乘用車線控電子液壓制動系統開發探討

摘" 要：結合某新能源乘用車制動系統開發，闡述當前主流線控電子液壓制動系統的主要零部件結構、工作原理及相關新功能的開發應用，并梳理新功能在開發匹配中需要關注的要點，為后續相關車型線控制動的開發提供參考。

關鍵詞：線控制動；工作原理；新功能

中圖分類號：U463.5" " " "文獻標識碼：A" " " "文章編號：1005-2550（2024）01-0091-06

Discussion on The Development of Electro-hydraulic Brake system by Wire For Passenger Car

ZHANG Xiao-ming

（Chery Automobile Co.， Ltd， Wuhu 241006， China）

Abstract： Combined with the development of a new energy passenger car brake system， this paper expounds the main component structure， working principle and the development and application of related new functions of the current mainstream electro-hydraulic brake system by wire， and sorts out the key points that need to be paid attention to in the development and matching of new functions， so as to provide reference for the subsequent development of related car brake by wire.

Key" Words： brake by wire; working principle; new function

1" " 引言

近年來隨著國際燃油價格的升高，消費者用車成本增加較多，為降低出行成本，越來越多的消費者優先選購新能源汽車，新能源汽車迎來了高速發展期。新能源汽車續航里程是影響消費者購買因素之一，為此汽車主機廠從多專業維度著手，使用先進技術提高新能源汽車的續航能力。為提高新能源汽車制動能量回收效率，當前主流汽車主機廠選擇使用線控制動系統。在行車制動過程中，協調再生制動系統，可讓電動機參與制動，提高電機回收效率。本文結合公司某新能源乘用車所配（One-box）線控電子液壓制動系統的開發工作，介紹線控電子液壓制動系統主要零部件構成及系統工作原理，同時結合項目開發介紹線控電子液壓制動系統帶來的新功能，并梳理新功能在開發匹配中需要關注的要點，為后續相關車型的制動開發提供參考。

2" " 線控電子液壓制動系統

2.1nbsp; "線控電子液壓制動系統與傳統液壓制動系統的差異

傳統汽車制動系統主要由制動踏板、真空源、真空助力器帶制動主缸總成、ESC及液壓控制單元、制動管路和制動器等組成。傳統液壓制動系統組成，見圖1：

若發動機自身提供的真空度無法滿足整車制動性能要求，需要配裝真空泵。真空泵分為機械真空泵和電動真空泵。機械真空泵由發動機直接驅動，發動機運轉機械真空泵就運行工作；電動真空泵由發動機控制單元控制，根據設定的真空度閾值來控制電動真空泵的開啟與關閉。

One-box線控電子液壓制動系統主要由制動踏板、集成制動控制器總成（One-box）、制動管路和制動器等組成。One-box線控制動系統組成圖，見圖2：

通過圖1、圖2的對比可見，線控電子液壓制動系統具備優勢如下：

1）系統高度集成化：電子液壓制動系統將傳統液壓制動系統的真空源、ESC及液壓控制單元和制動主缸帶真空助力器總成集成為一體，簡化了系統結構布置。同時具備了體積小，重量輕特點。

2）系統響應快：系統建壓速度（TTL 時間）可滿足AEB 行人保護的要求，并遠高于ESC的響應速度（可提升約3倍）。

3）制動性能穩定：制動助力通過無刷電機實現，擺脫對真空系統的依賴。解決了傳統液壓制動系統制動性能對海拔變化的敏感性。

2.2" "集成制動控制器總成

集成制動控制器總成主要是由制動液儲液罐、電控單元、踏板力模擬器、行程傳感器、無刷電機、防火墻接口、踏板接口、制動主缸和電子閥的液壓單元等組成。集成制動控制器總成組成圖、爆炸圖，分別見圖3、圖4：

集成制動控制器總成主要組成部件作用：

1）行程傳感器：檢測踏板位置信號，并將信號傳輸給集成制動控制器總成的電控單元。

2）電控單元：接收行程和壓力等傳感器的信號，根據駕駛員踩制動踏板的速率及行程，將駕駛員的制動意圖信號化，通過控制單元內部運算，控制電磁閥組和無刷電機運轉。[1]

