Shenzhen Chinadream Motor Technology Co.,Ltd
国外研究现状
国内研究现状
2 线控制动系统分类
2.1 EHB制动系统
EHB系统是在传统液压制动系统的基础上发展而来的，用一个综合的制动模块（电机、泵、高压蓄能器等）来取代传统制动系统中的压力调节系统和ABS模块等，产生并储存制动压力，并可分别对四个轮胎的制动力矩进行单独调节；
与传统的液压制动系统相比，EHB系统有了显著进步，其结构紧凑，改善了制动效能，控制方便可靠，制动噪声显著减小，不需要真空装置，有效减轻了制动踏板的打脚，提供了更好的踏板感觉。
2.2 EMB制动系统
目前，线控制动系统主要分为三种类型：第一种是电子液压制动（EHB）系统，第二种是电子机械制动（EMB）系统，第三种是混合线控制（HBBW）系统。
EMB系统完全摒弃了传统制动系统的制动液及液压管路等部件，由电机驱动制动器产生制动力，是真正意义上 的线控制动系统；
EMB系统内没有液压驱动和控制部分，机械连接只是存在于电机到制动钳的驱动部分，由导线传递能量，数据线 传递信号；
EMB系统的关键部件之一是电子机械 制动器，按其结构特点和工作原理可以分为无自增力制动器和自增力制动 器。
2.3 混合制动系统
目前，线控制动系统主要分为三种类型：第一种是电子液压制动（EHB）系统，第二种是电子机械制动（EMB）系统，第三种是混合线控制（HBBW）系统。
混合线控制动（HBBW）系统的主流布置方式为前轴采用电子液压制动 （EHB）系统、后轴采用电子机械制 动（EMB）系统；
前轴采用EHB系统可以实现前轮单轮制动力调节，同时靠装于前轴的EHB 实现制动失效备份以满足安全可靠要 求；后轴采用EMB系统，一方面可以缩减制动管路的长度，消除压力控制过程中由于管路过长带来的不确定性；另一方面能够使电子驻车制动系统 （EPB）更加方便快捷。
3 线控制动系统基本结构
3.1 EHB制动系统
汽车电子液压制动系统（EHB）主要由液压控制模块、制动踏板模块、控制单元HCU、制动器、各类传感器等组成。
液压控制模块：主要包括电机、电机泵、蓄能器、单向阀、溢流阀、四套结构相同的增/减压电磁阀等；
踏板制动模块：主要包括制动踏板、踏板力传感器、踏板行程模拟器、主缸、电磁阀、储油杯等组成；
控制单元：接收制动踏板发出的信号、 各类车辆状态信号以及反馈信号等进行综合分析和判断，对进出液电磁阀分别进行调节，通过输入PWM控制信号给高速开关阀从而控制各车轮上的制动压力；
3.2 EMB制动系统
汽车电子机械制动系统（EMB）主要由车轮制动模块、中央电子控制单元（ECU）和制动踏板模块、通信网络、 电源等部分组成。
制动踏板模块：主要包括制动踏板、 踏板模拟器、位移/压力传感器等；
车轮制动模块：主要由制动执行器、 制动控制器、机械传动机构、传感器 （主要有制动力传感器、轮速传感器） 等组成；
中央控制单元：负责接收信号，判定 驾驶员意图，输出制动指令至制动控 制器；统筹整个制动系统
通信网络：负责将各类信号送至指定部分；
电源：给整个制动系统提供制动力所需的能量。
4 线控制动系统工作原理
4.1 EHB制动系统
EHB系统的工作过程主要是对压力供给单元的控制和高速开关阀的控制，产生并储存制动压力并可分别对四个轮 胎的制动力矩进行单独调节。
工作原理：驾驶员踩下制动踏板，数据采集系统将踏板行程传感器、踏板力传感器的信息汇同车辆的行驶状态（方向盘转角、轮速、车速、横摆角速度等）信息采集到HCU中进行综合分析和判断，当得知系统需要增压时，HCU输出PWM控制信号，对电磁阀进行控制，使进液阀输入流量增大，出液阀输出流量减小，直到达到所需制动压力；当得知系统需要保压控制时，HCU通过 对电磁阀进行控制，使增压电磁阀和减压电磁阀 输出的流量保持不变；当得知系统需要减压时，HCU使进液阀输入流量减小，出液阀输出流量增大，直到所需的制动压力；当某几个高速开关阀控制回路失效时，HCU将切换成应急控制模式， 制动踏板力的液压管路与应急制动管路连通，踏 板力直接通过液压管理加载在制动器上，实现制动。
4.2 EMB制动系统
EMB系统以电子元件替代液压元件，是一个机电一体化系统，该系统通过电子控制单元对制动电机实施电流大小控制，通过制动器的夹钳从两侧夹紧摩擦盘，实现车轮制动。
工作原理：当汽车在不同工况上行驶时， 如有产生减速需求时，驾驶员会踩下制动踏板，电子制动踏板上的制动踏板传感器检测出踏板加速度、位移以及踏板力的大小等制动信号，ECU单元通过车载网络接 收制动指令信号，综合当前车辆行驶状态下的其他传感器信号并结合相应的意图识 别算法识别出驾驶员的制动意图，计算出每个车轮各自实时所需的最佳制动力。四个车轮独立的制动模块，接受ECU的输出信号控制电机的转速完成扭矩响应，然后控制EMB执行器来产生相应的制动力实现制动。
