)了更快、更精確的液壓力控制，并縮小制動(dòng)距離。指出，由于用于對(duì)比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的 PWM 占空比和線圈電流近似呈線性關(guān)系，故采用控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)溢流閥線圈電流的精確控制，從而間接地調(diào)節(jié)輪缸壓力。

線性閥的結(jié)構(gòu)比開(kāi)關(guān)閥更為精密，調(diào)節(jié)壓力變化速率時(shí)能夠控制閥芯懸停在一定位置，所以線性閥的控制方式與開(kāi)關(guān)閥有本質(zhì)區(qū)別。由于電磁線圈通電后溫度上升，線圈電阻會(huì)發(fā)生改變，因此線圈電流和PWM控制占空比的關(guān)系發(fā)生變化，造成閥芯的懸停位置發(fā)生變化。為精確控制輪缸壓力，使閥芯位置能夠懸停在原位置，在控制線圈電流的過(guò)程中，需要考慮溫度對(duì)線圈電阻的影響。指出線性閥的控制主要分為兩部分：控制電流生成模塊和反饋修正控制模塊?？刂齐娏魃赡K是根據(jù)當(dāng)前輪缸壓力、目標(biāo)壓力變化率和閥口兩端壓差通過(guò)一定的控制算法得到線性閥的控制電流。反饋修正控制模塊是根據(jù)目標(biāo)控制電流、閥口兩端的電源電壓和當(dāng)前線圈電阻值得到線性閥的PWM 控制占空比。

（3）耦合/解耦

線控制動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)踏板與制動(dòng)輪缸的解耦。

（4）踏板模擬

需要采用特定裝置來(lái)模擬制動(dòng)踏板感覺(jué)，保證給駕駛員傳遞制動(dòng)反饋信息。踏板模擬器作為關(guān)鍵部件之一，需要更真實(shí)地模擬傳統(tǒng)制動(dòng)踏板特性，因?yàn)轳{駛員在長(zhǎng)期的制動(dòng)操作中，已形成使用這種帶真空助力形式的制動(dòng)踏板的習(xí)慣。傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)中，駕駛員在踩踏制動(dòng)時(shí)，能夠感受到真空助力器以及液壓系統(tǒng)的反饋， 整車在不同制動(dòng)壓力的驅(qū)動(dòng)下，建立起相應(yīng)的減速度，給駕駛員建立起制動(dòng)踏板感。踏板踩踏速度、踏板力、踏板行程以及對(duì)應(yīng)壓力和減速度的建立都影響制動(dòng)踏板感覺(jué)。傳統(tǒng)的制動(dòng)踏板感覺(jué)是基于制動(dòng)樣件選型來(lái)調(diào)整， 每個(gè)企業(yè)也都有基于樣件的踏板感覺(jué)DNA。目前制動(dòng)踏板感覺(jué)評(píng)價(jià)， 主要是通過(guò)主觀評(píng)價(jià)評(píng)分和客觀數(shù)據(jù)測(cè)試兩種方式。

國(guó)內(nèi)外廠商和科研機(jī)構(gòu)對(duì)線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板模擬器進(jìn)行了大量的分析研究，提出了多種類型的踏板模擬器設(shè)計(jì)思路，根據(jù)踏板力模擬方式可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。?主動(dòng)式踏板模擬器可以對(duì)踏板行程?踏板力特性進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，一般設(shè)計(jì)有獨(dú)立的信號(hào)反饋、控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多處于研究階段。設(shè)計(jì)的電子輔助制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了主動(dòng)式踏板力補(bǔ)償分析，對(duì)踏板感覺(jué)進(jìn)行了優(yōu)化；提出了一種踏板感覺(jué)可控的踏板模擬器，并通過(guò)實(shí)例仿真分析了踏板特性的影響參數(shù)；設(shè)計(jì)了利用高壓蓄能器和氣體彈簧共同調(diào)節(jié)模擬器內(nèi)壓力的制動(dòng)踏板感覺(jué)模擬器。提出了一種基于磁流變液可控流變特性阻尼可調(diào)的制動(dòng)踏板感覺(jué)模擬器。被動(dòng)式踏板模擬器踏板行程?踏板力特性多通過(guò)特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，一般不能實(shí)時(shí)調(diào)整和補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的形式有采用彈簧和橡膠體組合模擬傳統(tǒng)非線性踏板感覺(jué)，采用兩段或多段彈簧組合用分段線性模擬非線性踏板感覺(jué)，以及采用節(jié)流機(jī)構(gòu)利用非線性液阻模擬非線性踏板感覺(jué)等。

踏板模擬器系統(tǒng)中各部件參數(shù)均可對(duì)踏板感覺(jué)即踏板行程?踏板力特性產(chǎn)生影響。分析了制動(dòng)主缸活塞摩擦特性對(duì)制動(dòng)踏板感覺(jué)的影響；在制動(dòng)踏板感覺(jué)試驗(yàn)研究中，提出了影響制動(dòng)踏板感覺(jué)的因素；設(shè)計(jì)了一種組合彈簧式踏板感覺(jué)模擬器，仿真分析了活塞阻尼系數(shù)、推桿回位彈簧預(yù)緊力、電磁閥最大通流面積和助力比等參數(shù)對(duì)踏板力?行程曲線的影響。以上研究多通過(guò)理論和仿真的方法驗(yàn)證模擬器設(shè)計(jì)，或是結(jié)合仿真與試驗(yàn)進(jìn)行踏板感覺(jué)模擬影響因素分析，并未針對(duì)實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)及驗(yàn)證。特別地，將模擬器常閉電磁閥作為先導(dǎo)控制功能的閥控踏板模擬器研究未見(jiàn)報(bào)道。

BBW系統(tǒng)取消了踏板和主缸之間的機(jī)械連接，踏板力需要用通過(guò)模擬器或算法模擬的方式提供給駕駛員，踏板力模擬的好壞決定了BBW系統(tǒng)品質(zhì)的優(yōu)劣。目前主要的研究集中在實(shí)驗(yàn)方法，一般是通過(guò)對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸納，得到踏板力與踏板行程和車輛狀態(tài)之間的關(guān)系，通過(guò)彈簧或作動(dòng)器對(duì)踏板力進(jìn)行模擬。 線控制動(dòng)踏板感覺(jué)從基于樣件調(diào)整到從零開(kāi)始設(shè)計(jì)模擬。完全的設(shè)計(jì)模擬，可調(diào)整范圍就相對(duì)寬泛，不會(huì)受限于樣件選型，可以靈活設(shè)計(jì)調(diào)整踏板感覺(jué)曲線。一方面可以去模擬傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的踏板感覺(jué)， 另一方面也可以讓消費(fèi)者適應(yīng)新的踏板感覺(jué)。甚至可以將制動(dòng)踏板和油門踏板集成， 完全通過(guò)電子化的設(shè)計(jì)以及能量回收的配合來(lái)建立新的踏板感覺(jué)。是否需要沿用傳統(tǒng)車的制動(dòng)踏板感覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)模式，這是線控制動(dòng)的全新選擇。

線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板感覺(jué)模擬器設(shè)計(jì)與改進(jìn)

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種線控制動(dòng)（EHB）系統(tǒng)樣機(jī)，選取不同過(guò)流孔徑的踏板模擬器常閉電磁閥進(jìn)行踏板行程?踏板力對(duì)比試驗(yàn). 結(jié)果表明：當(dāng)將單個(gè)電磁閥直接接入踏板感覺(jué)模擬器回路時(shí)，隨著制動(dòng)力加載速度的提高，會(huì)產(chǎn)生實(shí)際制動(dòng)踏板行程?踏板力關(guān)系曲線偏離目標(biāo)曲線的問(wèn)題，并且電磁閥孔徑越小，偏離越大，借助于數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出電磁閥過(guò)流孔徑與踏板速度響應(yīng)之間的理論關(guān)系。設(shè)計(jì)一種液壓先導(dǎo)閥加入到踏板模擬器回路中，以提高系統(tǒng)通流能力和踏板速度響應(yīng)，液壓先導(dǎo)閥由原回路中的電磁閥控制。對(duì)改進(jìn)的踏板模擬器回路進(jìn)行仿真及試驗(yàn)，結(jié)果均表明：改進(jìn)過(guò)的回路可較好地實(shí)現(xiàn)踏板行程?踏板力曲線精度，曲線受踏板力加載速度變化影響小，同時(shí)可使模擬器常閉電磁閥工作功耗更低，提高了系統(tǒng)的可靠性.

自行設(shè)計(jì)的一種線控制動(dòng)系統(tǒng)樣機(jī)進(jìn)行踏板行程?踏板力特性試驗(yàn)分析，針對(duì)因模擬器常閉電磁閥過(guò)流孔徑偏小而造成的踏板行程? 踏板力曲線隨踏板速度偏移的問(wèn)題，提出一種改進(jìn)設(shè)計(jì)方案并通過(guò)仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證其可行性.

