汽车产业未来的发展主题是电动化、 智能化网联化及共享化， 这也被称为汽车行业的新四化趋势。汽车新四化被视为中国汽车产业发展的战略机遇之一，不仅是人工智能、物联网、云计算、大数据等新技术的载体， 同时也将推进新技术与传统汽车产业的深度融合，重塑汽车产业的生态体系。智能汽车需要感知、控制决策、执行等相关技术匹配，新型智能线控底盘是智能汽车的关键技术。传统的制动系统无法实现主动制动和制动压力的精确、快速控制，不能满足智能汽车对制动系统的要求，制动系统需要电动化和智能化。目前线控制动产品正在不断出现在智能电动汽车上， 对传统汽车制动行业而言， 全新的挑战和机会促使制动行业不断变革。根据乘用车线控制动系统的实现形式不同，目前线控制动系统可分为电子液压制动 EHB(Electro-Hydraulic Brake)系 统和 电 子 机 械 制动 EMB(Electro-Mechanical Brake)系统两类。EHB 没有了真空助力器，结构更简单紧凑；电动驱动， 响应也更加迅速；方便实现四轮制动分别控制；容易集成 ABS (Anti-lock Braking System), TCS(Traction Control System) 以 及 ESC (Electric StabilityControl)等辅助功 能，兼 容性强 ；踏板解 耦 ，能 够 主 动制动以及能量回收。EHB 系统仍保留了传统的液压管路部分， 是电子和液压相结合的产物。典型带有 E-Booster 的EHB 系统如图 1 所示。踏板位移和踏板力经电子传感器传导给电子 ECU，然后经过不同的助力形式，如电动液压泵高压蓄能器或者直流电机等推动建立起液压，液压再分配给四个制动轮缸。目 前 行 业 中 技 术 比 较 领 先 的 如 Bosch、Continental、ZF/TRW 都 拥 有 自 己 的 EHB 产 品 。如Bosch 公司的 I-Booster 产品，如图 2 所示（近期饱受争议的特斯拉刹车问题，其选装的即为博世公司的I-Booster产品）。此产品可适用于燃油车、混合动力汽车以及纯电动汽车。电机助力，二级齿轮推动主缸，可以模拟不同的制动踏板感觉，也能够进行能量回收控制，拥有机械冗余备份以及软件备份来增加可靠性。图 2 Bosch 公司 I-Booster 产品表 1 简列了几家主流外资公司目前 EHB 产品情况。包含三家主要的制动系统供应商以及主要的主机厂以及其附属零部件供应商。国内 EHB 技术研究较国外起步较晚，国内 EHB产品却紧随主流 EHB 产品出现在市场上，虽然产品技术水平或有一定差距， 但是却展现出国内线控制动技术不断追赶的态势。电子机械制动 EMB 系统结构显得更简洁了，取消了制动系统的液压备份部分， 踏板信号与执行器之间完全靠电子信号传输，与 ABS、TCS、ESC 等模块配合实现车辆底盘的集成控制， 是真正的线控制动系统。与传统制动系统在结构以及执行器上有着明显的区别，EMB 的可靠性对其商业化有着至关重要的作用。按照制动器执行结构的盘式或者鼓式之分，EMB 又 可 以 分 为 机 电 盘 式 制 动 器 (Electro -Mechanical Disk Brake) 和机电鼓式制动器 (Electro-Mechanical Drum Brake)。目前更多的机构选择 的是机电盘式制动器。EMB 结构精 简，能够 降低整车质量 ，易于 维护，便于安装调试；完全解耦，制动响应更加迅速；便于底盘域控制及智能驾驶技术发展。20 世纪 90 年代，由 Bosch，Siemens，Continental 等公司率先开展相关研发和试制。图 3 为电子机械制动系统简图。踏板信号以及车辆信号首先传导到 ECU， 决策后再向 4 个车轮制动模块发出制动指令。车轮制动模块上的电机驱动制动摩擦材料块， 然后实现摩擦制动。每一个车轮都有一个制动模块，可以单独分别控制， 每个模块的驱动电机也都有单独的电机控制器。4 个模块作用下，实现制动力分配，制动稳定性控制等功能。轮边执行机构系统集成了转角传感器、扭矩传感器， 结构上又有将电机转动转化为直线运动的机械机构，轮边工作环境恶劣，是 EMB 开发难度所在。当前的 EMB 实现并没有标准形式，现将博世公司的 EMB 为例进行简要介绍。Bosch 公司的 EMB 则采取电机外置结构， 如图6 所示。电机驱动内部行星轮系，再通过螺纹芯轴等行星齿轮机构产生直线运动， 从而推动摩擦块压紧制动盘，达到减速效果。内部还有作用不同的电磁离合器，这种结构更加紧凑，复杂性较高。图 4 Continental 公司的 EMB 简图除了结构形式， 当前 EMB 的控制执行算法对EMB 的性能表现也至关重要，许多学者针对控制执行算法进行了相关研究。