3）踏板力模擬器：制動踏板輸入→制動主缸→踏板力模擬器（制動主缸建立的制動壓力直接到達踏板力模擬器，不進入制動輪缸），模擬傳統液壓制動系統的制動踏板行程與踏板力的關系， 為駕駛員提供制動反饋。

4）無刷電機：電控單元根據駕駛員的駕駛意圖，通過壓力傳感器和轉子位置傳感器對無刷電機進行精準控制，為制動輪缸提供制動壓力。

2.3" "線控電子液壓制動系統工作原理

One-box線控集成制動控制器可實現車輛兩部分制動：1、線控制動部分（電控制動）；2、機械備份制動部分（無刷電機等出現功能失效，系統無電動助力，歸屬應急制動范疇，發生概率極低）。

鑒于以上特性，One-box線控電子液壓制動系統的制動原理分為兩大部分。

電控制動工作原理，見圖5：

電控制動工作原理如下：

制動踏板被踩下時，駕駛員的制動請求被行程傳感器和壓力傳感器檢測到并傳輸到集成制動控制器控制單元，控制單元將駕駛員的制動意圖信號化，通過控制單元內部運算，控制電磁閥組和無刷電機運轉。制動主缸與制動輪缸之間的電路分離閥關閉，避免制動主缸液壓管路與制動輪缸液壓管路相通；制動主缸與制動踏板力模擬器之間的模擬分離閥打開，制動主缸內的液壓進入踏板力模擬器，給駕駛員反饋踏板感覺（踏板行程與踏板力）；控制單元通過轉子位置傳感器和壓力傳感器對無刷電機運轉進行精準控制，以實現設定制動壓力的輸出；壓力單元與制動輪缸之間的柱塞分離閥打開，以釋放制動壓力至制動輪缸，從而產生制動力，建立整車制動減速度。

機械備份制動工作原理圖，見圖6：

機械備份制動控制工作原理如下：

制動踏板被踩下時，制動主缸與制動踏板力模擬器之間的模擬分離閥關閉，制動主缸內的液壓不能進入踏板力模擬器，踏板感模擬器不反饋踏板感覺給駕駛員（踏板行程與踏板力）；制動主缸與制動輪缸之間的電路分離閥打開，制動主缸的制動液進入制動輪缸，制動壓力的大小完全取決于駕駛員施加于制動踏板上的踏板力；壓力單元與制動輪缸之間的柱塞分離閥關閉，避免制動主缸的制動液進入建壓單元系統。

3" nbsp; 線控電子液壓制動新功能

3.1" "制動踏板感覺匹配開發

線控電子液壓制動系統的制動踏板感覺匹配開發，首先需要根據整車制動踏板感的踏板力與踏板行程目標要求，完成制動踏板模擬器的匹配開發工作，同時需要凍結制動踏板初始力及制動踏板杠桿比。踏板力模擬器開發示意如圖7所示。

踏板力模擬器主要由各種剛度的碟簧組合而成，基于制動踏板初始力和制動踏板杠桿比，通過調整碟簧的剛度實現整車對制動踏板行程與踏板力的目標要求，但需要注意駕駛員踩踏板力的反饋是由液壓反饋產生，不是碟簧力直接作用反饋力產生。踏板力模擬器內的碟形彈簧實物如圖8所示。

線控電子液壓制動系統，可根據主機廠的需求提供多種模式制動踏板感覺，不同制動踏板感覺的實現主要是通過軟件設定制動主缸推桿行程與制動壓力的關系，從而實現制動踏板行程與減速度的關系；[2]由于制動踏板力與踏板行程的關系已確定，故制動踏板力與減速度的關系也被確定。圖9為某開發車型制動主缸推桿行程與制動壓力關系曲線圖。

為了讓整車制動踏板感覺符合更多消費者的需求，新開發車型設置了2種模式制動踏板感覺，通過對制動踏板感覺進行精細化調教，其制動踏板感覺表現分別見圖10、圖11。

從圖10、圖11可知：線控電子液壓制動系統支持設置多種制動踏板感覺模式，擺脫了傳統液壓制動系統只有一種制動踏板感覺的局面。新開發車型制動踏板感覺經過聯合標定的精細化調教，其制動踏板感覺表現要明顯優于市場競品車型。