1 ? 制動(dòng)系統(tǒng)踏板力特性分析

1.1 傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)踏板力特性

傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)踏板行程與踏板力的關(guān)系曲線如下圖所示，圖中S為踏板行程，F(xiàn)?為踏板力.?a-b?段：主要消除踏板的自由行程，踏板位移較大，踏板壓力沒(méi)有明顯增加；b-c?段：真空助力裝置起作用，踏板壓力隨踏板位移增加而變大；c-d?段：真空助力比達(dá)到最大值并恒定，踏板壓力隨踏板位移變化較大. 在實(shí)際制動(dòng)過(guò)程中，中小強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)，達(dá)到最大制動(dòng)壓力所需的踏板位移較大，即特性曲線斜率較小，踏板壓力隨踏板位移變化均勻，制動(dòng)穩(wěn)定舒適；緊急制動(dòng)時(shí)，達(dá)到最大制動(dòng)壓力所需的踏板位移較小，即特性曲線斜率較大，踏板壓力隨踏板位移變化急劇增加，制動(dòng)響應(yīng)迅速.

?傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)踏板行程?力特性曲線

Pedal stroke-force curve of traditional hydraulic brake system

1.2 ? ?線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板感覺(jué)模擬器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種線控制動(dòng)系統(tǒng)（wire brake system，WBS）踏板感覺(jué)模擬器，原理如圖 2 所示.

常規(guī)制動(dòng)工況下，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，控制器通過(guò)讀取踏板角度信號(hào)確認(rèn)車輛制動(dòng)需求，常開(kāi)型制動(dòng)主缸隔離電磁閥上電關(guān)閉，模擬器常閉電磁閥上電打開(kāi)，制動(dòng)主缸油液通過(guò)模擬器常閉電磁閥進(jìn)入模擬器主缸，并由制動(dòng)主缸和模擬器主缸共同作用反饋合適的制動(dòng)腳感. 線控制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力源由電動(dòng)柱塞泵提供，并由高壓蓄能器儲(chǔ)壓，以減少油泵工作次數(shù)并提高系統(tǒng)壓力速度響應(yīng). 控制器通過(guò)判斷踏板角度傳感器等信號(hào)，控制電磁閥開(kāi)度及柱塞泵工作，按照控制邏輯控制線控制動(dòng)系統(tǒng)輸出相應(yīng)制動(dòng)力，此時(shí)制動(dòng)踏板和制動(dòng)力是完全解耦的；如果線控制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，進(jìn)入備用制動(dòng)狀態(tài)，控制器控制制動(dòng)主缸隔離電磁閥斷電打開(kāi)，模擬器常閉電磁閥斷電關(guān)閉，模擬器停止工作. 此時(shí)制動(dòng)油液通過(guò)制動(dòng)主缸和制動(dòng)主缸隔離電磁閥直接進(jìn)入備用制動(dòng)回路，提供車輛備用制動(dòng)力。

如圖 2 所示，在模擬器主缸中設(shè)置 2 段彈簧，分別模擬圖 1 中?b-c?段和?c-d?段的踏板力特性. 不考慮空行程及制動(dòng)過(guò)程中流體壓力損失，制動(dòng)主缸活塞及模擬器主缸活塞運(yùn)動(dòng)方程滿足：

2 ? 試驗(yàn)分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 ? ?試驗(yàn)條件及主要參數(shù)

試驗(yàn)在萬(wàn)向 WBS 試驗(yàn)臺(tái)架上展開(kāi)，不考慮油溫變化導(dǎo)致的油液黏度變化（室溫條件下進(jìn)行），臺(tái)架測(cè)試原理如圖 4 所示.

測(cè)試方法：模擬器常閉電磁閥通電，踏板力加載速率 15~25 N/s.

記錄數(shù)據(jù)：記錄踏板轉(zhuǎn)角傳感器數(shù)據(jù)、踏板力傳感器數(shù)據(jù)，每組試驗(yàn)記錄 3 次.

由于空間布置、功率、發(fā)熱量等實(shí)際要求，模

2.2 ? ?試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 ? 踏板力加載速度為 15 N/s 的試驗(yàn)結(jié)果　試驗(yàn)中踏板力加載速度為 15 N/s，試驗(yàn)結(jié)果如圖 5 所示. 試驗(yàn)中裝配過(guò)流孔徑分別為?Φ0.7、Φ1.0 mm 模擬器常閉電磁閥的樣機(jī)第一段彈簧曲線均出現(xiàn)了偏移，踏板力偏大；而直接短接開(kāi)閉電磁閥通路（孔徑?Φ2.8 mm）與目標(biāo)值貼近較好；裝配?Φ0.7 mm 孔徑開(kāi)閉電磁閥的樣機(jī)曲線在第一段出現(xiàn)了明顯了非線性特征。

2.2.2 ? 踏板力加載速度為 25 N/s 的試驗(yàn)結(jié)果　試驗(yàn)中踏板力加載速度為 15 N/s，試驗(yàn)結(jié)果如圖 6 所示. 隨著踏板加載速度加快：裝配過(guò)流孔徑分別為?Φ0.7、Φ1.0 mm 模擬器常閉電磁閥的樣機(jī)第一段彈簧曲線偏移和非線性特性愈加明顯，并且隨著電磁閥過(guò)流孔徑變小，偏移量和非線性化愈加明顯；直接短接開(kāi)閉電磁閥通路（孔徑?Φ2.8 mm）與目標(biāo)值貼近較好，受踏板力加載速度影響小.

試驗(yàn)結(jié)果表明：模擬器常閉電磁閥過(guò)流孔徑參數(shù)對(duì)踏板模擬器?S-F?試驗(yàn)結(jié)果影響顯著，隨著制動(dòng)力加載速度提高，其液壓阻尼力變大，踏板感變硬，影響制動(dòng)舒適性；在緊急制動(dòng)時(shí)，踏板不能及時(shí)踩下，導(dǎo)致控制器接收到的制動(dòng)力請(qǐng)求不足，極大影響行車安全性.

2.2.3 ? 踏板特性影響因素理論分析　由試驗(yàn)分析可知，當(dāng)前模擬器開(kāi)閉電磁閥過(guò)流孔所產(chǎn)生的液壓損失不能忽略，應(yīng)考慮過(guò)流孔徑影響，建立如圖 7 所示的踏板模擬器簡(jiǎn)化分析液路圖.

考慮管徑突變及小孔節(jié)流產(chǎn)生的壓力損失，根據(jù)伯努利定理和流量連續(xù)性方程，制動(dòng)主缸油壓?pc?與模擬器主缸油壓?ps?的壓力損失關(guān)系為

式中：ρ?為制動(dòng)液密度，Dt?為模擬器常閉電磁閥前管路內(nèi)徑，Cv?為模擬器常閉電磁閥流量系數(shù)，Dv?為模擬器常閉電磁閥阻尼孔直徑，Dn?為模擬器常閉電磁閥后管路內(nèi)徑，ke?為?Dt?負(fù)相關(guān)系數(shù)，ke'為Dn?負(fù)相關(guān)系數(shù).

將當(dāng)前設(shè)計(jì)參數(shù)代入式（4），并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定常量?C?的取值，用作圖法可得到電磁閥阻尼孔徑對(duì)踏板速度響應(yīng)的影響曲線，如圖 8 所示. 為提高踏板感模擬曲線精度，應(yīng)提高實(shí)際系統(tǒng)到達(dá)理論無(wú)阻尼踏板速度的響應(yīng)時(shí)間. 從圖中可以看出，模擬器電磁閥阻尼孔徑對(duì)速度響應(yīng)具有高階影響系數(shù)，增大電磁閥的阻尼孔徑，即提高其過(guò)流面積，能顯著提高踏板速度響應(yīng).

2.3 ? ?改進(jìn)設(shè)計(jì)及仿真分析

2.3.1 ? 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)　

重新開(kāi)發(fā)的滿足要求的大過(guò)流孔徑電磁閥理論上可消除上述試驗(yàn)問(wèn)題. 但考慮到電磁閥產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，性能及可靠性短期內(nèi)難以完成驗(yàn)證，同時(shí)需要與控制器、閥體重新匹配，是一個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題，因此，考慮將當(dāng)前電磁閥作為先導(dǎo)控制閥使用，充分利用當(dāng)前開(kāi)發(fā)成果。改進(jìn)設(shè)計(jì)方案原理如圖9和10所示。

常規(guī)制動(dòng)工況：模擬器常閉電磁閥通電打開(kāi)，踩下制動(dòng)踏板后制動(dòng)油液通過(guò)電磁閥進(jìn)入液控開(kāi)閉閥控制口，油液首先通過(guò)回流排氣孔進(jìn)入模擬器主缸排氣并推動(dòng)模擬器主缸形成初始踏板力，當(dāng)制動(dòng)踏板力繼續(xù)加大足以克服液控開(kāi)關(guān)閥彈簧回復(fù)力時(shí)，主閥芯閥口打開(kāi)，制動(dòng)油液進(jìn)入模擬器主缸. 松開(kāi)踏板后，制動(dòng)油液可通過(guò)主閥芯閥口和回流排氣孔回制動(dòng)主缸. 特別地，當(dāng)踏板力超過(guò)一定小行程（足以克服液控開(kāi)閉閥彈簧回復(fù)力打開(kāi)主閥口）時(shí)，可關(guān)閉模擬器開(kāi)閉電磁閥，因出油口壓力與液控開(kāi)關(guān)閥控制口連通，仍然能保證主閥口打開(kāi)，這可在實(shí)際中降低模擬器開(kāi)閉電磁閥通電

工作時(shí)間，有利于控制電磁閥發(fā)熱量并提高可靠性.?

