電控液壓制動系統(tǒng)技術(shù)原理及分類優(yōu)缺點分析

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根據(jù)技術(shù)路線的不同，電控液壓制動系統(tǒng)可分為三大類：傳統(tǒng)電控液壓制動系統(tǒng)(第一代)、電控真空助力系統(tǒng)(EVP)和機(jī)電伺服液壓助力系統(tǒng)(第二代)。

傳統(tǒng)電控液壓制動系統(tǒng)

在正常工況下，傳統(tǒng)的電液制動系統(tǒng)需要制動時，駕駛員踩下制動踏板。制動踏板位移后，踏板傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號，并發(fā)送給電子控制單元(ECU)。通過分析判斷，調(diào)整蓄能器或電磁閥產(chǎn)生的制動壓力。同時，ECU接收并處理來自ABS/ASR/ESP的車輛動態(tài)數(shù)據(jù)，并向相應(yīng)的控制單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)最優(yōu)控制。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，ECU將切換到緊急制動模式，制動踏板力的液壓管路將與緊急制動管路連通，踏板力將通過液壓管路加載到制動器上(見圖1)。

電子控制真空增壓系統(tǒng)

當(dāng)真空助力器得不到真空或真空不足時(在高海拔、低溫、節(jié)油發(fā)動機(jī)、柴油機(jī)、新能源汽車等。).)，會導(dǎo)致制動系統(tǒng)不良。電動真空助力系統(tǒng)可以通過真空傳感器和大氣壓力傳感器監(jiān)測助力器內(nèi)的真空變化，通過邏輯判斷真空助力泵的工作時機(jī)，從而為制動系統(tǒng)提供合適的輔助動力，保證其在各種工況下都能為駕駛員提供足夠的制動力效果(見圖2)。

機(jī)電伺服動力系統(tǒng)

機(jī)電伺服系統(tǒng)以Bosch公司的iboster為代表，工作原理類似于傳統(tǒng)的真空助力器。正常工作時，駕駛員踩下制動踏板，集成在iBooster中的踏板行程傳感器檢測到位移信號，并發(fā)送給電子控制單元。控制單元計算出電機(jī)所需的扭矩，然后通過兩級齒輪裝置將扭矩轉(zhuǎn)化為助力閥體的伺服制動力。助力器閥體的輸出力和助力器輸入桿的輸入力共同轉(zhuǎn)化為制動總泵中的制動液壓力(見圖3)。

IBooster采用雙重安全失效模式。第一種安全故障模式考慮了兩種故障情況。如果車輛電源無法滿負(fù)荷運行，iBooster會使用節(jié)能模式運行真空增壓泵，為制動系統(tǒng)提供合適的輔助動力，以保證其在各種工況下都能為駕駛者提供充足的制動動力(見圖2)。

機(jī)電伺服動力系統(tǒng)

機(jī)電伺服系統(tǒng)以Bosch公司的iboster為代表，工作原理類似于傳統(tǒng)的真空助力器。正常工作時，駕駛員踩下制動踏板，集成在iBooster中的踏板行程傳感器檢測到位移信號，并發(fā)送給電子控制單元。控制單元計算出電機(jī)所需的扭矩，然后通過兩級齒輪裝置將扭矩轉(zhuǎn)化為助力閥體的伺服制動力。助力器閥體的輸出力和助力器輸入桿的輸入力共同轉(zhuǎn)化為制動總泵中的制動液壓力(見圖3)。

IBooster采用雙重安全失效模式。第一種安全故障模式考慮了兩種故障情況。如果板載電源不能滿負(fù)荷運行，iBooster將工作在節(jié)能模式。

為了避免給車輛電氣系統(tǒng)增加不必要的負(fù)載，防止車輛電源出現(xiàn)故障；如果iBooster出現(xiàn)故障，ESP系統(tǒng)將接管并提供制動輔助。在上述兩種情況下，制動系統(tǒng)在200 N的踏板力下可以提供0.4 g的減速度，在第二種安全故障模式下，即車載電源出現(xiàn)故障時(即斷電模式)，可以作為備用：駕駛員可以在沒有制動輔助的情況下，通過純液壓模式對四個車輪施加制動力，使車輛安全停車，滿足所有法律要求(見圖4)。

集成液壓系統(tǒng)

