根據(jù)不同的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，線控制動(dòng)系統(tǒng)可分為液壓式和機(jī)械式兩類。其中，電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）以傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)電子器件替代部分機(jī)械組件，采用制動(dòng)液傳遞力量，并備有液壓備份制動(dòng)系統(tǒng)，是目前主流技術(shù)。根據(jù)集成度，EHB分為T(mén)wo-box和One-box兩種方案。
twobox/one box系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商均有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品，國(guó)外博世、大陸、采埃孚、日信、日立(含CBI)、摩比斯、愛(ài)德克斯等，國(guó)內(nèi)萬(wàn)向、亞太、伯特利、格陸博、拿森、同馭等。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(chǎng)擴(kuò)大，“eBooster+ ESC”組合成為目前市場(chǎng)上最主流的Two-box方案。除了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的制動(dòng)助力和穩(wěn)定性控制功能外，該方案還協(xié)調(diào)制動(dòng)能量回收，確保在電制動(dòng)和液壓制動(dòng)切換中保持駕駛員的踏板感一致。此外，隨著高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)和自動(dòng)泊車系統(tǒng)的普及，“eBooster+ ESC”還起到制動(dòng)冗余的作用。
本文將對(duì)two-box方案的基礎(chǔ)制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)展開(kāi)介紹。
*駕駛員制動(dòng)控制
*外部ECU制動(dòng)控制
*制動(dòng)燈控制
eBooster和ESC的Two-box方案系統(tǒng)架構(gòu)
01 駕駛員制動(dòng)控制
eBooster為實(shí)現(xiàn)駕駛員制動(dòng)助力功能，首先需要正確探測(cè)駕駛員的制動(dòng)意圖，安裝在eBooster推桿處的踏板行程傳感器 (Pedal Travel Sensor) 監(jiān)測(cè)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(jìn)行駕駛員意圖判斷。
ESC+eBooster駕駛員制動(dòng)控制功能示意圖
在確認(rèn)駕駛員制動(dòng)意圖后，eBooster并非直接提供助力，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊將制動(dòng)意圖反饋給ESC，由ESC負(fù)責(zé)分配液壓制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)力。
作為車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)，ESC主要目標(biāo)是確保制動(dòng)力的分配不會(huì)引發(fā)車輛失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在駕駛員急踩油門(mén)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(shí)停止對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的制動(dòng)力請(qǐng)求，全力通過(guò)調(diào)節(jié)輪缸液壓來(lái)保持穩(wěn)定。
此外，ESC的制動(dòng)力分配還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收功能。隨著新能源汽車的普及，制動(dòng)能量回收成為一項(xiàng)重要功能。通過(guò)這一功能，汽車在制動(dòng)過(guò)程中除了利用液壓力進(jìn)行摩擦制動(dòng)外，還通過(guò)高壓電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的協(xié)作實(shí)現(xiàn)部分制動(dòng)力。負(fù)扭矩產(chǎn)生反向電流對(duì)高壓電池進(jìn)行充電，最終將車輛的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并存儲(chǔ)在高壓電池中。這樣一來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量回收，達(dá)到節(jié)能減排的目的。
ESC液壓管路示意圖
為實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配，首先需要ESC的硬件能夠解除主缸制動(dòng)液和輪缸制動(dòng)液的“直接關(guān)聯(lián)”，這由ESC大容量的蓄能器以及對(duì)輪端電磁閥控制實(shí)現(xiàn)。在大容量蓄能器的加持下，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，eBooster控制主缸液壓進(jìn)入輪缸產(chǎn)生制動(dòng)力，與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)力隨著制動(dòng)踏板深度增加緩慢上升，該過(guò)程中來(lái)自主缸的制動(dòng)液不會(huì)直接流入輪缸，而是將一部分暫時(shí)存儲(chǔ)在蓄能器中，在蓄能器中的制動(dòng)液不會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力，由此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)過(guò)程中電機(jī)制動(dòng)力與液壓制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制。
ESC制動(dòng)力分配示意圖