2.3.2仿真分析優(yōu)化　

建立原設(shè)計(jì)及改進(jìn)設(shè)計(jì)仿真模型如圖 11 所示. 根據(jù)空間布置限制及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定液控開(kāi)閉閥通徑為?Φ10 mm。

踏板模擬原設(shè)計(jì)仿真模型踏板行程-踏板力仿真結(jié)果如圖12所示。模型中模擬器常閉電磁閥過(guò)流孔徑選定為Φ1.0mm. 仿真結(jié)果表明：踏板力加載速度越快，曲線非線性特性越明顯，這主要是由于電磁閥過(guò)流孔徑過(guò)小，與之前試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相同。如圖 13所示為

所設(shè)計(jì)的液控開(kāi)閉閥主閥口初始密封量對(duì)踏板加載?S-F?特性曲線的影響：初始密封量過(guò)大會(huì)造成初段踏板力變大，并引起?S-F?特性曲線前段突變；如圖14所示為回流排氣孔徑對(duì)踏板回程（踏板力為 0）踏板行程的影響：在踏板回程后段，回流排氣孔徑過(guò)小，會(huì)造成后段踏板回程不夠順滑，但基本不影響踏板回程速度。

同時(shí)利用 AMEsim-Optimus 優(yōu)化模塊對(duì)所設(shè)計(jì)的液控開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，并根據(jù)工程實(shí)際設(shè)定取值范圍. 優(yōu)化后該閥回復(fù)彈簧剛度選定為 0.3N/mm，預(yù)緊力為 0.3 N，回流排氣孔直徑為?Φ2.8 mm。

對(duì)參數(shù)優(yōu)化后的改進(jìn)仿真模型施加相同的踏板力，仿真結(jié)果曲線如圖 15 所示. 仿真結(jié)果表明：改進(jìn)設(shè)計(jì)仿真結(jié)果與目標(biāo)曲線吻合度良好，受踏板力加載速度影響小，這主要是因?yàn)橐嚎亻_(kāi)閉閥有較強(qiáng)的通流能力，并可根據(jù)踏板力大小調(diào)節(jié)主閥口開(kāi)度. 改進(jìn)設(shè)計(jì)相比原設(shè)計(jì)，在不同踏板力加載時(shí)間下，踏板速度響應(yīng)均有明顯改善，如圖 16 所示. 在踏板改進(jìn)設(shè)計(jì)仿真模型中施加如圖 17 所示周期性踏板力，sole 表示電磁閥的開(kāi)閉狀態(tài)：0 表示斷電，1 表示通電. 在 A 段周期內(nèi)，模擬器常閉電磁閥上電

打開(kāi)，踏板模擬器正常工作；在 B 段周期內(nèi)，模擬器常閉電磁閥斷電關(guān)閉，模擬器停止工作，踏板僅輸出固定空行程；在 C 段周期內(nèi)，模擬器常閉電磁閥在前 1 s 內(nèi)上電打開(kāi)后關(guān)閉，踏板模擬器可依然保持正常工作. 這一特性可縮短開(kāi)閉電磁閥工作時(shí)間，從而降低電磁閥負(fù)荷及發(fā)熱量，提高了系統(tǒng)可靠性.

3 ? 改進(jìn)方案試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)采用改進(jìn)方案設(shè)計(jì)的線控制動(dòng)系統(tǒng)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)測(cè)試，試驗(yàn)情況如圖 18、19 所示. 試驗(yàn)結(jié)果表明，該優(yōu)化設(shè)計(jì)較好地實(shí)現(xiàn)了踏板行程? 踏板力特性曲線跟隨.

改進(jìn)前、后的踏板模擬器踏板行程?力特性進(jìn)行了記錄和對(duì)比如表 1 和 2 所示. 表中：Fori?為改進(jìn)前對(duì)應(yīng)踏板位置的踏板力，F(xiàn)imp?為為改進(jìn)后對(duì)應(yīng)踏板位置的踏板力，Eori?為改進(jìn)前對(duì)應(yīng)踏板位置的踏板力誤差或誤差百分比，Eimp?改進(jìn)后對(duì)應(yīng)踏板位置的踏板力誤差或誤差百分比，Rori?為改進(jìn)前對(duì)應(yīng)踏板位置的踏板力評(píng)價(jià)結(jié)果，Rimp?為改進(jìn)后對(duì)應(yīng)踏板位置的踏板力評(píng)價(jià)結(jié)果：NG 為不合格，OK 為合格.

（5）主動(dòng)制動(dòng)

上層策略根據(jù)當(dāng)前車輛狀態(tài)和駕駛員操作，向BBW系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)請(qǐng)求，BBW系統(tǒng)則需要準(zhǔn)確、快速地響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。主動(dòng)制動(dòng)旨在提高車輛的穩(wěn)定性和安全性，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、緊急制動(dòng)系統(tǒng) (AEB)及自動(dòng)駕駛等都使用到了這一功能。目前，所有關(guān)于主動(dòng)制動(dòng)的研究基本分為基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法和基于動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的方法。幾乎所有常見(jiàn)的控制算法都可以其中找到應(yīng)用，如PID算法、最優(yōu)控制、魯棒控制、滑模控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模型預(yù)測(cè)控制。

（6）制動(dòng)能量回收

傳統(tǒng)燃油車的制動(dòng)系統(tǒng)由制動(dòng)踏板、真空助力部件（EVP）和防滑控制部件（ESP、ABS）等組成，沒(méi)有制動(dòng)能量回收功能，如果在電動(dòng)汽車上使用會(huì)浪費(fèi)掉大量的制動(dòng)能量。線控制動(dòng)系統(tǒng)（E-Booster）利用線控制動(dòng)系統(tǒng)控制器和線控制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行器（主要是伺服電機(jī)系統(tǒng)）代替了真空助力部件，將有效地解決傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)能量無(wú)法回收的痛點(diǎn)。

純電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車在回饋制動(dòng)過(guò)程中，主缸制動(dòng)液暫時(shí)儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)，此時(shí)液壓制動(dòng)不介入，控制器根據(jù)踏板行程信號(hào)向電機(jī)發(fā)送相應(yīng)的制動(dòng)扭矩請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)主缸與輪缸的解耦，利用電機(jī)制動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量回收。若再生制動(dòng)力不足以產(chǎn)生駕駛員所期望的制動(dòng)減速度，低壓蓄能器內(nèi)的液壓制動(dòng)液將被推至制動(dòng)輪缸內(nèi)，此時(shí)系統(tǒng)工作于機(jī)電復(fù)合制動(dòng)模式，并在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中傳遞一致的制動(dòng)踏板感覺(jué)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的深度解耦。為了保證回收效率，將對(duì)電機(jī)制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)力矩進(jìn)行解耦，實(shí)現(xiàn)機(jī)電復(fù)合制動(dòng)的雙向協(xié)調(diào)控制，如下圖所示。

制動(dòng)能量回收控制原理

從功能上看，電動(dòng)汽車要實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，制動(dòng)系統(tǒng)須由電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)和另一種制動(dòng)形式共同作用。由于電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的特性以及回收能量最大化的需求，液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力必須實(shí)時(shí)可調(diào)。

與制動(dòng)力通過(guò)液壓制動(dòng)力及回饋制動(dòng)力協(xié)調(diào)控統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比，線控制動(dòng)系統(tǒng)取消了真空助力制動(dòng)，可滿足電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)響應(yīng)快、控制精度高等系統(tǒng)需求，具有很好的發(fā)展前景。

因此線控制動(dòng)是必然的發(fā)展方向。

制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的協(xié)調(diào)分配電制動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩是關(guān)鍵技術(shù)之一，控制策略的研究基本圍繞這一點(diǎn)展開(kāi)。

在駕駛員制動(dòng)時(shí)，線控制動(dòng)系統(tǒng)控制器依據(jù)動(dòng)力總成的工作狀態(tài)和駕駛員的制動(dòng)需求控制電機(jī)實(shí)施電制動(dòng)，電機(jī)制動(dòng)力不足部分通過(guò)液壓制動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充。 制動(dòng)過(guò)程中踏板行程模擬器會(huì)將踏板力和輪缸壓力進(jìn)行解耦，使電機(jī)電制動(dòng)部分的能量得到回收，提升整車的續(xù)航能力，還改善了駕駛員制動(dòng)過(guò)程的舒適性。此外，線控制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)其控制器與智能駕駛（ADAS）零件進(jìn)行交互，可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)智能駕駛部件的制動(dòng)需求。

（7）制動(dòng)控制

是自動(dòng)駕駛執(zhí)行系統(tǒng)的重要部分，目前ADAS與制動(dòng)系統(tǒng)高度關(guān)聯(lián)的功能模塊包括ESP（車身穩(wěn)定系統(tǒng)）/AP（自動(dòng)泊車）/ACC（自適應(yīng)巡航）/AEB（自動(dòng)緊急制動(dòng)）等。電動(dòng)汽車上與線控制動(dòng)系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)的零件有整車控制器（VCU）、電機(jī)控制器（MCU）、智能駕駛部件（ADAS）和防滑控制部件（ABS、ESC）等。

線控制動(dòng)系統(tǒng)與各個(gè)模塊的高度關(guān)聯(lián)

（8）線控制動(dòng)功能安全

2.3. 安全冗余

是永恒的發(fā)展任務(wù)，電信號(hào)傳遞更快、更可拓展，但是不如機(jī)械連接穩(wěn)定。制動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛對(duì)線控制動(dòng)提出了兩個(gè)層次的冗余要求：

