电动汽车液压制动系统
智能底盘技术(10)
介绍线控制动的类型和市场动态
在汽车电气化和智能化的双重激励下，线控制动系统（Brake-By-Wire）技术成熟度和行业渗透率正在加快，行业将迎来爆炸性增长。
线控制动系统作为电子控制制动系统，其主要特点是取消制动踏板与制动器之间的机械连接，通过踏板传感器收集驾驶员制动意图或通过车辆通信网络接收智能驾驶控制器制动请求，然后由制动控制单元ECU处理电子信号，控制制动执行机构输出制动力。
根据不同的制动执行机构，线控制动系统可分为液压线控制动系统（Electro-HydraulicBrake,EHB）和机械线控制动系统（Electro-MechanicalBrake,EMB）。其中，EHB以传统的液压制动系统为基础，用电子设备取代了部分机械部件的功能，采用制动液作为动力传输媒介，具有液压备份制动系统，是目前的主流技术方案。此外，EHB可以根据集成程度分为Two-box和One-box两种技术方案。在EMB中，控制执行机构通过四轮电机产生所需的制动力，并通过控制电机实现ABS等稳定功能，但其无液压备份制动系统面临法律法规的障碍。
本文将从以下两个方面介绍线路控制动。在后续文章的基础上，我们将深入挖掘各类线路控制动系统的特点。线路控制动系统类型介绍线路控制动系统市场分析
总结线控制动系统方案
1.EHB与EMB
1.1.EHB(Electro-HydraulicBrake)
液压线控制动系统（Electro-HydraulicBrake,EHB）是市场上主流的线控制动方案，市场上主流的线控制动产品，如ebooster、IPB等都属于EHB。
与传统制动系统相比，EHB的“线路控制”部分主要反映在驾驶员踏板与制动系统电气控制单元的连接处，从机械连接到电信号连接，但制动执行单元仍保留液压系统。
在不同的场景下，电信号连接有不同的体现。对于驾驶员制动，电信号主要是能够判断驾驶员制动意图的踏板传感器信号；对于自适应巡航控制系统等智能驾驶功能(AdaptiveCruiseControl,ACC)紧急制动系统(AutomaticEmergencyBrake,AEB)等等，电信号对应上ECU通过通信网络发送。
与传统制动系统相比，EHB的优点体现在以下几个部分：取消真空助力器，制动输出不受真空度（如高海拔地区）的影响。踏板感应可调节。主机厂可定制踏板感应，施工压力响应快速准确，对ACC/AEB条件适应性强，可支持新能源汽车能源回收功能
在法律法规方面，根据欧洲经济委员会标准ECE-R13H和国家标准GB的要求，如果乘用车电子电源故障，机械部件仍需确保驾驶员在使用Nm制动踏板时能够生产
2.44m/s2减速。为了满足这一规定，主流EHB系统eboster和IPB都保留了液压备份。在制动备份模式下，驾驶员踏板和液压管道通过机械连接，确保当制动电气控制单元故障导致动力功能丢失时，驾驶员仍能通过踩制动踏板推动液压备份系统在轮缸内施加压力，从而实现车辆的紧急制动。
然而，正是由于制动备份模式下机械连接的存在，eboster和IPB在整车上的布局受到限制。从这个角度来看，eboster和IPB并不是EHB方案的最佳解决方案。目前，主流制动系统供应商正在开发新一代EHB系统，完全取消制动踏板与电气控制单元之间的所有机械连接。该方案在保留上述EHB优势的同时，最显著的优点是大大提高了整车制动系统布局的灵活性。同时，制动踏板尺寸的降低给驾驶舱的空间优化带来了可能。
因此，新一代EHB如何满足相应的法律法规要求已成为首要考虑的问题，这也是目前的研究热点。该计划至少需要两年的时间才能大规模生产。
1.2.EMB(Electro-MechanicalBrake)
与EHB相比，EMB用电机驱动的四个轮端卡钳取代了主缸液压系统，真正实现了“全线控制”。由于制动执行单元的显著差异，业界称EHB为“湿式”（Wet）“线控制动，EMB为“干式”（dry。
EMB系统在保留EHB系统优势的同时，进一步释放了制动系统部件的布局自由。同时，四轮端电机和卡钳取代了相对复杂的液压系统，简化了车辆装配和后期维护的过程和成本。
然而，尽管EMB技术与EHB液压线路控制技术相比有许多优点，但高度线路控制也对EMB的可靠性提出了更高的要求。EMB仍有许多技术困难需要克服，如纯数据信号传输。一旦车辆网络故障发生，如何实现冗余备份，以实现规定要求电机/控制单元在轮侧，制动时产生高温，关键部件的耐高温性和散热性要求很高。轮侧制动电机需要大功率，因此需要48V或更高的电压来驱动，需要控制芯片和大量传感器的支持，需要有效降低成本来普及
