根據(jù)不同的制動執(zhí)行機構(gòu)，線控制動系統(tǒng)可分為液壓式和機械式兩類。其中，電控液壓制動系統(tǒng)（EHB）以傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過電子器件替代部分機械組件，采用制動液傳遞力量，并備有液壓備份制動系統(tǒng)，是目前主流技術(shù)。根據(jù)集成度，EHB分為Two-box和One-box兩種方案。

Two-box/One-box系統(tǒng)，國內(nèi)供應(yīng)商均有對應(yīng)的產(chǎn)品，國外博世、大陸、采埃孚、日信、日立（含CBI）、摩比斯、愛德克斯等，國內(nèi)萬向、亞太、伯特利、格陸博、拿森、同馭、比博斯特、千顧、英創(chuàng)匯智、利氪等。技術(shù)理念大同小異，主要差異在于量產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)品成熟度。

隨著新能源汽車市場擴大，“eBooster+ ESC”組合成為目前市場上最主流的Two-box方案。除了實現(xiàn)基礎(chǔ)的制動助力和穩(wěn)定性控制功能外，該方案還協(xié)調(diào)制動能量回收，確保在電制動和液壓制動切換中保持駕駛員的踏板感一致。此外，隨著高級輔助駕駛系統(tǒng)和自動泊車系統(tǒng)的普及，“eBooster+ ESC”還起到制動冗余的作用。

本文將對two-box方案的基礎(chǔ)制動功能的實現(xiàn)展開介紹。

*駕駛員制動控制

*外部ECU制動控制

*制動燈控制

eBooster和ESC的Two-box方案系統(tǒng)架構(gòu)

一、駕駛員制動控制

eBooster為實現(xiàn)駕駛員制動助力功能，首先需要正確探測駕駛員的制動意圖，安裝在eBooster推桿處的踏板行程傳感器 (Pedal Travel Sensor) 監(jiān)測駕駛員踩下踏板的深度，從而反饋給eBooster的DBR-F（Driver Brake Request-Brake Force）模塊進行駕駛員意圖判斷。

ESC+eBooster駕駛員制動控制功能示意圖

在確認駕駛員制動意圖后，eBooster并非直接提供助力，而是通過網(wǎng)絡(luò)通訊將制動意圖反饋給ESC，由ESC負責(zé)分配液壓制動力和驅(qū)動電機制動力。

作為車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)，ESC主要目標是確保制動力的分配不會引發(fā)車輛失穩(wěn)的風(fēng)險。例如，在駕駛員急踩油門導(dǎo)致車輪抱死的情況下，ESC系統(tǒng)將在激活A(yù)BS的同時停止對驅(qū)動電機的制動力請求，全力通過調(diào)節(jié)輪缸液壓來保持穩(wěn)定。

此外，ESC的制動力分配還能實現(xiàn)制動能量回收功能。隨著新能源汽車的普及，制動能量回收成為一項重要功能。通過這一功能，汽車在制動過程中除了利用液壓力進行摩擦制動外，還通過高壓電池和驅(qū)動電機的協(xié)作實現(xiàn)部分制動力。負扭矩產(chǎn)生反向電流對高壓電池進行充電，最終將車輛的一部分動能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并存儲在高壓電池中。這樣一來，能夠?qū)崿F(xiàn)能量回收，達到節(jié)能減排的目的。

ESC液壓管路示意圖

為實現(xiàn)制動力分配，首先需要ESC的硬件能夠解除主缸制動液和輪缸制動液的“直接關(guān)聯(lián)”，這由ESC大容量的蓄能器以及對輪端電磁閥控制實現(xiàn)。在大容量蓄能器的加持下，當駕駛員踩下制動踏板時，eBooster控制主缸液壓進入輪缸產(chǎn)生制動力，與此同時驅(qū)動電機制動力隨著制動踏板深度增加緩慢上升，該過程中來自主缸的制動液不會直接流入輪缸，而是將一部分暫時存儲在蓄能器中，在蓄能器中的制動液不會產(chǎn)生制動力，由此實現(xiàn)制動過程中電機制動力與液壓制動力的動態(tài)協(xié)調(diào)控制。