1）制動(dòng)系統(tǒng)本身必須具備可靠的安全失效模式。在L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛尚未放量的當(dāng)下，線控制動(dòng)需求來(lái)源主要是新能源車型，安全穩(wěn)定才是剎車系統(tǒng)的第一要?jiǎng)?wù)。EHB采用可靠的機(jī)械備份，即車載電源失效時(shí)啟用純液壓助力，這也是EHB容易被市場(chǎng)接受的關(guān)鍵因素。

2）自動(dòng)駕駛必須具備電子冗余，不能單純依靠機(jī)械冗余，否則要求駕駛員在段時(shí)間內(nèi)接管車輛就會(huì)陷入責(zé)任劃分的泥潭。因此，自動(dòng)駕駛車型使用線控制動(dòng)至少需要電子冗余+機(jī)械冗余的雙安全失效模式才能滿足法規(guī)要求。ESP并非可靠的安全失效模式，本田CR-V發(fā)生過(guò)ibooster和ESP同時(shí)故障的案例。博世最新一代IPB新增RBU冗余制動(dòng)單元、伯特利WCBS+雙控EPB則是對(duì)應(yīng)L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛的電子冗余方案。

高可靠性實(shí)時(shí)容錯(cuò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
BBW系統(tǒng)的應(yīng)用一直受到安全可靠性的較大影響, 因?yàn)槿魏我粋€(gè)電子信號(hào)的失效都可能會(huì)帶來(lái)一個(gè)災(zāi)難性的后果, 而且在BBW系統(tǒng)之中, 不再擁有獨(dú)立的備用制動(dòng)系統(tǒng), 這就對(duì)其設(shè)計(jì)的安全性有了更高的要求, 使其必須安全、實(shí)用并且是可維護(hù)的。雖然可以通過(guò)可靠性分析、事件樹(shù)分析、故障樹(shù)分析、危險(xiǎn)分析等方法提高BBW系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段的安全性, 并且通過(guò)有效的質(zhì)量控制手段保證生產(chǎn)質(zhì)量, 但是還是不能有效的防止某些故障的出現(xiàn)。
因此為了保證系統(tǒng)的安全性, 需要提升系統(tǒng)的容錯(cuò)功能, 最合適的辦法就是對(duì)系統(tǒng)的元件、單元和子系統(tǒng), 甚至是軟件進(jìn)行冗余設(shè)計(jì), 通過(guò)這樣的方式能夠是實(shí)現(xiàn)有效的系統(tǒng)容錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 提高系統(tǒng)的安全可靠性, 但是同時(shí)也會(huì)提高系統(tǒng)的成本, 因此設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)高安全性、成本、空間和重量等多方面因素的均衡。 （9）車載網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù) BBW系統(tǒng)是一個(gè)安全關(guān)鍵性分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng), 對(duì)于安全性和可靠性有著非常高的要求, 因此要求車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須要具備高速率、可靠和支持容錯(cuò)等方面的性能, 而且消息的傳輸時(shí)間的實(shí)時(shí)和確定性也是其必備的條件, 只有這樣才能夠準(zhǔn)確的完成實(shí)時(shí)性要求很高的控制任務(wù), 諸如嚴(yán)格時(shí)序和參數(shù)定時(shí)刷新等，線控系統(tǒng)對(duì)車載通訊網(wǎng)絡(luò)提出了新的性能需求。針對(duì)這樣要求, 需要進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)存在兩種模式, 分別是事件觸發(fā)和實(shí)踐觸發(fā),?目前基于事件觸發(fā)的總線系統(tǒng)將會(huì)不能滿足新的需求，尤其是系統(tǒng)對(duì)通信的高速率、可靠性、容錯(cuò)支持以及滿足消息傳輸實(shí)時(shí)和確定性的要求。當(dāng)前的研究結(jié)果表明, 基于時(shí)間觸發(fā)的確定性通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在安全關(guān)鍵性實(shí)時(shí)控制方面的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)?；跁r(shí)間觸發(fā)的確定性的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是滿足安全關(guān)鍵性實(shí)時(shí)控制的最佳選擇。目前有TTCAN，Byteflight，F(xiàn)lexRay，TTP/C 等通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。在BBW系統(tǒng)中應(yīng)用最多的是 FlexRay，TTP/C 兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TTP/C 是專門為安全關(guān)鍵實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的通信協(xié)議，基于TDMA (Time Division MultipleAccess)的訪問(wèn)方式，能夠支持多種容錯(cuò)策略，提供容錯(cuò)的時(shí)間同步以及廣泛的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。FlexRay是專為車內(nèi)局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的一種具備故障容錯(cuò)的高速車載總線系統(tǒng)，基于時(shí)間觸發(fā)的機(jī)制，具有高帶寬、容錯(cuò)性好等特點(diǎn)，在實(shí)時(shí)性、可靠性以及靈活性等方面優(yōu)勢(shì)明顯。FlexRay有兩個(gè)信道， 最高速率都可以達(dá)到10Mbps，能更好的實(shí)現(xiàn)冗余，使得消息具有容錯(cuò)能力。?Flex Ray協(xié)議具備同步時(shí)基、確定性、容錯(cuò)等特性。 目前看，車載通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用商業(yè)化還在雛形，CAN通信仍占主導(dǎo)。但是隨著智能汽車的發(fā)展，車載通訊網(wǎng)絡(luò)的變革也將很快出現(xiàn)。 （10） 傳感器技術(shù) 制動(dòng)系統(tǒng)傳感器如踏板力、行程、扭矩、溫度、 電機(jī)轉(zhuǎn)角位移等傳感器， 這些傳感器對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的控制執(zhí)行有著至關(guān)重要的作用。傳感器不僅包含制動(dòng)系統(tǒng)傳感器，同時(shí)還包括整車速度，轉(zhuǎn)速以環(huán)境感知傳感器。? 未來(lái)的制動(dòng)系統(tǒng)一定是智能主動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，能夠依據(jù)精確、 分辨率高傳感器信息來(lái)感知、 控制決策、動(dòng)態(tài)執(zhí)行。因此成本低、可靠性好、精度高、體積小的傳感器是發(fā)展線控制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。多功能化、智能化、集成化的傳感器并和計(jì)算機(jī)芯片集成是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。 （11）車用電源系統(tǒng)
BBW制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于電源得需求較傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)較高, 需要42V的驅(qū)動(dòng)力才能夠滿足驅(qū)動(dòng)力要求, 有效的預(yù)防緊急制動(dòng)情況下出現(xiàn)電量不足的問(wèn)題；而且42V電源通過(guò)進(jìn)行良好絕緣處理, 能夠有效的防止出現(xiàn)線路接觸不良的問(wèn)題, 有效的提高控制系統(tǒng)的安全性。

智能汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

在TBS和ESC協(xié)調(diào)控制下，TBooster保證踏板感，而ESC將進(jìn)行液量分配與制動(dòng)力的分配，同時(shí)展示了協(xié)同控制系統(tǒng)邏輯圖。

面向下一代智能汽車的線控制動(dòng)系統(tǒng)解決方案：T-Booster與ESC深度耦合制動(dòng)系統(tǒng)

-1.T-Booster系統(tǒng)

為此研發(fā)了一款不依賴于真空源的主被動(dòng)一體化電動(dòng)助力制動(dòng)系統(tǒng)（T-Booster），為新能源汽車、ADAS、自動(dòng)駕駛技術(shù)等提供模塊化、可擴(kuò)展的制動(dòng)系統(tǒng)解決方案，其外觀如下圖所示。

T-Booster三維模型

T-Booster利用電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替真空助力器來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力功能，通過(guò)電機(jī)來(lái)推動(dòng)制動(dòng)主缸活塞，可迅速建立所需的制動(dòng)壓力并對(duì)其進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)制動(dòng)功能。與典型的ESC系統(tǒng)相比，T-Booster建立制動(dòng)壓力的速度更快，系統(tǒng)工作壽命更長(zhǎng)，滿足連續(xù)下長(zhǎng)坡等需要制動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作的工況。

1.1電動(dòng)助力性能

下圖為人工駕駛的緊急制動(dòng)工況下主缸液壓的響應(yīng)特性及制動(dòng)推桿的行程曲線，在主缸內(nèi)建立10MPa壓力耗時(shí)150ms。

主缸壓力－推桿行程曲線

下圖為不同助力比對(duì)應(yīng)的主缸壓力—踏板力特性，可根據(jù)不同車型及駕駛員主觀意愿調(diào)整助力比，以調(diào)整制動(dòng)踏板腳感。

T-Booster助力特性

T-Booster可以通過(guò)助力控制提供接近于真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的踏板感覺(jué)，下圖為與原車真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的對(duì)比。

主缸壓力－踏板力曲線

主缸壓力－推桿行程曲線

1.2?主動(dòng)制動(dòng)性能

T-Booster的瞬態(tài)響應(yīng)特性影響著車輛的制動(dòng)安全性能，下圖為T-Booster主動(dòng)增壓的制動(dòng)主缸壓力響應(yīng)曲線。主缸壓力從0建立至10MPa所需要的時(shí)間大約為0.2s，壓力穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差小于0.1MPa。

