电控液压制动系统技术原理及分类优缺点分析
06-23
电控液压制动系统分类
根据不同的技术路线将电控液压制动系统分 为3类：传统电控液压制动系统（第一代）、电控真 空助力系统（EVP)以及机电伺服液压助力系统(第二代）。
传统电控液压制动系统
传统电控液压制动系统在正常工作情况下， 需要进行制动时，由驾驶员踩下制动踏板，制动踏 板产生位移后，踏板传感器将其转化为电信号传 给电控单元（ECU)，通过分析和判断对髙压蓄能 器或电磁阀进行调节，产生制动压力，同时ECU接 收并处理来自ABS/ASR/ESP的汽车动态数据，将 控制信号发送到相应的控制单元实现优化控制。 若系统失效，ECU将切换成应急制动模式，制动踏 板力的液压管路与应急制动管路连通，踏板力通 过液压管路加载在制动器上（见图1)。
电控真空助力系统
在真空助力器不能获得真空或获得的真空不 足（高海拔、低温、节油发动机、柴油机、新能源车 等情况下）时，将导致制动系统助力效果差。电 动真空助力系统能通过真空度传感器与大气压力传感器监测助力器内的真空度变化，通过逻辑判 断真空助力泵的工作时机，为制动系统提供合适 的辅助助力，进而保证在各种工况下，都能为驾驶 者提供足够的制动助力效果(见图2)。
机电伺服助力系统
机电伺服助力系统以博世公司的iBooster为 代表，其工作原理与传统真空助力器类似。正常 工作时，驾驶员踩下制动踏板，由集成在iBooster 内的踏板行程传感器检测位移信号并发送至电子 控制单元。控制单元计算出电机应产生的扭矩要 求，再由二级齿轮装置将该扭矩转化为助力器阀 体的伺服制动力。助力器阀体的输出力和助力器 输人杆的输入力在制动主缸内共同转化为制动液 压（见图3)。
iBooster采用了双安全失效模式。第一道安 全失效模式将两种故障情况考虑在内。如果车载电源不能满负载运行，iBooster则以节能模式工真空助力泵的工作时机，为制动系统提供合适 的辅助助力，进而保证在各种工况下，都能为驾驶 者提供足够的制动助力效果(见图2)。
机电伺服助力系统
机电伺服助力系统以博世公司的iBooster为 代表，其工作原理与传统真空助力器类似。正常 工作时，驾驶员踩下制动踏板，由集成在iBooster 内的踏板行程传感器检测位移信号并发送至电子 控制单元。控制单元计算出电机应产生的扭矩要 求，再由二级齿轮装置将该扭矩转化为助力器阀 体的伺服制动力。助力器阀体的输出力和助力器 输人杆的输入力在制动主缸内共同转化为制动液 压（见图3)。
iBooster采用了双安全失效模式。第一道安 全失效模式将两种故障情况考虑在内。如果车载 电源不能满负载运行，iBooster则以节能模式工
作，以避免给车辆电气系统增加不必要的负荷，同 时防止车载电源发生故障;若iBooster发生故障， ESP系统会接管并提供制动助力。在上述两种情 况下，制动系统均可在200 N的踏板力作用下提 供0.4 g的减速度。在第二道安全失效模式，即车 载电源失效（即断电模式）时，则可通过机械推动 力式作为备用：驾驶员可以通过无制动助力的纯 液压模式对4个车轮施加制动力，使车辆安全停 止，同时可以满足所有法规要求（见图4)
集成式液压系统
集成式的液压系统以天合公司的集成化制动系统（IBC)为代表。其工作原理与iBooster产品 类似，但是集成度更高，以一个集成单元取代了低真空或无真空系统所需的大量独立部件，包括电子稳定系统（ESC)、真空助力器和相关的缆线、传感器、开关、电子控制器、真空泵等。该系统的核心是一个由超高速无刷电机驱动的执行器，受旋转编码器监测，编码器向中央电子控制单元 (ecu)提供电机的转数、转速和位置数据。此外， 高性能电机还可为系统提供esc、abs、aeb等辅 助制动功能。同时集成其中的还有一个独立的液 压回路，向系统传达驾驶员的制动意图。IBC仅有单安全失效模式:即在IBC失效时，直接由无制 动助力的液压模式提供制动力。