5 线控制动系统特点分析
5.1 EHB制动系统
EHB系统相较于传统制动系统具有很多优点，如结构简单紧凑、制动噪声减小、提供更好的踏板感、可分析驾驶 员意图判断不同的制动行为等。
EHB系统存在的优势
采用EHB控制系统，部件机械特性的变化可由控制算法进行补偿，使制动压力等级和踏板行程始终保持一致；
2. 传统制动系统的制动特性无法随意改变，而EHB系统通过分析驾驶员意图，判断不同的制动行为，并提供最合理的压力变化特性；
3. 传统的采用真空助力器的制动系统助力能力受发动机转速和负荷的影响，而EHB系统的制动能力不受发动机真空度影响；
4. 由于制动传感器探测的是踏板的运动速度和踏板的行程，电控单元据此进行制动压力调节，制造商可以根据不同的车型以及对驾驶者驾驶习惯的统计，仅仅通过更改控制算法和踏板感觉模拟器提供给驾驶者不同的踏板感觉，使得EHB的可移植性好；
5. EHB通过正确识别驾驶员意图，对制动力（由踏板行程以及踏板加速度来辨别计算）加以调整，以避免制动力不足；
6. 在需要保持驻车状态时，可以使系统对车轮施加一定的制动力，即使驾驶者松开制动踏板依然能对车轮产生一定的制动压力，减轻驾驶者的负担， 提高驾驶舒适性，实现电子驻车控制；
7. 传统制动系统只能在一定程度上实现前后制动压力的分配，而EHB系统在四轮压力分配方面有很大的自由度，这在左右附着系数不同的路面上制动时效果显著。
EHB系统存在的不足
仍需液压部件：由EHB系统的局限性是整个系统仍然需要液压部件，离不开制动液。
5.2 EMB制动系统
EMB系统相较于传统制动系统具有很多优点，如结构更简单、制动响应迅速、维护简单、轻量化等。然而其也存在一些制约其量产落地的技术瓶颈亟待解决，如安全可靠性、刹车力不足等。
EMB系统存在的优势
应用线控制动系统能够使车辆结构得到简化：EMB系统的应用使汽 车可以省去制动液壶、制动主缸、助力装置、液压阀、复杂的管路系统等；
2. 极大地缩减制动反应的时间：传统的液压制动系统反应时间大约 400-600毫秒，EHB大约为120-150毫秒，而EMB只要90毫秒，刹车距离可以缩短60%，安全性能大幅度提高；
3. 维护简单：EMB由于没有使用制动液，所以不用担心有液体泄露， 这对电动车来说尤其重要，液体泄露可能导致短路或元件失效，维修起来麻烦且造成的维修成本高；
4. 轻量化：一系列电子元器件代替了原来笨重的机械助力传动装置， 降低了整车的重量，提高了整车的燃油经济性，减小了前后轴的负荷和轮胎的磨损。
EMB系统存在的不足
没有备份系统，对可靠性要求极高：由于不存在独立的主动备用制 动系统，不论是ECU元件失去效用还是传感器失灵，抑或者是制动 器本身或线束出现故障，都需要一个备用系统以保障制动的基本性能，在电子控制单元发生故障时，自行启动且不会影响到现有系统的完整性。
2. 刹车力不足：EMB系统由于位于轮毂中，轮毂的体积决定了电机大小，进而决定了电机功率不可能太大；
3. 工作环境恶劣，特别是温度高：刹车片附近的温度高达数百度，而电机体积又决定只能使用永磁电机，而永磁材料在高温下会消磁；
4. 簧下元件，震动剧烈，不确定性强：永磁体无论是烧结还是粘结都很难承受强烈震动。
6 线控制动系统市场现状
现阶段市场上线控制动系统产品主要以EHB为主，EMB系统仍处于研发、概念阶段，并未量产；
EHB系统全球主流供应商主要有博世、大陆、采埃孚三家，并且均有量产产品。
7 L3/L4/L5级制动技术方案
L3/L4级别下线控制动系统总体技术路线选用EHB方案（EMB短时间内无法量产），架构采用主制动系统+辅制 动系统设计；
L5级别下线控制动系统会选用轮毂电机技术。
L3/L4级别下线控制动技术方案
冗余设计：
（1）主辅制动系统设计
技术路线选用EHB方案，采用主制动系统+辅制动系统双设计。主辅系统均具有独立制动的能力，且两者互相监测对方状态，任何一方出现故障，另一方可做到实时制动 。
（2）双电源设计
L3/L4级别下可采用48V电源方案，双电源备份设计。当主电源故障或供电不足时，备用电源可直接工作。
（3）主制动系统ECU采用双芯片设计
将控制系统进行双份设计，即芯片、电路板等均用两套零件。其中，主芯片和冗余芯片需要运行不同的算法，且运算后的指令需要进行相互比较；
总线技术：
L3选用CAN FD，L4选用CAN FD或车载以太网。
L5级别下线控制动技术方案
总体结构：伴随着核心技术的逐渐 突破，L5阶段轮毂电机将是汽车制 动系统的制动力来源；
冗余设计：对ECU同样进行冗余设 计，可选用高性能多核芯片，且采 取双甚至三层备份；软件算法的选 取也要兼顾容错特性；
总线技术：车载以太网；
电源：双48V电源设计
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