主缸壓力階躍信號(hào)響應(yīng)曲線

主缸壓力階梯信號(hào)響應(yīng)曲線

1.3?線控制動(dòng)性能

T-Booster控制器接收目標(biāo)主缸壓力后，解算并發(fā)送電機(jī)控制命令，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)制動(dòng)壓力的跟隨控制。下圖為線控制動(dòng)過(guò)程中的推桿行程獲取以及制動(dòng)壓力的跟隨控制效果。在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中，主缸實(shí)際壓力始終較好的跟隨理想制動(dòng)壓力變化。

推桿行程估計(jì)

制動(dòng)壓力跟隨控制

-2?T-Booster與ESC耦合制動(dòng)系統(tǒng)

2.1?耦合制動(dòng)系統(tǒng)

T-Booster與ESC深度耦合的線控制動(dòng)系統(tǒng)具備更高的響應(yīng)速度和控制精度，匹配費(fèi)用與博世相比大幅下降。當(dāng)T-Booster系統(tǒng)發(fā)生故障或車載電源不能滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)，ESC系統(tǒng)可以迅速提供制動(dòng)實(shí)現(xiàn)第一道安全失效備份；當(dāng)車載電源失效時(shí)，T-Booster系統(tǒng)依然可以通過(guò)純機(jī)械方式建立制動(dòng)壓力，實(shí)現(xiàn)第二道安全失效備份。

下圖為耦合制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，T-Booster可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)助力制動(dòng)及主動(dòng)制動(dòng)功能，T-Booster和ESC結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)線控制動(dòng)、制動(dòng)能量回收及雙安全備份制動(dòng)功能。

T-Booster與ESC耦合制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2?制動(dòng)能量回收

下圖為T-Booster與ESC耦合制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)能量回收試驗(yàn)曲線。圖中紫色線是踏板力，當(dāng)踏板力較小時(shí)，單獨(dú)由電機(jī)進(jìn)行回饋制動(dòng)。當(dāng)踏板力大于一定程度時(shí)，表示駕駛員期望制動(dòng)力矩較大，電機(jī)再生制動(dòng)力矩?zé)o法滿足需求，此時(shí)液壓制動(dòng)介入。

制動(dòng)能量回收試驗(yàn)曲線

五、分類

由于技術(shù)發(fā)展程度的局限，目前出現(xiàn)的線控制動(dòng)系統(tǒng)是電子制動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)乘用車線控制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式不同，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的難易程度分成了兩條技術(shù)路線,目前線控制動(dòng)系統(tǒng)可分為電子液壓制動(dòng)EHB系統(tǒng)和電子機(jī)械制動(dòng)EMB系統(tǒng)兩類。

（1）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB

1）EHB從結(jié)構(gòu)上分：

整體式：總泵踏板單元、主動(dòng)增壓模塊、壓力調(diào)節(jié)模塊集成在一個(gè)部件內(nèi)。

分體式：總泵踏板單元和主動(dòng)增壓模塊集成在一個(gè)模塊中，分泵壓力調(diào)節(jié)作為另一個(gè)單獨(dú)模塊。

2）EHB系統(tǒng)目前主要有兩種：一種由液壓泵和高壓蓄能器提供動(dòng)力源（P-EHB），P-EHB系統(tǒng)ECU獲取制動(dòng)信號(hào)后，向電動(dòng)液壓泵發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào)，將足夠的制動(dòng)液泵入高壓蓄能器，利用高速開(kāi)關(guān)閥實(shí)現(xiàn)車輛的制動(dòng)；另一種由電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)為動(dòng)力源（I-EHB），同時(shí)集成電控模塊。I-EHB系統(tǒng)主缸液壓力由電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)提供，電機(jī)接收來(lái)自控制器的制動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)直接推動(dòng)主缸活塞對(duì)制動(dòng)主缸進(jìn)行建壓。相較于P-EHB，I-EHB結(jié)構(gòu)更加緊湊、響應(yīng)快速，更易于集成諸如EPB、ESP等多種主動(dòng)安全功能，解耦單元使得整套系統(tǒng)靈活制定制動(dòng)方案，不僅節(jié)約了成本，更可縮短車輛的開(kāi)發(fā)周期。

3）三種典型的EHB系統(tǒng)，第一個(gè)是博世的SBC系統(tǒng)，它是一個(gè)最典型的EHB系統(tǒng)，常規(guī)制動(dòng)時(shí)備用閥打開(kāi)，通過(guò)控制增壓泵與減壓閥的通斷狀態(tài)來(lái)完成輪缸制動(dòng)液的增壓和卸壓工作。常規(guī)制動(dòng)失效后，控制器會(huì)打開(kāi)備用閥，啟用備用的制動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)踩踏制動(dòng)踏板，可以對(duì)兩前輪進(jìn)行制動(dòng)；第二個(gè)是豐田的ECB系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)上原理上跟SBC是類似的，應(yīng)該說(shuō)所有的EHB系統(tǒng)基本上原理都是類似的，但是豐田這里有一種全新的設(shè)計(jì)，因?yàn)榍爸苿?dòng)器的缸徑一般都比后制動(dòng)器的缸徑大，那么它在制動(dòng)完成之后，液壓開(kāi)始降壓回流的時(shí)候，這時(shí)前輪回油管路油的流速和后輪的流速是不一樣的，兩個(gè)回油管路的結(jié)合處，因?yàn)榱魉俚牟灰粯樱S田認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生一種脈沖，這種脈沖會(huì)隨著后制動(dòng)器的回油管路逐漸傳遞，造成很大的噪音?；谶@個(gè)考慮，在后制動(dòng)器回油管路上增加一個(gè)脈沖的抑制裝置，叫做阻尼設(shè)備；第三個(gè)是清華大學(xué)的DEHB系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要針對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)，主要有一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，增加了一個(gè)保壓閥的設(shè)計(jì)，在每個(gè)輪缸的管路上都增加了保壓閥，達(dá)到一定的壓力之后，它可以保持這個(gè)壓力，這個(gè)時(shí)候電機(jī)就不用持續(xù)工作了，可以減少電機(jī)的工作負(fù)荷。

4）按照踏板的解耦形式又可以分為全解偶和半解耦方式。

5）目前EHB有著不同的實(shí)現(xiàn)形式，按照ESC、ABS系統(tǒng)等功能是否和電子助力器集成的一體化形式，分為 One-Box形式和Two-Box兩種技術(shù)類型。One-Box為EHB集成了ABS/ESP，只有一個(gè)ECU，新一代IPB則為one-box方案；而Two-Box需要協(xié)調(diào)EHB ECU和ESP ECU的關(guān)系。以two-box方案的ibooster為例，必須和ESP hev配合才能與踏板解耦，采用協(xié)調(diào)式能量回收策略。

6）EHB根據(jù)技術(shù)方向還分為三類：

①電動(dòng)伺服：電機(jī)驅(qū)動(dòng)主缸提供制動(dòng)液壓力源，代表產(chǎn)品Bosch Ibooster, NSK

②電液伺服：采用電機(jī)+泵提供制動(dòng)壓力源，代表產(chǎn)品Continental MK C1, 日立

③?電機(jī)+高壓蓄能器電液伺服：ADVICS ECB

以上關(guān)鍵部件包括：電機(jī)、電磁閥、油泵、電液控制單元、蓄能器，這些部件集成在一起，形成了機(jī)電液集成程度非常高的EHB產(chǎn)品。

（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB

1）電子機(jī)械制動(dòng)器按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理可以分為無(wú)自增力制動(dòng)器、自增力制動(dòng)器兩大類。

①無(wú)自增力制動(dòng)器：

電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速增矩的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊力作用到制動(dòng)盤上，制動(dòng)力矩與制動(dòng)盤和摩擦片之間的壓力、摩擦系數(shù)成線性正相關(guān)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)角大小即可實(shí)現(xiàn)對(duì)于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的控制，控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，制動(dòng)器的工作性能穩(wěn)定，但對(duì)于電機(jī)的功率要求較高，因而尺寸較大，如下圖所示。

無(wú)自增力制動(dòng)器

無(wú)自增力制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖

②自增力制動(dòng)器：

在制動(dòng)盤與制動(dòng)鉗塊之間增加一個(gè)楔塊，制動(dòng)工作時(shí)，制動(dòng)盤的摩擦力使楔塊進(jìn)一步楔入制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗塊，增大夾緊力，產(chǎn)生更強(qiáng)的制動(dòng)效能，從而產(chǎn)生自增力效果，故又稱為電子楔塊制動(dòng)（EWB，Electronic Wedge Brake），這一類制動(dòng)器中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)楔塊移動(dòng)，與摩擦片接觸后，自增力機(jī)構(gòu)作用使壓力增加，產(chǎn)生更強(qiáng)的制動(dòng)效能，因此電機(jī)的功率較小，裝置的體積和重量也較小，但 EWB 的制動(dòng)效能取決于楔塊的工作狀況，因此對(duì)楔塊的工藝及精度要求很高，不易加工。而且其制動(dòng)穩(wěn)定性相對(duì)較差，難于控制。如下圖所示。

自增力制動(dòng)器

自增力制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖

2）按照制動(dòng)器執(zhí)行結(jié)構(gòu)的盤式或者鼓式之分，EMB又可以分為機(jī)電盤式制動(dòng)器 (Electro-Mechanical Disk Brake) 和機(jī)電鼓式制動(dòng)器 (Electro-Mechanical Drum Brake)。目前更多的機(jī)構(gòu)選擇的是機(jī)電盤式制動(dòng)器。