电控液压制动系统技术产品技术对比
传统电控液压制动系统、电控真空助力系统以及电子液压助力系统3种电控液压制动系统技 术路线不同，制动控制方式等有所不同，同样也各有优缺点。传统电控液压制动系统出现较早，但其结构复杂，技术难度较高，且可靠性有待提高， 因而仅在部分高端车型和少数日系车上有所应用。
电控真空助力系统结构简单，成本低，是目前 市场上最主流的电控真空制动系统解决方案。电子液压助力系统则是近几年才推出并逐步完善的 制动系统，其制动效率高，能够集成各种制动辅助 功能，用于新能源汽车对能够实现最大化的能量 回收，预计将是今后主流的电控液压制动系统。 表1为几种电控液压制动系统的技术特点及优缺点的总结。
电子液压制动系统根据其技术策略的不同， 又可以分为以博世iBooster为代表的机电伺服助 力系统和以天合IBC为代表的集成式液压制动系统。
两种系统在开发成本、使用成本、功耗、可靠性等方面各有优劣。
目前普遍认为博世iBooster 系统由于其具有冗余备份功能，有双重失效保护模式，工作更加可靠，因而得到了诸如大众等汽车 厂商的青睐。
天合的IBC系统集成度较髙，体积 小、重量轻、易于布置，使用成本较低，且目前天合 公司也在致力于IBC产品的可靠性优化，预计其 同样具有良好的市场应用前景3此外，由于定点 采购等非技术原因，iBooster主要配套于欧洲厂商 的车型中，如大众、宝马等，而IBC则主要配套于北美厂商，如通用等。
目前中国市场尚未有配套车型面世，但由于新能源汽车的大力推广，对其需 求度较高，预计两类系统在国内均具有良好的应用前景。
两种技术策略的对比如表2所示。
对于传统汽车，各项节能环保技术，如缸内直 喷技术、启-停技术、发动机小型化等逐渐开始应 用，会导致发动机真空度的下降;对于柴油车，由于 柴油机没有节流阀体，进气歧管内无法产生足够的 真空度。此外，在一些特殊情况下，如发动机突然 熄火、冬季冷启动、高原行车等都会对真空度产生 影响。真空度不足，会影响真空助力器的工作，无 法提供足够的制动助力喷技术、启-停技术、发动机小型化等逐渐开始应 用，会导致发动机真空度的下降;对于柴油车，由于 柴油机没有节流阀体，进气歧管内无法产生足够的 真空度。此外，在一些特殊情况下，如发动机突然 熄火、冬季冷启动、高原行车等都会对真空度产生 影响。真空度不足，会影响真空助力器的工作，无法提供足够的制动助力。
对于新能源汽车，因为没有配备发动机（纯电动） 或无法提供足够的真空度(混合动力汽车），因此 也需要采用其他的方式来产生制动助力。针对t 述情况，各大汽车公司纷纷研究相应的解决方案， 电控液压制动系统的使用较好地满足了各种要求， 在不同的使用条件下，均能够提供良好的解决方 案。
各种车辆对电控液压制动系统的应用需求见下表。
结语
通过对电动液压制动系统不同技术路线的技 术对比以及市场应用情况分析，可以预见电子液压 助力系统是今后一段时间内汽车制动系统的发展 趋势。随着技术的发展、成本的优化及相关的制 动、安全、能耗等法律法规的推动，这些系统有望得 到大规模的推广。如何能保证电控系统的可靠性 和安全性，是下一步工作的重点。此外，整车和零 部件厂商的协同开发和配套也是这类系统能否快
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