线控制动系统的功能安全，是一项针对电子，电气以及可编程电子安全控制系统的产品安全设计指导规范。欧美已经颁布了针对道路交通的产品设计标准（ISO 26262）。由于在电子系统中，不可能做到万无一失的绝对安全，消灭危险源，因此只能通过增加一些安全机制来提高安全等级，实现安全目标。ISO 26262 标准 为 汽车 安全 提 供 了 一个 生 命 周期（管理，开发，生产，经营，服务，报废）理念，并在这些生命周期阶段提供必要的支持。标准涵盖功能安全方面的整体开发过程（包括需求，设计，实施，集成，验证，确认和配置）。ISO 26262 采用车辆安全完整等级 （ASIL） 来判断系统的功能安全程度，由ASILA-ASILD 四个等级组成， 等级越高说明功能安全的评估越严格， 针对系统的硬件和软件开发也就越复杂。制动系统是设计汽车安全的关键系统。线控制动系统要求高可靠性， 目前需求冗余备份来保障可靠性。以电动助力器来说，当驱动电机发生故障时，需要有机械系统来做备份。电机驱动器也需要软件备份及硬件备份。制动工况比较复杂，经常会出现长时间制动， 制动过热等现象， 对机电系统的过载性能，耐高温性能有较大考验，需要充分考虑。传统的制动系统中，驾驶员在踩踏制动时，能够感受到真空助力器以及液压系统的反馈， 整车在不同制动压力的驱动下，建立起相应的减速度，给驾驶员建立起制动踏板感。踏板踩踏速度、踏板力、踏板行程以及对应压力和减速度的建立都影响制动踏板感觉。传统的制动踏板感觉是基于制动样件选型来调整， 每个企业也都有基于样件的踏板感觉 DNA。目前制动踏板感觉评价， 主要是通过主观评价评分和客观数据测试两种方式。线控制动， 踏板感觉从基于样件调整到从零开始设计模拟。完全的设计模拟，可调整范围就相对宽泛，不会受限于样件选型，可以灵活设计调整踏板感曲线。一方面可以去模拟传统制动系统的踏板感觉，另一方面也可以让消费者适应新的踏板感觉。甚至可以将制动踏板和油门踏板集成， 完全通过电子化的设计以及能量回收的配合来建立新的踏板感觉。是否需要沿用传统车的制动踏板感觉标准和开发模式，这是线控制动的全新选择。汽车主动安全领域的 ABS，TCS 以及 ESC 都是涉及制动系统的汽车主动安全控制系统。尤其是ESC 系统的核心技术和产品，目前应用广泛，但是其核心技术仍然掌控在少数零部件供应商手中， 国内突破 ESC 匹配和量产的技术壁垒一直存在。尤其是现在线控制动的技术装车需求不断增加， 少数制动行业的供应商如 Bosch 等推动电动助力器和 ESC 技术集成一体化匹配搭载， 进一步掌握汽车的核心控制系统。国内制动系统供应商大多供应基础制动系统， 一旦主机厂开始要求集成稳定性控制的线控制动装车， 传统国内制动系统供应商的生存空间就会被进一步挤压。ESC 中用于进行压力调节精度和响应速度调节的电磁阀等液压控制单元设计与生产技术，ESC 的控制技术，底盘综合控制技术以及控制器技术，ESC 评价方法等都是 ESC 的关键所在。Bosch 的电子稳定性控制 ESP (Electric Stability Program) 最早是通过将 ABS 控制技术扩大至加速、转弯、滑行等汽车行驶工况中得来的，并申请了专利保护。虽然各汽车公司产品叫法不同，但是其功能大多类似。如本田公司的 VSA(Vehicle Stability Assist)，丰田的 VSC (Vehicle Stability Control)， 宝马的 DSC(Dynamic Stability Control) 以及现在欧美官方的 ESC名称。国内吉林大学郭孔辉等人对 ESC 开展了高品质汽车动力学建模、策略分析及仿真、实车试验以及硬件在环等一系列工作。中 国汽车技术研究中 心也对 ESC 的评价方法进行了介绍，提出 ESC 评价系统参数更新的需要以及开展了冰雪 ESC 试验方法的相关研究。此外清华大学、同济大学、吉林大学、上海交通大学等团队等也对 ESC 系统进行了相关分析和研究。新能源汽车的制动能量回收使得其具有传统汽车无法比拟的优势。在制动过程中，电机发电将汽车的动能转化为电能储存， 电机发电和基础制动系统协同作用，实现汽车制动过程。能量回收延长了汽车的续航里程， 同时也减少了基础制动系统的消耗和热衰退等，增加制动器使用寿命。制动过程中需要考虑驱动轮与非驱动轮的分别控制， 电池 SOC 的状态，回收电流和功率的实时调节，不同转速下电机回收能力， 汽车行驶工况以及整车制动稳定性和制动踏板感觉。制动能量回收的相关技术目前国内外都有相关研究。制动能量回收系统的中协调分配电制动力矩和制动力矩是关键技术之一， 控制策略的研究基本围绕这一点展开。丰田的再生电液制动系统在 Prius 车上实现，同时也兼顾了踏板感觉。美国 A&M 大学提出三种经典的制动能量回收力分配策略并进行了城市循环工况的仿真分析。