EMB在克服这些困难之前，不会实现大规模生产。目前，各企业都处于预研阶段，方案也存在一些差异。以布雷博的EMB系统为例，其亮点是四个车轮的电机没有完全通过电信号直接控制，两个前轮电机仍然是小电机－液体执行单元驱动卡钳的加紧和释放，而两个后轮电机与当前EPB系统一致，电信号直接控制电机驱动卡钳的加紧和释放。
序号５：电－液体执行单元的图片来自布雷博的官方网站
制动踏板
驾驶员和制动系统接口
踏板感模拟器
模拟传统制动系统的踏板感反馈，制动时为驾驶员提供踏板感，可标记
踏板位移传感器
收集踏板位移信息，判断驾驶员制动意图
制动控制单元
实现制动冗余，包括主控制单元和备份控制单元
电－液执行单元
输出目标液压，在制动控制单元的控制下推动卡钳运动
前制动卡钳
实现前车制动与制动盘的作用
前刹车盘
通过与卡钳摩擦产生制动力
后制动卡钳
与制动盘一起，不仅可以实现后轮制动，还可以实现驻车功能
后刹车盘
通过与卡钳摩擦产生制动力
布雷博EMB系统组件示意图来自布雷博官方网站
从另一个角度来看，EMB作为传统液压制动的颠覆者和革命者，很有可能在真正实现大规模生产之前推动制动相关法律法规的更新，这一点可以拭目以待。
2.Two-box与One-box
EHB系统根据是否与稳定性控制功能ABS/VDC集成，分为One-box方案和Two-box方案。
目前主流的Two-box方案是“eBoosterESC基本制动功能和稳定性功能分别实现组合。ESC和EBoster在车上共用一套液压系统，原理如下:EBoster和ESC共用一套制动油壶、制动主缸和制动管道。ebooster中的动力电机产生驱动力，推动主缸活塞运动，使油壶中的制动液流入主缸管道，进入ESC进气阀，通过ESC中的压力调节阀和进气阀流入四个轮缸，从而建立制动力。当ebooster不工作时，esc还可以独立控制动液从主缸流入轮缸，从而建立制动力。eboster施压的动态响应速度比esc主动施压快，NVH性能更好。因此，eboster是制动控制系统中的主要执行器。
EBooster和ESC的制动组合
为了进一步降低成本，集成了基本的制动功能和稳定性功能One-box该计划开始受到主机厂的青睐。
“One-box“与eboster相比，该方案的另一个优点是踏板解耦。驾驶员的踏板力不作用于主缸。踏板感觉是通过模拟器实现的，制动力是通过伺服电机实现的。因此，踏板感觉调整的自由度更大。
博世One-box产品：IPB（IntegratedPowerBrake）
博世IPB（IntegratedPowerBrake）工作示意图来自网络
对于自动驾驶系统，对制动系统提出了制动冗余的要求，即当主制动系统出现单一故障时，备份制动系统需要确保车辆仍能进入安全状态（如边缘停车）。Two-box方案可以满足自动驾驶的制动冗余需求。One-box需要增加一个独立的制动单元RBU(RedundantBrakeUnit)构成支持制动冗余的Two-box方案。
3.线控制动的市场分析
从市场规模来看，线控制动市场规模呈稳步上升趋势。据中信证券预测，随着全球疫情逐步结束后需求的恢复，预计-年全球汽车产量同比增长8%-4%，-年全球汽车市场产量同比增长1%-2%。；随着智能汽车的发展，线控制动装备的渗透率将迅速提高，预计年将达到30%；根据目前线控制动自行车价值元左右的市场表现，到年，汽车线控制动国内外市场规模分别为亿元和亿元，潜力巨大。
另一方面，目前的线控制动市场仍然是外国供应商的主导地位，世界主要的线控制动系统供应商是博世、大陆、采埃孚和天合。其中，博世率先开发布局线控制动，占据领先市场地位。主要产品是Two-Box技术路线的iBoosterESP和One-IPB是Booster的Box技术路线ESP产品推出最早，应用最广泛。IPB产品在中国率先支持比亚迪汉；mainlandChinaMKC1线控制动产品制造工艺复杂，量产进度相对滞后。目前主要面向欧洲市场，年底逐步开始面向中国市场；采埃孚通过并购天和威伯科获得乘用车和商用车线控制动技术。年底，其乘用车线控制动产品IBC开始量产，年推出商用车线控制动产品EBS。
令人惊讶的是，伯特利、拓普集团、拿森电子等众多国内对线控制动市场参与者。其中，主要供应商伯特利多年来一直深入从事制动领域，具有较强的产品实力。以其One-Box产品WCBS为例，在轻量化水平、施压速度、制动能回收效率等关键产品性能参数方面表现良好。此外，伯特利在ABS、ESP、EPB领域具有深厚的技术积累、深厚的数据积累和支持经验。它是中国唯一能够大规模生产One-Box线控制动产品的制造商，预计将凭借其先发优势从国内供应商中脱颖而出。
线控制动主流玩家量产。
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