3）EMB從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的差別上可以分成兩類，第一類是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)然后作用到制動(dòng)盤上；第二類是在前者的基礎(chǔ)上增加一個(gè)自增力機(jī)構(gòu)。第一類的典型代表是Continental Teves公司研發(fā)的制動(dòng)器，German Aerospace Center的E-Brake屬于后者。兩類EMB各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者結(jié)構(gòu)和控制都比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)過(guò)程更穩(wěn)定；但由于電動(dòng)機(jī)提供全部的制動(dòng)推力，要求電動(dòng)機(jī)必須輸出很大的功率，這就造成了電動(dòng)機(jī)體積、質(zhì)量、能耗都比較大。后者由于增加了自增力機(jī)構(gòu)，可以利用汽車的動(dòng)能增加制動(dòng)力度，所以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率可以大幅降低，其能耗比前者減少83%，體積和質(zhì)量也比前者??；不過(guò)由于多了自增力機(jī)構(gòu)，制動(dòng)控制的難度變大，制動(dòng)穩(wěn)定性也變差了。

六、優(yōu)缺點(diǎn) 1.傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)已難以滿足當(dāng)今汽車智能化、電動(dòng)化對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)提出的新需求，線控制動(dòng)相比傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)有明顯的優(yōu)勢(shì)，將使得線控制動(dòng)技術(shù)取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動(dòng)系統(tǒng)，成為未來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。 汽車線控制動(dòng)技術(shù)具備獨(dú)特的特征與優(yōu)點(diǎn)，主要優(yōu)勢(shì)和隱患體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ①該技術(shù)能夠降低對(duì)駕駛?cè)藛T精力的消耗，在提高其駕駛舒適度的同時(shí)，增加了安全性。 ②此項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)槠囆袠I(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的方向，提供了更廣闊的設(shè)計(jì)空間，不僅能夠促使設(shè)計(jì)方向更加個(gè)性化，還能提升性能，吸引更多的顧客。 ③此項(xiàng)技術(shù)能夠大量減少維護(hù)所消耗的費(fèi)用，也減少了維護(hù)所用的設(shè)施。但在現(xiàn)階段，電子設(shè)備還具有一定的安全隱患，比如當(dāng)電路失效后，很有可能導(dǎo)致油門的控制失靈、或是無(wú)法安全制動(dòng)等，因此，今后的發(fā)展和研究要重點(diǎn)關(guān)注其安全性能，從而更好地提升車輛行駛的可靠性。

如下幾個(gè)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的痛點(diǎn)，恰恰是線控制動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，

①不受真空度的限制，所以不會(huì)因?yàn)楹０胃叨壬叨苿?dòng)變硬的情況； ②踏板感可調(diào)，可以根據(jù)主機(jī)廠踏板感DNA調(diào)節(jié)出對(duì)應(yīng)的踏板感覺(jué)； ③主動(dòng)制動(dòng)響應(yīng)較快、對(duì)于ACC/AEB工況的適應(yīng)性更強(qiáng)； ④具有很好的制動(dòng)冗余（Two-Box）滿足L3制動(dòng)駕駛的需求 ⑤能量回收優(yōu)于ESP Hev方案 與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)相比, 線控系統(tǒng)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì),?具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單更簡(jiǎn)潔了，整車質(zhì)量低。

②線控制動(dòng)系統(tǒng)具有精確的制動(dòng)力調(diào)節(jié)能力，是電動(dòng)汽車摩擦與回饋耦合制動(dòng)系統(tǒng)的理想選擇。

③便于擴(kuò)展和增加其它電控制功能?；诰€控制動(dòng)系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的ABS/ESC/EPB等高級(jí)安全功能控制，而且可以滿足先進(jìn)汽車智能系統(tǒng)對(duì)自適應(yīng)巡航、自動(dòng)緊急制動(dòng)、自動(dòng)泊車、自動(dòng)駕駛等的要求。

④導(dǎo)線取代了液壓管路，不存在由于管路冗長(zhǎng)帶來(lái)的制動(dòng)滯后問(wèn)題。（EMB） ⑤無(wú)制動(dòng)液，易于維護(hù)。由于沒(méi)有使用制動(dòng)液, 而且結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單, 因此其維護(hù)工作比較簡(jiǎn)單, 而且系統(tǒng)的耐久性也比較好, 從環(huán)保角度看也比較優(yōu)秀。（EMB） ⑥與傳統(tǒng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)相比，線控電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)具有高性能主動(dòng)制動(dòng)、大幅提高制動(dòng)能量回收率、制動(dòng)感覺(jué)可調(diào)、集成度高、擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)（EHB) ⑦可以使用具有容錯(cuò)功能的車用網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。

⑧使車輛制動(dòng)控制的魯棒性得到了增強(qiáng)。系統(tǒng)中車輛每個(gè)輪子上都會(huì)配備獨(dú)立的制動(dòng)控制器, 因此能夠通過(guò)更好的算法來(lái)完成制動(dòng)力控制, 從而保證制動(dòng)控制系統(tǒng)能夠應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜工況條件。

這些優(yōu)勢(shì)使得線控取代液壓成為了未來(lái)的趨勢(shì)，但在技術(shù)方面存在的諸多問(wèn)題，也導(dǎo)致了線控發(fā)展的緩慢。其中有幾個(gè)也是線控制動(dòng)系統(tǒng)最大的目前沒(méi)有辦法完全實(shí)施量產(chǎn)化的最大的制約因數(shù)。

2.電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB有許多優(yōu)勢(shì)，

①傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用后，由于各部件的磨損和變形，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)性能的衰退。而EHB會(huì)利用算法彌補(bǔ)部件的磨損和變形，使制動(dòng)性能長(zhǎng)期處于良好狀態(tài)。

②EHB可以根據(jù)各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速和附著力為其分配最合適的制動(dòng)力，十分方便實(shí)現(xiàn)四輪制動(dòng)分別控制，這就做到了制動(dòng)的高度靈活性和高效性。

③EHB不但能夠提供高效的常規(guī)制動(dòng)功能，還能發(fā)揮包括ABS在內(nèi)的更多輔助功能。

④EHB無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)提供真空助力，體積更小、重量更輕，EHB內(nèi)部沒(méi)有運(yùn)行真空助力器所需要的真空生成裝置，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊湊，發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的可用空間將增加。

⑤EHB的一切均為電氣控制，能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)器的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)也更加迅速，與標(biāo)準(zhǔn)的真空助力器系統(tǒng)相比，反應(yīng)速度更快，產(chǎn)生的摩擦力也更大，提供的性能更為穩(wěn)定，EHB在緊急情況下的制動(dòng)力更強(qiáng)，并且產(chǎn)生的制動(dòng)速度也更快，并可在應(yīng)對(duì)道路緊急情況時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提升駕駛員與乘客的安全保障。EHB具備高性能主動(dòng)制動(dòng)、高效率制動(dòng)能量回收、制動(dòng)感覺(jué)可調(diào)、高集成度、高安全性、擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，可完美取代真空助力器、電子真空泵、真空罐等傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)部件。

⑥EHB通過(guò)軟件容易集成ABS、?TCS、ESC等輔助功能，兼容性強(qiáng)，可以進(jìn)一步提高行車的安全性及舒適性。

⑦EHB系統(tǒng)仍保留了傳統(tǒng)的液壓管路部分，是電子和液壓相結(jié)合的產(chǎn)物。與傳統(tǒng)的液壓或氣壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EHB系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，使車輛在線控制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)，由于具有冗余系統(tǒng)，安全性在用戶的可接受性方面更具優(yōu)勢(shì)；EHB在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)方面也有優(yōu)勢(shì)，并且踏板解耦，能夠主動(dòng)制動(dòng)以及能量回收，使電動(dòng)汽車EV在制動(dòng)能量回收（即將制動(dòng)系統(tǒng)的能量帶回電池）方面具有顯著優(yōu)勢(shì)；EHB為整車控制提供了更迅速更精確的執(zhí)行器，但其對(duì)液壓力控制的精度和控制算法的魯棒性要求也進(jìn)一步提高；與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比，EHB系統(tǒng)主動(dòng)控制在制動(dòng)工況中的所占比重越來(lái)越高。

⑧EHB是在傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)器基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，此類型產(chǎn)品成熟度高，相對(duì)來(lái)說(shuō)開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證難度不大。

3.EHB缺點(diǎn)： 備用系統(tǒng)中仍然包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得EHB并不完全具備線控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；容易發(fā)生液體泄漏，有一定的泄露風(fēng)險(xiǎn),存在安全隱患；成本和維護(hù)費(fèi)用較高；由于EHB以液壓為制動(dòng)能量源，液壓的產(chǎn)生和電控化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較困難，不容易做到和其他電控系統(tǒng)的整合；液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性對(duì)輕量化不利；應(yīng)用過(guò)程中需要使用制動(dòng)液, 而且存在控制時(shí)延長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等方面的問(wèn)題，從而給汽車的安全運(yùn)行造成不利的影響。 現(xiàn)代的汽車電子化程度越來(lái)越高，新能源汽車和自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展又進(jìn)一步加快了這種趨勢(shì)。在汽車越來(lái)越像電子產(chǎn)品的今天，EHB的優(yōu)點(diǎn)并沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)蓋過(guò)它的缺點(diǎn)，所以，EHB的大面積普及并不被看好。

