
一:线控制动简述:
线控技术(X-by-Wire)”就是“电控技术”,线控技术最早应用在航空领域,后来被引用到了汽车领域。字母“X”代表汽车中传统上由机械或者液压控制的各个功能部件,制动(Brake)代替X就是线控制动(Brake-by-Wire)。根据制动执行机构的不同,线控制动系统可以分为液压式线控制动系统(EHB)和机械式线控制动系统(EMB),目前应用比较成熟且量产的是EHB,根据集成度的高低,EHB 可以分为Two-box 和One-box 两种技术方案,下面是两种技术方案的简单对比:
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| 满足L2 及以下级别安全冗余要求,搭配RBU 满足自动驾驶对冗余的要求 | |
在过去的文章中,我们有讲过很多的基础概念,本文将列举一些主流产品及参数,供大家参考。
IBooster主要包括:助力电机、助力传动机构、推杆机构、行程传感器、主缸等系统部件。
| 项目 | 参数 |
| 助力器助力 | 5.5KN |
| 电压范围 | 9.8V-16V |
| 重量 | 5kg(第二代产品:4.4-4.8kg) |
| 耗电量 | <1A/1Mpa(产生1MPa液压时电流小于1A) |
| 电机功率 | 300W |
| 助力比 | 7、9、11 |
| 始动弹簧力 | 65N、75N、90N |
| 回位大弹簧 | 320N |
| 空行程 | <2mm但实际一般可以做到小于1.5 |
| 安装形式 | 四点螺栓连接 |
| 与踏板连接形式 | 销轴连接和球头卡接两种方式 |
IBooster取代了传统的真空泵和真空软管,不依赖真空源,使得整个制动系统体积更小,节约布置空间;重量更轻;适应性更强,比如高海拔环境下制动效果不受影响;仅在制动时消耗电量,尤其是在紧急制动时所需要的整车功耗更低。
IBooster属于非解耦踏板模式,助力原理和真空助力器类似,因此具有最真实和自然的踏板感,驾驶员能直观的感受到制动系统的变化。例如,ABS回馈力和刹车片的衰退等,能减少安全隐患。踏板特性可通过软件标定调整实现,可调的踏板特性参数有:1、跳增值;2、助力比;3、拐点;4、迟滞。B:拿森NBooster
拿森NBooster实现高效和稳定的制动性能、高效的制动能量回收、更好的驾乘舒适感,为新能源车主带来更低的用车成本和行车安全可靠性。

拿森产品有以下特点:蓄电池供电,完全不依赖真空源,解决电子真空泵可靠性低的问题。制动踏板与液压制动力完全解耦,续驶里程提升5%~10%,优化驾乘舒适感。支持低拖滞卡钳,降低油耗量1%以上。建压能力强,建压速度快,针对CNCAP/NCAP测试,可实现AEB刹车距离缩短3-5m。满足L3/L4自动驾驶要求,实现行车制动和驻车制动的冗余。(NBS+ESC)
| 项目 | 参数 |
| 供电电压 | 9-16V |
| 最大建压能力 | 7KN |
| 响应时间 | TTL≤200ms |
| 工作温度 | -40℃-105℃ |
| 防水防尘等级 | IP6K9K |
| 失效安全制动要求 | 减速度≥0.25g,@踏板力500N(干式) 减速度≥0.5g,@踏板力500N(湿式) |
拿森Nbooster技术参数
三:One-box代表产品
A:博世IPB
如下图为IPB制动系统简图,主要分为三个部分:踏板-主缸-踏板模拟器部分,建压部分及压力调节部分。

IPB系统为解耦型系统,正常工作时,阀1,4,5结合,2,3断开。驾驶员踩踏板后制动液进入主缸和踏板模拟器并建立压力,踏板力-踏板行程曲线由主缸和踏板模拟器特性决定。与此同时,IPB ECU识别踏板位移信号,依据标定好的踏板位移-系统压力曲线控制电机建压,产生车辆减速度。在纵向及横摆运动控制中,通过ABS/ESC液压调制模块对各轮轮缸压力进行调节。因此,对于IPB制动系统,踏板位移-减速度曲线是可以通过刷新标定参数进行更改的。
IPB降级模式比较复杂,不同的失效类型对应不同的降级模式,本文仅针对助力失效(如IPB断电)进行讨论。在此种模式下,IPB进入机械backup模式,阀1,4,5关闭,2,3打开,驾驶员踩踏板建立的压力直接进入轮缸并产生车辆减速度。根据法规ECE R13-H要求,系统应产生不小于2.44m/s^2的制动减速度。
因制动踏板解耦,无需过多考虑主缸需液量对踏板位移的影响,IPB的主缸缸径可比传统brake apply系统小,机械backup模式下,相同踏板力下系统产生压力较高。在制动系统匹配设计过程中,制动液体积(对应主缸行程和缸径)是一个着重需要注意的参数,设计时需要同时考虑如下因素:backup模式下需达到2.44m/s^2的制动减速度(涉及到踏板及基础制动系统匹配),车辆life time中的系统变化(如摩擦片磨损,系统刚度变化,摩擦系数变化等等),传感器测量误差。

B:伯特利WCBS
伯特利WCBS集成了TCS(牵引力控制系统)、ESC、ABS、EPB等传统制动功能。此外,WCBS还可集成第三方控制软件,如胎压监测、EBD(电子制动力分配)、AEB(自动刹车辅助系统)、AVH(自动驻车系统)等功能,实现线控底盘域控制集成化的发展,推动了行业进步。
WCBS一大价值创新在于简化。它简化了踏板感匹配,安装简单,降低了整车装配工作量;可以在不同车型变量中实现平台化的踏板感觉,一款产品可同时适用于燃油车、混合动力和纯电动车型。其意义还有以下几点:
1.国内首家发布并量产集成式线控制动One-Box的企业,包括产品研发、精密制造、供应商体系建立,以及核心部件(例如电磁阀)的自主研发制造,对自主零部件开发有着标志性的意义。
2.全球首家推出集成双控EPB的One-Box领先产品架构,相比于其他解决方案,伯特利WCBS无需新增ECU控制器,就可以在电动汽车上实现电控驻车冗余,节省客户的采购成本。
3.全球首家在One-Box的产品中,通过EPB夹紧力的线性控制响应驾驶员的制动请求,实现了备份行车制动的功能,提升了制动系统的安全性。
| 项目 | 参数 |
| 尺寸 | W150*H215*L198 |
| 重量 | 5.8kg |
| 环境温度 | -40~150℃ |
| 最大建压能力 | 180Bar |
| 最大建压速度 | <150ms |
| 峰值工作电流 | <90A |
| 电机 | BLAC永磁交流同步电机 |
| MCU | 双核240MHz主频,8MB Flash |
| 通讯 | Ethernet/Flexray/CAN-FD/CAN |
| 插接件 | 46PIN连接器 |
| 主缸 | φ19.05mm/φ20.64mm |
| 增压缸 | φ23.81mm/φ25.4mm_45mm |
| PFS | φ25.4mm |
伯特利WCBS技术参数
四:总结
目前市面上虽然有已有多款线控制动产品,但依然只有少部分车型采用,市场前景依然广阔,未来一定会有更多的厂家推出新的产品,而且国产替代的浪潮也不断升级。
另外,为了给大家提供更加深入的线控制动技术交流机会,我们将在7月底举办一场《乘用车线控制动技术培训》,小班教学,充分互动,深入交流,期待更多关注线控制动前沿动向的工程师参加并相互交流。


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