新的注意：本文的作者目前正在一家新的能源车公司工作。有兴趣的学生可以转到他的个人官方帐户：谈论汽车。本文仅由首次发表。

前言

在该国对新能源汽车行业发展的强烈支持的背景下，电池汽车行业突然成为一种热门商品。相反，与发动机，摄入量和排气以及传输相关的工业链链接的前景黯淡，并受到了严重打击。

与上述两种技术不同，底盘系统（例如悬架，制动和轮胎）在这一波中仍然是相同的，并且没有受到很大的影响，并且享受“稳定的幸福”。以制动系统为例，传统的液压制动系统多年来没有太大变化。

以下是传统液压制动系统的结构图。

*传统液压制动系统的示意图

简要描述其功能的原理如下：驾驶员按下制动踏板，并通过真空助推器扩大力，并在主制动泵处转化为液压。液压压通过制动管道传输到车轮的制动器，液压压力推动活塞，活塞推动摩擦板或制动鞋板，从而在制动盘上产生夹紧力，从而在刹车盘或制动器上与车轮旋转，从而使产生的刹车力抗直线。

但是，如果您对这种外观蒙蔽了双眼，那么您会太多。世界从来都不是和平。实际上，制动系统始终是潜在的，并且可能会发生变化。随着汽车的新能源趋势和自动驾驶技术的发展，现有的制动系统无法再满足需求。

下面我们将在新环境中分析制动系统的挑战和新需求。

挑战之一：放弃引擎后如何获得制动援助？

传统上，在汽车中，操作过程中发动机进气歧管产生的真空是动力的来源。然后，当新的能源车辆逐渐流行并且汽车中没有发动机时，不会产生真空，也不会有帮助。目前，驾驶员认为无法踩踏刹车踏板。

该怎么办？有人必须想到解决方案：这很简单！是否使用额外的真空泵完成了吗？是的，确实有许多电动汽车使用电子真空泵（EVP）代替发动机作为真空源。

当前，主流电子真空泵分为两种类型：叶片泵和隔膜泵。

该解决方案是可行的，目前，中国大多数纯电动汽车都使用此解决方案。该解决方案的优点是，它对传统的液压制动系统，低发育难度和低风险的变化更少。

缺点是电子真空泵的频繁启动会引起噪音。由于电子真空泵的使用寿命，其产生的真空度不会太高。

*配备了新能量车辆的电子真空泵

挑战2：新的能量车需要更多的制动能量恢复

该国要求到2020年将乘用车的平均油耗降低至5.0升/100公里。为了满足这一要求，现在许多汽车都配备了制动能量回收设备（48V或）。

对于新的能源车辆，该范围更有价值，这直接影响了当前的政策补贴，还影响了自行车的成本。目前，主流纯电动汽车还具有制动能量回收。

那么，制动能量恢复（也称为再生制动）怎么了？人们为什么要对制动能源恢复如此重要？

传统汽车依靠摩擦来消耗车辆在制动过程中消耗车辆的动能（车辆速度），从而降低了车速。消耗的能量转化为热能，然后将热能散发到空气中并浪费。

分析表明，如果在NEDC循环中可以完全回收紧凑型汽车，则可以节省约17％的能源。在典型的城市工作条件下，车辆消耗的能源与总驾驶能量的比率可以达到50％。可以看出，如果可以提高制动能量回收率，则可以大大扩展范围，并且可以改善整个车辆的经济性。

制动能量恢复的原理是，当车辆滑动或制动时，驾驶电动机处于发电状态，并且车辆产生的反馈扭矩会产生制动效果，并且电动机产生的电能为电池系统充电。

*制动能量恢复的示意图

电机制动始终存在一个很大的问题，其扭矩对速度的变化有很大的影响，并且制动力输出不稳定。

典型的制动过程中的运动扭矩曲线特性如下：

区域1：因为电动机的外部特性显示高速区域中的恒定功率特性，即电动机功率极限区域，电动机速度越高，扭矩越小；

区域2：电动机的外部特性是较低速度的恒定扭矩区域，受电动机的最大输出扭矩的限制；

区域3：当电动机速度非常低时，可用于回收车辆的动能已经非常有限，并且低速区域的电动机效率不佳，并且电动机扭矩迅速降低。

*典型制动期间电机的扭矩变化

一般而言，典型的制动能量回收条件有两种主要类型。一个是当释放加速器踏板（但没有按下制动踏板）时，第二个是按下制动踏板时。

有两种制动力来源，一个是电机反馈扭矩，用于发电，另一个是由液压制动系统摩擦产生的制动扭矩，它会产生热量并散发到空气中。

在第一个制动能量恢复条件下（释放加速器踏板，但没有按下制动踏板），此时制动力的唯一来源是电机反馈扭矩。目前，反馈扭矩越大，能量回收能力越高。

考虑到驾驶感觉（燃油收集后的阻力感觉），以免与传统车辆不同，除了很少有更激进的车辆（例如特斯拉），其他型号通常不会在很大程度上设置反馈扭矩。

在第二个操作条件（按制动踏板）中，制动力源包括电动机反馈扭矩和制动系统产生的制动扭矩。

对于传统的制动系统，由于液压制动力与驾驶员压制的踏板力量线性相关（通常称为“不耦合”），因此在按下制动踏板后，液压制动开始干预。随着踏板力的增加，液压制动系统产生的制动力也会增加。当正常振幅和减速的减速很大时，制动力的主要来源是液压制动，可以在下图中看到。