EHB面臨的主要挑戰(zhàn)：

①目前已經(jīng)出現(xiàn)的 EHB 系統(tǒng)，無(wú)論是干式還是濕式系統(tǒng)，由于均需要液壓系統(tǒng)參與，因此不能算是純粹的線控系統(tǒng)；

②由于仍保留液壓結(jié)構(gòu)，雖然利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但響應(yīng)時(shí)間不夠迅速，作為智能輔助駕駛系統(tǒng)的底層執(zhí)行器，仍有提升的空間；

③主動(dòng)制動(dòng)力有提升空間；

④集成度不夠高，雖然相比于濕式EHB的3 boxes（ESP、Booster、高壓蓄能器），iBooster 等系統(tǒng)的 two boxes（ESP、Booster 或者EHB、踏板感覺(jué)模擬器）的方案大大提升了集成度，縮減了體積，但是仍有向1 box 進(jìn)步的可能，MK-C1和IBS等系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始采用one box方案；

⑤對(duì)電動(dòng)汽車而言，EHB有一定的漏液短路隱患。

4.EMB的優(yōu)點(diǎn)：

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)和制動(dòng)踏板之間無(wú)機(jī)械或液壓連接，集成度極高，是完全解耦的制動(dòng)系統(tǒng)，由于取消了主缸、液壓管路等復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu)，制動(dòng)更迅速，制動(dòng)力的傳遞效率得到提升，踏板信號(hào)與執(zhí)行器之間完全靠電子信號(hào)傳輸，縮短了制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)靈敏，反應(yīng)時(shí)間在100ms以內(nèi)，EMB系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間迅速，僅為90ms,比iBooster快了30ms，制動(dòng)響應(yīng)速度大大提高、更加迅速，執(zhí)行速度快，有效減少、大幅度縮短制動(dòng)距離，安全優(yōu)勢(shì)極為突出。制動(dòng)系統(tǒng)的相應(yīng)時(shí)延關(guān)系到汽車的運(yùn)行安全, 在傳統(tǒng)的機(jī)械和液壓制動(dòng)系統(tǒng)中, 由于存在運(yùn)動(dòng)慣性和間隙等結(jié)構(gòu)問(wèn)題, 制動(dòng)命令發(fā)出后, 會(huì)延遲一定時(shí)間后才能夠完成執(zhí)行操作, 給汽車的行駛安全帶來(lái)了安全隱患,?EMB中沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)部分，工作穩(wěn)定性和可靠性更好，使用電信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間縮短,通過(guò)應(yīng)用EMB系統(tǒng)能夠極大地減少制動(dòng)控制的時(shí)延,?極大地縮減制動(dòng)相應(yīng)的時(shí)間，從而給緊急情況的處理帶來(lái)更多的時(shí)間。

（2）整個(gè)系統(tǒng)中不需要助力器，省去液壓管路，不存在漏液?jiǎn)栴}，取消了制動(dòng)系統(tǒng)的液壓備份部分，EMB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)顯得更簡(jiǎn)潔了，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，體積更小，讓出布置空間，減少空間，由于是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，布局上更加靈活，布置靈活；EMB結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，簡(jiǎn)化了制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單緊湊，制動(dòng)系統(tǒng)的布置、裝配和維修都非常方便，易于裝配和維護(hù)，便于安裝調(diào)試，更為顯著的優(yōu)點(diǎn)是隨著制動(dòng)液的取消，使汽車底盤使用、工作及維修環(huán)境得到很大程度地改善；同時(shí)由于減少了一些制動(dòng)零部件，大大減輕了系統(tǒng)的重量，能夠降低整車質(zhì)量，提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性；沒(méi)有液壓系統(tǒng)，無(wú)需制動(dòng)液，不存在液壓泄露問(wèn)題，降低了環(huán)境污染，環(huán)保。

（3）ABS模式下無(wú)回彈震動(dòng)，可以消除噪音。

（4）EMB完全實(shí)現(xiàn)了電子化，制動(dòng)平臺(tái)開(kāi)放度更高，通過(guò)ECU直接控制，易于實(shí)現(xiàn)ABS、TCS、ESP、ACC等功能，可以很容易地與汽車的其他電控系統(tǒng)整合到一起，能夠發(fā)揮更多重的功能：制動(dòng)、ABS、EBD、ESP、自動(dòng)駕駛、優(yōu)化能量回收，可完美配合再生制動(dòng)等，便于集成電子駐車制動(dòng)、防抱死、制動(dòng)力分配等附加功能，直接在控制器添加代碼即可；能夠?qū)崿F(xiàn)和其它控制功能的集成，X.By.Wire技術(shù)能夠提供硬件和功能的集成平臺(tái), 從而能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)、油門和轉(zhuǎn)向等獨(dú)立控制系統(tǒng)的集成, 使這些控制系統(tǒng)都集成到統(tǒng)一的平臺(tái)上, 通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)控, 這樣能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的無(wú)縫連接。與ABS、TCS、ESC等模塊配合實(shí)現(xiàn)車輛底盤的集成控制，是真正的線控制動(dòng)系統(tǒng)，便于底盤域控制及智能駕駛技術(shù)發(fā)展。傳感器信號(hào)的共享以及制動(dòng)系統(tǒng)和其它模塊功能的集成，便于對(duì)汽車的所有行駛工況進(jìn)行全面的綜合控制，通過(guò)這樣的集成能夠極大的提升汽車的操作性和安全性, 而且還使汽車的設(shè)計(jì)更加的智能和靈活；EMB系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)車輪制動(dòng)力的獨(dú)立控制, 這樣能夠使輪胎的地面附著力達(dá)到最佳, 這樣可以實(shí)現(xiàn)不增加硬件的情況下, 依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)防抱死控制和電子制動(dòng)力分配等功能。

5.EMB的缺點(diǎn)：

EMB使用本身工作環(huán)境惡劣，電子元器件易受干擾，系統(tǒng)工作的安全性和可靠性還有待提高；EMB要求助力電機(jī)的性能優(yōu)越、反應(yīng)迅速、體積小巧，在電機(jī)設(shè)計(jì)上難度很大，成本很高。

（1）由于完全采取線控的方式，無(wú)液壓備用制動(dòng)系統(tǒng)，取消了機(jī)械連接，沒(méi)有機(jī)械冗余，沒(méi)有失效備份，因而對(duì)系統(tǒng)的工作可靠性和容錯(cuò)要求更高, 或需要備份系統(tǒng)或存在對(duì)應(yīng)的后備執(zhí)行系統(tǒng)來(lái)保證可靠性。因此必須具有很高的設(shè)備可靠性，制動(dòng)系統(tǒng)必須配備可靠的冗余方案。雖然在現(xiàn)階段，可通過(guò)其他技術(shù)來(lái)提升整體系統(tǒng)的安全性，但還是需要保留一個(gè)基本的后備系統(tǒng)，若在電子控制單元中，發(fā)生故障時(shí)，便能及時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)；如果電路出現(xiàn)短路、斷路，或者電源出現(xiàn)問(wèn)題，制動(dòng)系統(tǒng)怎樣繼續(xù)發(fā)揮功能？制動(dòng)踏板模擬器不能正常工作又該如何處置？是容錯(cuò)的要求，因此需要在系統(tǒng)的可靠性上著重加強(qiáng)，還要設(shè)置意外情況下的保險(xiǎn)功能。包括穩(wěn)定的電源系統(tǒng)、更高的總線通信容錯(cuò)能力和電子電路的抗干擾能力。由于去除了備用制動(dòng)系統(tǒng)，EMB系統(tǒng)需要有很高的可靠性，關(guān)于容錯(cuò)的要求則是：容錯(cuò)的情況會(huì)根據(jù)場(chǎng)合的改變而變化，且在控制器等中存在備份。還需要可靠性更高的總線協(xié)議和強(qiáng)抗信號(hào)干擾能力，尤其是需要解決車載電源失效問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)是需要有容錯(cuò)功能的總線協(xié)議，目前整車環(huán)境還沒(méi)有普遍采用這樣的總線協(xié)議；需要更好的抗干擾能力，地面車輛運(yùn)行會(huì)遇到各種干擾信號(hào)，目前來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車在EMC方面問(wèn)題還是很多的，這方面的問(wèn)題有一些也是比較難以解決的。 （2）制動(dòng)力不足的挑戰(zhàn)。EMB取消了原有液壓系統(tǒng)，將電機(jī)直接集成在制動(dòng)鉗上，必須布置在輪轂中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在制動(dòng)鉗上，因輪轂處布置體積決定制動(dòng)電機(jī)不可能太大，制動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)受限，電機(jī)功率限制，制動(dòng)力不足；空間非常有限，只能采用小型永磁式制動(dòng)電機(jī)。目前的小電機(jī)提供的剎車力不足，小電機(jī)無(wú)法滿足普通轎車制動(dòng)功率1-2kW的要求。純靠永磁電機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力有限，要想大規(guī)模普及到前后車輪上還需要永磁體性能得到突破。 （3）工作環(huán)境惡劣，工作溫度高的挑戰(zhàn)。特別是高溫，剎車溫度達(dá)幾百攝氏度，制動(dòng)系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間或高強(qiáng)度工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，所以關(guān)鍵部件的抗高溫性能和散熱性能非常重要；剎車片產(chǎn)生的高溫巨震環(huán)境對(duì)電機(jī)穩(wěn)定性、芯片半導(dǎo)體和永磁材料造成巨大考驗(yàn)；且布置空間有限，無(wú)法裝散熱裝置，加劇了這一挑戰(zhàn)。制動(dòng)器需要能夠耐高溫，質(zhì)量輕，成本低。是關(guān)于執(zhí)行器的要求：首先，需要具備良好的高溫性能，能夠承受住執(zhí)行器周邊的較高溫度，其次，需要開(kāi)發(fā)一些質(zhì)量輕且價(jià)格實(shí)惠的制動(dòng)器，且尺寸滿足車輛設(shè)計(jì)的需求。因?qū)儆诨上虏考?，振?dòng)高，制約現(xiàn)有EMB零部件的設(shè)計(jì)。如：因空間限制，制動(dòng)電機(jī)只能采用永磁式，而最好的磁王釹鐵硼（N35牌號(hào)）工作上限80℃，310℃磁性消失，制動(dòng)電機(jī)無(wú)法工作。另如：EMB部分半導(dǎo)體需工作在剎車片附近，不能承受幾百度的高溫，且因體積限制難以配置冷卻系統(tǒng)。制動(dòng)器需要具有更好的耐高溫性能，同時(shí)需質(zhì)量輕價(jià)格低。