但是，ESC制動(dòng)力動(dòng)態(tài)分配過(guò)程中造成的主缸制動(dòng)液和輪缸制動(dòng)液的“分離”，會(huì)帶來(lái)駕駛員制動(dòng)踏板感變化的問(wèn)題。eBooster的PFC(Pedal Force Compensation)模塊可以實(shí)現(xiàn)保證踏板感一致，其核心原理是在駕駛員制動(dòng)過(guò)程中，eBooster通過(guò)對(duì)助力大小進(jìn)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(shí)是電機(jī)制動(dòng)還是制動(dòng)液制動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)踏板感的一致性，給駕駛員帶來(lái)最舒適的體驗(yàn)。
eBooster實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收時(shí)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(gè)踏板深度下實(shí)現(xiàn)踏板力Fpedal的恒定，PFC模塊需要知道當(dāng)前液壓能產(chǎn)生的制動(dòng)力Fhydraulic的大小，從而調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)闹boost。而此時(shí)由于受到制動(dòng)力分配過(guò)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(wú)法對(duì)應(yīng)真正產(chǎn)生的液壓制動(dòng)力上，所以ESC需要發(fā)送一個(gè)“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(biāo)定好的pv曲線查表得到，并通過(guò)通訊反饋給eBooster的PFC模塊，以此確定為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)踏板感而需要助力電機(jī)輸出的助力大小。
02 制動(dòng)燈控制
制動(dòng)燈控制的策略和eBooster系統(tǒng)的降級(jí)狀態(tài)相關(guān)。
當(dāng)eBooster處于全功能時(shí)，由eBooster系統(tǒng)根據(jù)駕駛員踩踏板的狀態(tài)控制制動(dòng)燈，此時(shí)ESC只有當(dāng)穩(wěn)定性功能或者不依賴駕駛員制動(dòng)的輔助功能激活主動(dòng)建壓時(shí)才會(huì)請(qǐng)求點(diǎn)亮制動(dòng)燈。
eBooster 全功能時(shí)的制動(dòng)燈控制
當(dāng)eBooster助力功能失效時(shí)，eBooster請(qǐng)求HBC功能激活，此時(shí)駕駛員的制動(dòng)請(qǐng)求由ESC主動(dòng)建壓實(shí)現(xiàn)，此時(shí)所有工況下的制動(dòng)燈全權(quán)由ESC控制，包括駕駛員制動(dòng)工況和穩(wěn)定性功能及輔助功能主動(dòng)建壓的工況。
eBooster功能降級(jí)時(shí)的制動(dòng)燈控制
03 外部ECU制動(dòng)控制
由于eBooster建壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比ESC主動(dòng)建壓更快，且NVH表現(xiàn)更好，因此eBooster是外部ECU(如ADAS ECU)請(qǐng)求制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣一來(lái)也可以減少ESC系統(tǒng)整個(gè)生命周期中主動(dòng)建壓的負(fù)荷。
eBooster+ESC實(shí)現(xiàn)EBR (External Brake Request)
在ESC中的EBR-C(External Brake Request-Controller)模塊負(fù)責(zé)接收來(lái)自外部ECU的制動(dòng)請(qǐng)求，并將制動(dòng)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成目標(biāo)主缸壓力值通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給eBooster中的EBR-E(External Brake Request-Execution)模塊，進(jìn)而eBooster計(jì)算目標(biāo)助力值實(shí)現(xiàn)制動(dòng)請(qǐng)求。
在這個(gè)過(guò)程中，eBooster也會(huì)實(shí)時(shí)反饋實(shí)際輸出的壓力值給ESC。比如當(dāng)eBooster達(dá)到Runout點(diǎn)后助力能力顯著下降（見(jiàn)下圖）時(shí)，ESC通過(guò)主動(dòng)建壓進(jìn)行制動(dòng)補(bǔ)償。
eBooster runout point
04 總結(jié)
得益于iBooster強(qiáng)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(dòng)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(shì)，這也是市場(chǎng)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(jí)、蔚來(lái)、小鵬等一大批車型都使用了iBooster方案。
當(dāng)然，該類系統(tǒng)也有一定的缺點(diǎn)：
1）制動(dòng)踏板感會(huì)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(pán)結(jié)構(gòu))，但實(shí)際上電子助力器的助力大小是經(jīng)過(guò)了一系列計(jì)算與執(zhí)行的過(guò)程，執(zhí)行過(guò)程中傳感器對(duì)信號(hào)的采集、控制器計(jì)算、電機(jī)的執(zhí)行都會(huì)產(chǎn)生一定的誤差及延遲，再加上能量回收與液壓制動(dòng)間的協(xié)調(diào)也會(huì)進(jìn)一步增大控制的難度，這樣的“模擬”過(guò)程畢竟沒(méi)有傳統(tǒng)真空助力器上的純物理上的力的動(dòng)態(tài)平衡來(lái)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(dòng)力系統(tǒng)都是強(qiáng)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(huì)影響iBooster的助力功能。
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