*制动力分布的简化图

由于电机反馈和传统制动介绍同时介入，因此也称为平行类型。在中型和高强度制动过程中，电机反馈示例的扭矩比例较小，制动能量回收率较低。

为了进一步提高制动能恢复利用率，只能尽可能多地使用电动机的反馈扭矩。当电动机的反馈扭矩不足时，液压制动系统将干预。目前，踏板力和液压制动力不再是线性相关的（通常称为“脱钩”），这是所谓的串联类型，如下图所示。

为了满足上述目的，博世启动了它（请参见下图）。

不需要真空源，并且使用电动机可以实现功率。结合再生制动系统，它可以实现完整的分离并最大化制动能量回收。它还可以调整多个制动踏板模式，并在不同的驾驶方式之间切换。

与博世类似，中国大陆也推出了类似的产品MKC1，但整合程度更高。除了能够实现电力辅助和去耦外，它还集成了ABS/ESC的功能。

由于上述产品在发布后不久发布，因此目前主要用于中高端纯电动或混合动力汽车，例如特斯拉和CT6混合动力版，尚未施加量表效应。材料成本约为传统真空助推器的10倍。

但是，可以预见的是，随着越来越多的车辆的应用，比例效应将变得越来越明显，成本将逐渐降低，甚至可以与传统的助推器竞争。

挑战3：自动驾驶需要更快的执行机制

自动驾驶是汽车行业发展的热门趋势和不可避免的趋势，而执行系统是自动控制系统的关键部分。

制动控制是自动驾驶执行系统的重要组成部分。目前，与ADA高度相关的功能模块和制动系统包括ESP（车身稳定系统）/AP（自动停车）/ACC（自适应巡航）/AEB（自动紧急制动），等等。

对制动系统的自主驾驶的第一个要求是在不使用外部力量的情况下实现主动压力。因此，问题是，目前是否有任何可以实现主动压力的制动系统？

我相信许多人猜测ESP（身体稳定系统）本身可以实现主动压力。

目前，使用ESP系统相对广泛，例如HBA（液压制动辅助）和HHC（坡道辅助控制），其他功能需要ESP积极降低压力。

最简单的事情是最容易实现的。当前，ADA的最常见制动执行方法是通过ESP主动减压实现制动力控制。

但是，ESP有其自身的限制，有一些问题：

1。从接收信号到达到减压的大约需要300到400毫秒，并且反应相对较慢。目前，从传感器信号获取，信号处理和决策生成需要200毫秒至500毫秒。众所周知，ADA的最重要的应用程序之一（高级驾驶援助系统）是高速操作条件。在 /H速度下，车辆可以以100毫秒的速度行驶2.7米，相当于中间汽车的身体长度的一半（新的和的长度均为4.87米）。可以看出，更快的响应意味着更安全。由于传感器的有效传感距离，为了提高ADAS系统的安全性，必须将自主驾驶系统的响应时间最小化，尤其是执行器的响应时间。

2。由于ESP模块受内部阀体的硬件和制造成本的限制，因此其最大压力和周期寿命受到极大限制。当前，通过ESP模块实现AEB的主流模型通常不超过0.5G（G是重力减速），在紧急制动下，通常有必要最大程度地使用道路粘附力（通常可以实现超过0.8G的减速）。为了扩大ADAS应用程序方案并提高安全性，主要是为了提高紧急操作条件的安全性，迫切需要更可靠和常规的执行器来替代ESP模块。

上述和MKC1可以完美执行此任务。

举例来说，它的响应时间约为120毫秒至150毫秒，比ESP模块的响应时间短200至300毫秒，大大提高了安全性。

未来趋势 - 机翼控制

通过电线，通过电线，制动系统由电能驱动。除上述MKC1外，该行业对EMB（机电制动）也很乐观。

通过在电动机轮毂端作用的制动执行器的EMB制动器。由于液体不再用作转移介质，因此其响应时间更快，可以在不到100毫秒的时间内实现。例如，线性控制系统的响应时间仅为90毫秒。与ESP模块的主动解压缩相比，制动距离可以以60公里/小时的车辆速度缩短3.5米，并且制动距离可以以60公里/小时的车辆速度缩短5.8米。

* VDO的EMB图

此外，EMB具有以下好处：

1。卸下零件，例如制动主缸和助推器，减少车辆的重量并节省空间。

2。实现诸如ABS（反锁），EBD（制动力分布）等功能时，不再有一个单独的工作模块，仅需要相应的代码才能添加到EMB控制模块中。

但是，由于法规，必须包括紧急制动设备，因此如何满足监管要求仍然是一个需要解决的问题。您可以考虑组合EMB和电动机反馈扭矩。

从长远来看，未来的趋势肯定会是轮毂电机/车轮侧电动机将用作中小强度减速的执行器，以改善制动能量的恢复，而EMB作为紧急制动的辅助执行器也可以用作硬件冗余，满足法规的要求。

总结

本文总结了制动系统面临的一些主要挑战，并分析了当前的解决方案和未来的发展趋势。

目前，为了应对挑战，EVP和ESP是目前通常采用的主流解决方案。在短期内， +ESP HEV/MKC1是一个开发趋势，而从长远来看，由于其明显的优势，该轮毂电机可以用作常规制动执行器，并且EMB只能用作辅助执行器。电气化和智力是汽车开发中不可逆转的趋势，目前为从业者和企业提供了困难的测试纸。

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