ESC制動力分配示意圖

但是，ESC制動力動態(tài)分配過程中造成的主缸制動液和輪缸制動液的“分離”，會帶來駕駛員制動踏板感變化的問題。eBooster的PFC（Pedal Force Compensation）模塊可以實現(xiàn)保證踏板感一致，其核心原理是在駕駛員制動過程中，eBooster通過對助力大小進行控制（如下圖所示），始終保證在相同的踏板深度下，反饋到駕駛員腳上的踏板的反作用力恒定，讓駕駛員感受不出此時是電機制動還是制動液制動，從而實現(xiàn)踏板感的一致性，給駕駛員帶來最舒適的體驗。

eBooster實現(xiàn)制動能量回收時保持踏板感一致的原理

上圖中，彈簧力Fsprings是恒定的，為了在某個踏板深度下實現(xiàn)踏板力Fpedal的恒定，PFC模塊需要知道當前液壓能產(chǎn)生的制動力Fhydraulic的大小，從而調(diào)節(jié)適當?shù)闹boost。而此時由于受到制動力分配過程中蓄能器液量控制和輪端電磁閥控制的影響，ESC系統(tǒng)中的主缸壓力傳感器采集的主缸壓力值無法對應(yīng)真正產(chǎn)生的液壓制動力上，所以ESC需要發(fā)送一個“虛擬”的主缸壓力值給eBooster以確定Fhydraulic的大小。虛擬的主缸壓力值由ESC的DBR-T（Driver Brake Request-Brake Torque）模塊中的事先標定好的pv曲線查表得到，并通過通訊反饋給eBooster的PFC模塊，以此確定為實現(xiàn)目標踏板感而需要助力電機輸出的助力大小。

二、制動燈控制

制動燈控制的策略和eBooster系統(tǒng)的降級狀態(tài)相關(guān)。

當eBooster處于全功能時，由eBooster系統(tǒng)根據(jù)駕駛員踩踏板的狀態(tài)控制制動燈，此時ESC只有當穩(wěn)定性功能或者不依賴駕駛員制動的輔助功能激活主動建壓時才會請求點亮制動燈。

eBooster 全功能時的制動燈控制

當eBooster助力功能失效時，eBooster請求HBC功能激活，此時駕駛員的制動請求由ESC主動建壓實現(xiàn)，此時所有工況下的制動燈全權(quán)由ESC控制，包括駕駛員制動工況和穩(wěn)定性功能及輔助功能主動建壓的工況。

eBooster功能降級時的制動燈控制

三、外部ECU制動控制

由于eBooster建壓的動態(tài)響應(yīng)速度比ESC主動建壓更快，且NVH表現(xiàn)更好，因此eBooster是外部ECU(如ADAS ECU)請求制動系統(tǒng)制動時的主執(zhí)行機構(gòu)，這樣一來也可以減少ESC系統(tǒng)整個生命周期中主動建壓的負荷。

eBooster+ESC實現(xiàn)EBR （External Brake Request）

在ESC中的EBR-C（External Brake Request-Controller）模塊負責(zé)接收來自外部ECU的制動請求，并將制動請求轉(zhuǎn)換成目標主缸壓力值通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給eBooster中的EBR-E（External Brake Request-Execution）模塊，進而eBooster計算目標助力值實現(xiàn)制動請求。

在這個過程中，eBooster也會實時反饋實際輸出的壓力值給ESC。比如當eBooster達到Runout點后助力能力顯著下降（見下圖）時，ESC通過主動建壓進行制動補償。

eBooster runout point

四、總結(jié)

得益于iBooster強大的助力能力、電控化的半解耦控制方式以及Two Box（iBooster與ESP）的天生雙備份，該制動系統(tǒng)方案在能量回收及智能駕駛方面具有非常大的優(yōu)勢，這也是市場上iBooster能夠快速推廣的原因。截止目前，特斯拉全系、大眾幾乎所有的新能源車、本田雅閣全系(包含燃油車)、吉利領(lǐng)克新能源車全系、奔馳S級、蔚來、小鵬等一大批車型都使用了iBooster方案。

當然，該類系統(tǒng)也有一定的缺點：

1、制動踏板感會差于傳統(tǒng)真空助力器系統(tǒng)，理論上電子助力器與傳統(tǒng)真空助力器助力比的協(xié)調(diào)原理是一樣的（都有橡膠反饋盤結(jié)構(gòu)），但實際上電子助力器的助力大小是經(jīng)過了一系列計算與執(zhí)行的過程，執(zhí)行過程中傳感器對信號的采集、控制器計算、電機的執(zhí)行都會產(chǎn)生一定的誤差及延遲，再加上能量回收與液壓制動間的協(xié)調(diào)也會進一步增大控制的難度，這樣的“模擬”過程畢竟沒有傳統(tǒng)真空助力器上的純物理上的力的動態(tài)平衡來的“絲滑”。

2、越是復(fù)雜的東西故障的概率越是大，iBooster與外界的ESP、智能駕駛、動力系統(tǒng)都是強相關(guān)的，關(guān)聯(lián)系統(tǒng)故障及CAN網(wǎng)絡(luò)故障都可能會影響iBooster的助力功能。

AIP艾普專注全球電機測試，本文來源網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，因內(nèi)容無法確認真正原始作者，故僅標明轉(zhuǎn)載來源：智能底盤之家，如有侵權(quán)請聯(lián)系作者更改！