3.2" "協調再生制動系統開發

在保持恒定的制動踏板位置輸入下，為了維持恒定的車輛減速度，需要有一個穩定的制動力矩持續作用在車輪上。如駕駛員制動需求3不發生變化（制動踏板位置踩到一定位置保持不動）時，在車輛減速的過程中，協調再生制動系統對電機制動和液壓制動進行協調工作，不同制動時期液壓制動力矩1與電機制動力矩2的參與量也不同。制動初期，液壓制動力矩1在逐漸小，電機制動力矩2在逐漸增大；制動中期，若電機制動力矩2可滿足駕駛員制動需求3，將由電機提供制動力矩；制動后期，電機制動力矩2逐漸減小并最終退出，液壓制動力矩1逐漸增大并最終由液壓制動完全接管。[3]

圖13為新開發車型協調再生制動系統工作實測曲線。通過對電機制動介入時機，電機加載、退出的斜率和液壓制動退出、補償的斜率等參數調整后，實測曲線整個制動過程中可以看出液壓制動與電機制動相互協調，整車減速度未出現明顯波動，制動平順性表現良好。

從圖13可知，電機參與了行車制動，故該車型配備的系統屬于B型電力再生式制動系統，其相關制動性能表現須滿足制動法規要求。協調再生制動系統不僅有利于提高車輛的續航里程，同時也可提高整車摩擦片的使用壽命。

3.3" "舒適停車功能開發

舒適停車是在低速制動階段，線控電子液壓制動系統自動調節制動時的制動壓力，并滿足日常使用場景停車工況，避免車輛剎停時出現制動“點頭”現象，為駕乘人員提供更加平順、舒適的體驗。[5]

圖14為新開發車型的舒適停車功能實測曲線，通過對液壓制動泄壓斜率、最低安全壓力等參數進行調整，讓制動停車更舒適。

舒適停車功能工作的邊界條件（供參考），見上表1。

在日常使用場景停車工況下，通?？捎|發舒適停車功能；在緊急制動停車工況下，為了確保行車制動安全，舒適停車功能不會被激活。

4" " 結語

本文結合當前新能源汽車所配置的主流線控電子液壓制動系統，對其主要零部件結構和工作原理進行了詳細介紹。同時結合新開發新能源車型對制動踏板感覺開發、協調再生制動和舒適停車的新功能展開詳細介紹，并梳理新功能在開發匹配中需要關注的要點，為后續相關車型的線控制動的開發提供參考。新能源汽車配置線控電子液壓制動系統已是行業發展的主流趨勢，希望通過此文的介紹可給從事制動性能開發工作的技術人員提供一定的指導作用。

參考文獻：

[1]商愛鵬，苑曉丹. 2019年凱迪拉克XT4新技術剖析（三）[J].汽車維修技師 2019，（04）：39-43.

[2]王孔龍. 汽車制動踏板感覺評價與分析[D].北京理工大學2016.

[3]朱云鵬.汽車制動系統性能分析及優化設計探討[J]. 汽車測試報告，2023（06）：19-20.

[4]韓厚祿.某車型制動踏板感覺設計優化[J]. 汽車工藝師，2022（05）：30-32.

[5]張涵.乘用車制動感覺仿真分析與優化研究[J]. 時代汽車，2018（06）：110-113.

專家推薦語

黃玉華

東風汽車集團有限公司研發總院

整車電氣專業" 研究員級高級工程師

本文對某乘用車線控電子液壓制動系統的組成、工作原理、衍生功能等進行了介紹，具有一定的科普價值及同行參考價值。

張曉明

畢業于合肥工業大學，車輛工程專業，本科學歷。現就職于奇瑞汽車股份有限公司工程研究總院，任主任工程師，中級工程師。主要專業方向：汽車制動性能開發及驗證。曾取得發明?？瘍身?，實用新型專刊兩項，發表論文數篇。