（4）EMB需要用非常精密的電子電路才能運(yùn)行，但在車輛的行駛途中，會(huì)接收到來(lái)自不同種類的干擾信息，要面對(duì)外部的各種電磁場(chǎng)和地球磁場(chǎng)，這就需要電子電路有更好的抗干擾能力，抵制車輛運(yùn)行中遇到的各種干擾信號(hào)。關(guān)于抗干擾的處理最常見(jiàn)的是“對(duì)稱式”、“非對(duì)稱式”兩種，兩者各有各的優(yōu)勢(shì)。除此之外，線控制動(dòng)系統(tǒng)的軟件和硬件要進(jìn)一步完善，從而滿足不同車輛的有效需求。只有進(jìn)行全面化考慮，才能創(chuàng)建其科學(xué)化的總線系統(tǒng)，進(jìn)而獲取良好的控制系統(tǒng)。

（5）驅(qū)動(dòng)電源問(wèn)題，首先，是執(zhí)行器能量需求，制動(dòng)能量需求比較大，需1-2kw電機(jī)：傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)的功率要求是100W，而盤式制動(dòng)則需要1000W，執(zhí)行制動(dòng)動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)會(huì)消耗不少的電能，目前的12V車載電源可能無(wú)法勝任，如果車輛電氣系統(tǒng)的整體電壓維持在12V，是很難保障能夠滿足其運(yùn)作需求的，因此，執(zhí)行器對(duì)于能量的需求非常關(guān)鍵。應(yīng)該為其建立起足夠電壓的系統(tǒng)（一般是保持在42伏特)，未來(lái)需要成熟可靠的42V或48V電源高壓系統(tǒng)提高電機(jī)功率來(lái)保證系統(tǒng)的能源供應(yīng)，同時(shí)還需要應(yīng)對(duì)高壓所隱藏的安全隱患。42V電壓系統(tǒng)從目前發(fā)展的趨勢(shì)看也是一種發(fā)展的方向，但是目前來(lái)說(shuō)暫時(shí)沒(méi)有大批量的出現(xiàn)。

（6）需要針對(duì)底盤開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，難以模塊化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本極高。由于EMB是全新的技術(shù)，又需要大量傳感器和控制芯片的支持，導(dǎo)致成本比現(xiàn)在主流制動(dòng)系統(tǒng)高，因此降低成本增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力是EMB能否走向市場(chǎng)的決定因素。市場(chǎng)上還沒(méi)有成熟的EMB產(chǎn)品，制動(dòng)系統(tǒng)功能安全等級(jí)要求高，產(chǎn)品周期長(zhǎng)，投放到市場(chǎng)還需要各種驗(yàn)證。

七、需求挑戰(zhàn)趨勢(shì)

當(dāng)前線控制動(dòng)系統(tǒng)面臨的主要需求是節(jié)能減排，在節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提出了不管是乘用車和商用車都提出了燃料消耗量降低的目標(biāo)要求，包括新能源汽車發(fā)展的要求。汽車智能輔助駕駛技術(shù)的發(fā)展需要EHB系統(tǒng)作為一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)做配合，這是EHB系統(tǒng)目前面臨的一些新的需求，第一個(gè)因?yàn)殡妱?dòng)汽車目前來(lái)說(shuō)普遍的都具有能量回收功能，它需要一個(gè)制動(dòng)能量回收功能，目前整車企業(yè)整車廠一般來(lái)說(shuō)主要在做一個(gè)帶檔滑行回收的，這是一個(gè)開(kāi)盤回收的過(guò)程；第二個(gè)就是智能駕駛，目前來(lái)說(shuō)主要在ESC上實(shí)現(xiàn)，但其實(shí)無(wú)法支撐智能輔助駕駛需要的一個(gè)快速降壓還有精度高的要求，那么EHB系統(tǒng)是可以達(dá)到這樣的要求；然后是適用于分布式驅(qū)動(dòng)的汽車，主要是指輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。這里又衍生出來(lái)一個(gè)制動(dòng)能量回收效率的問(wèn)題，它又衍生出舒適度和噪音、安全性、耐久性的問(wèn)題。純粹的線控制動(dòng)系統(tǒng)—電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB成為研究熱點(diǎn)，該系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間更快，平臺(tái)開(kāi)放度更高，同時(shí)不會(huì)有漏液隱患，這對(duì)電動(dòng)汽車具有重要意義。

在汽車電動(dòng)化和智能化技術(shù)的大潮下，汽車制動(dòng)系統(tǒng)將產(chǎn)生新的發(fā)展趨勢(shì)。

1.擺脫真空源

首先要求制動(dòng)系統(tǒng)不再使用真空源助力，需要采用新的助力源，因此各種電動(dòng)助力制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。

2.體積、質(zhì)量更小、集成度更高

帶有高壓蓄能器的濕式EHB系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜、體積和質(zhì)量均很大，并且響應(yīng)時(shí)間略長(zhǎng)，成本高、維修費(fèi)用昂貴，新型制動(dòng)系統(tǒng)向去掉高壓蓄能器的方向發(fā)展。

3.系統(tǒng)更開(kāi)放，可與其他底盤控制子系統(tǒng)配合

為了提高整車的綜合行駛性能，要求制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)更加開(kāi)放的平臺(tái)，能夠和其他底盤控制子系統(tǒng)集成。

4.再生制動(dòng)與踏板解耦

為了解決電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的續(xù)航里程問(wèn)題，出現(xiàn)了制動(dòng)能量回收技術(shù)，為了與再生制動(dòng)協(xié)調(diào)工作，要求制動(dòng)系統(tǒng)在保證高的制動(dòng)能量回收效率的同時(shí)具有解耦能力，液壓制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)駕駛員的制動(dòng)需求合理分配再生制動(dòng)力和液壓制動(dòng)力。

5.適用于智能駕駛輔助系統(tǒng)

隨著汽車智能化技術(shù)的發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是應(yīng)能夠與ESC、ACC等汽車智能輔助駕駛匹配，能夠作為智能駕駛輔助系統(tǒng)的重要底層執(zhí)行器。這就要求制動(dòng)系統(tǒng)擁有更強(qiáng)的主動(dòng)制動(dòng)能力以及更快的響應(yīng)速度和更精確的制動(dòng)壓力控制。

6.人機(jī)共駕

隨著執(zhí)行控制層面人機(jī)共駕技術(shù)的發(fā)展，要求制動(dòng)系統(tǒng)具有能夠個(gè)性化定制踏板感覺(jué)和制動(dòng)特性的能力，車輛匹配各種不同的駕駛風(fēng)格和駕駛模式。

7.具備更平順的“軟”停車功能、更好的

NVH性能這要求制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)必須足夠精確、迅速和舒適。例如當(dāng)車輛開(kāi)啟ACC自適應(yīng)巡航時(shí)，博世的iBooster可以確保車輛在制動(dòng)直到停駛過(guò)程中的制動(dòng)舒適性，在此過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生任何振動(dòng)和噪聲。

8.系統(tǒng)線控

汽車底盤電動(dòng)化，而線控制動(dòng)是底盤線控化的最大障礙，目前市場(chǎng)上沒(méi)有成熟可靠的量產(chǎn)解決方案。域控制等都離不開(kāi)線控制動(dòng)系統(tǒng)。

隨著汽車技術(shù)向低碳化、智能化發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)未來(lái)的研究方向?qū)⒀刂@八大趨勢(shì)進(jìn)行，即未來(lái)的制動(dòng)系統(tǒng)將向更節(jié)能、更開(kāi)放、更精確、更快速、更智能、更安全、更舒適的方向發(fā)展。

制動(dòng)行業(yè)正在變革， 未來(lái)將是線控制動(dòng)系統(tǒng)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，線控制動(dòng)是電動(dòng)化、智能化的必然選擇，電動(dòng)化和智能化趨勢(shì)共同指向一個(gè)方向：汽車制動(dòng)系統(tǒng)將與踏板解耦，向電子化、線控化轉(zhuǎn)變。

編輯：黃飛

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