集成液壓系統(tǒng)以天河公司的集成制動系統(tǒng)(IBC)為代表。其工作原理與iBooster產(chǎn)品類似，但集成性更強(qiáng)。集成單元取代了低真空或非真空系統(tǒng)所需的大量獨立組件，包括電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESC)、真空助力器和相關(guān)電纜、傳感器、開關(guān)、電子控制器、真空泵等。該系統(tǒng)的核心是由超高速無刷電機(jī)驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行監(jiān)控，編碼器向中央電子控制單元(ecu)提供電機(jī)轉(zhuǎn)速、速度和位置等數(shù)據(jù)。此外，高性能電機(jī)還可以為系統(tǒng)提供esc、abs、aeb等輔助制動功能。同時集成了獨立的液壓回路，將駕駛員的制動意圖傳達(dá)給系統(tǒng)。IBC只有一個單一的安全故障模式：當(dāng)IBC發(fā)生故障時，沒有制動輔助的液壓模式直接提供制動力。

電子控制制動系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品的技術(shù)比較

傳統(tǒng)的電液制動系統(tǒng)、電子真空動力系統(tǒng)和電液動力系統(tǒng)技術(shù)路線不同，制動控制方式也不同，各有優(yōu)缺點。傳統(tǒng)的電液制動系統(tǒng)出現(xiàn)較早，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，可靠性有待提高，所以只在部分高端車型和少數(shù)日系車上使用。

電控真空助力器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，是目前市場上最主流的電控真空制動系統(tǒng)解決方案。電子助力系統(tǒng)是近年來引進(jìn)并逐步完善的制動系統(tǒng)。制動效率高，可集成多種制動輔助功能，可用于新能源汽車能量回收最大化。有望成為未來主流的電子液壓制動系統(tǒng)。表1總結(jié)了幾種電動液壓制動系統(tǒng)的技術(shù)特點和優(yōu)缺點。

根據(jù)技術(shù)策略的不同，電子制動系統(tǒng)可分為以博世iBooster為代表的機(jī)電伺服動力系統(tǒng)和以天合IBC為代表的集成液壓制動系統(tǒng)。

兩種系統(tǒng)在開發(fā)成本、使用成本、功耗、可靠性等方面各有優(yōu)劣。

目前普遍認(rèn)為，博世iBooster系統(tǒng)因其冗余備份功能、雙故障安全模式、工作更可靠而受到大眾等汽車廠商的青睞。

天合光能的IBC系統(tǒng)具有集成度高、體積小、重量輕、易于布置、使用成本低等優(yōu)點。目前天合也在致力于IBC產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化，預(yù)計會有很好的市場應(yīng)用前景。3另外，由于定點采購等非技術(shù)原因，iBooster主要匹配歐洲廠商的車型，如大眾、寶馬等，IBC主要匹配北美廠商，如通用汽車等。

目前，中國市場還沒有與之匹配的汽車，但由于新能源汽車的大力推廣，對其需求很大。預(yù)計這兩個系統(tǒng)在中國有很好的應(yīng)用前景。

兩種技術(shù)策略的比較如表2所示。

對于傳統(tǒng)汽車，各種節(jié)能環(huán)保技術(shù)，比如缸內(nèi)直噴技術(shù)，啟停技術(shù)，發(fā)動機(jī)小型化等等。被逐漸應(yīng)用，這將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)真空的降低；對于柴油車，柴油機(jī)沒有節(jié)氣門體，所以進(jìn)氣歧管沒有足夠的真空。此外，在一些特殊情況下，如發(fā)動機(jī)突然熄火、冬季冷啟動、高空駕駛等。真空度會受到影響。真空不足會影響真空助力器的工作。未能提供足夠的制動助力器噴射技術(shù)、啟停技術(shù)、發(fā)動機(jī)小型化等。會逐漸開始被使用，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)真空降低。對于柴油車，柴油機(jī)沒有節(jié)氣門體，所以進(jìn)氣歧管沒有足夠的真空。此外，在一些特殊情況下，如發(fā)動機(jī)突然熄火、冬季冷啟動、高空駕駛等。真空度會受到影響。真空不足會影響真空助力器的工作，不能提供足夠的制動助力。

對于新能源汽車，由于沒有配備發(fā)動機(jī)(純電動汽車)或者不能提供足夠的真空(混合動力汽車)，所以需要g

通過對電液制動系統(tǒng)不同技術(shù)路線的技術(shù)比較和市場應(yīng)用分析，可以預(yù)見電液助力系統(tǒng)將是未來汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。隨著技術(shù)的發(fā)展、成本的優(yōu)化以及制動、安全、能耗等相關(guān)法規(guī)的推動，這些系統(tǒng)有望大規(guī)模普及。如何保證電控系統(tǒng)的可靠性和安全性是下一步的工作。另外，整車和零部件廠商的協(xié)同開發(fā)和匹配也是這個系統(tǒng)能不能快。