欲知線控須先講制動。汽車制動系統(tǒng)的作用無需贅言：

（1）可以讓行駛中的汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度減速行駛直至停車；

（2）可以讓下坡行駛的汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；

（3）可以讓靜止的汽車可靠地停在原地或坡道上。

按照上述作用來劃分，汽車制動系統(tǒng)主要分為駐車制動系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)第三條作用）和行車制動系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)前兩條作用）。駐車制動系統(tǒng)的江湖已被電子手剎(Electrical Park Brake，EPB)所統(tǒng)一，短時(shí)間內(nèi)估計(jì)無人能撼動其地位。行車制動系統(tǒng)就比較熱鬧，電動化和智能化口號沒喊之前，機(jī)械液壓制動系統(tǒng)處于絕對的統(tǒng)治地位，占據(jù)大概99%的乘用車市場份額。而電動化和智能化口號開始吶喊之后，線控制動系統(tǒng)登上舞臺，如今已經(jīng)被確立為行車制動江湖中的下一任盟主。

線控制動系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)的不同，又可分為電子液壓制動(Electro-Hydraulic Brake，EHB)系統(tǒng)和電子機(jī)械制動(Electro-Mechanical Brake，EMB)系統(tǒng)兩類。下面我們展開介紹上文提到的幾種制動系統(tǒng)的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。

線控制動產(chǎn)品分類

數(shù)據(jù)來源：公開信息，中航信托北京業(yè)務(wù)二部整理

1  機(jī)械液壓制動系統(tǒng)

一個(gè)典型的純機(jī)械液壓制動系統(tǒng)主要由制動踏板、真空助力器、制動主缸、制動輪缸等組成，如下圖所示。

傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)圖

這其中的定海神針是真空助力器，真空助力器位于制動踏板的后方，通過膜片隔出兩個(gè)腔，前腔連接標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(0.101MPa)，后腔連接發(fā)送機(jī)進(jìn)氣歧管的負(fù)壓(0.05～0.07MPa)。作用就是通過前后腔的氣壓差，來將制動踏板的輸入力放大，從而實(shí)現(xiàn)以小博大的效果。

如下圖所示，制動過程中，駕駛員踩下制動踏板，在真空助力器的作用下，推動制動主缸里的活塞移動，并將液壓力通過制動管路傳遞給各制動輪缸，進(jìn)而驅(qū)動摩擦片壓向制動盤。在液壓壓強(qiáng)一定的情況下，由于制動輪缸受力面積大，由“壓力=壓強(qiáng)*受力面積”可知，其表面將產(chǎn)生足夠大的制動壓力。

機(jī)械液壓制動系統(tǒng)制動示意圖

當(dāng)然，現(xiàn)在機(jī)械液壓制動系統(tǒng)一般還會通過增加傳感器、控制器、制動壓力調(diào)節(jié)器等部件來實(shí)現(xiàn)常用的ABS/ESC的功能。

2  電子液壓制動系統(tǒng)（EHB）

汽車的電動化打破了機(jī)械液壓制動系統(tǒng)的平衡，電動汽車由于沒有發(fā)動機(jī)，機(jī)械液壓制動系統(tǒng)中的真空助力器便沒有了負(fù)壓的源頭。如果繼續(xù)采用真空助力器，那么就必須額外增加一套電子真空泵(Electronic Vacuum Pump，EVP)，來提供真空助力器的負(fù)壓。這對成本、體積、重量三重敏感的乘用車主機(jī)廠來說，簡直是個(gè)噩耗。

一方面，為了提高電動汽車的續(xù)航里程，工程師開始著眼于制動系統(tǒng)。燃油車時(shí)代，工程師只能眼見制動能量通過摩擦發(fā)熱浪費(fèi)掉，卻無可奈何。但是到了電動車時(shí)代，制動減速時(shí)可以通過反拖電機(jī)來進(jìn)行能量回收，做到發(fā)電減速兩不誤。

另一方面，制動系統(tǒng)不僅可以聽制動踏板的差遣，也可以隨時(shí)聽候智駕域控制器的指揮，也就是制動系統(tǒng)需要具有主動制動的能力。而在主動制動的時(shí)候，L3—L5級別的自動駕駛具有計(jì)算大腦，時(shí)刻在根據(jù)感知到的外界環(huán)境的變化，做出精準(zhǔn)的決策規(guī)劃。所以為了達(dá)到和自動駕駛大腦的高度協(xié)同，還要求制動系統(tǒng)具有更快速的響應(yīng)和更精準(zhǔn)的控制。

在這樣的背景下，傳統(tǒng)巨頭Tier1開始了下一代制動系統(tǒng)的布局和研發(fā)，以便可以在未來幾十年時(shí)間繼續(xù)在自己的強(qiáng)勢領(lǐng)域占領(lǐng)先發(fā)位置。傳統(tǒng)巨頭Tier1也不負(fù)眾望，經(jīng)過最近這十來年的努力，均有了EHB的量產(chǎn)產(chǎn)品。如Bosch的IPB、ZF TRW的IBC、Continental的MK C1、日立的E-ACT等。

工作原理方面，EHB系統(tǒng)是電控+液壓制動的混合體，目前各家方案略有不同，包括制動踏板是部分解耦還是完全解耦，助力方式是高壓蓄能器間接型還是純電機(jī)直接型。但是制動原理基本一致，都是在駕駛員踩下制動踏板后，踏板傳感器將力和位移信號轉(zhuǎn)化為電信號送入電控單元。電控單元結(jié)合整車其他信息，計(jì)算出需要的助力大小，并利用助力機(jī)構(gòu)施加助力，產(chǎn)生和真空助力器相同的功能。同時(shí)，會計(jì)算模擬一個(gè)反饋力給到剎車踏板，用以模擬駕駛員真實(shí)的制動效果。部分廠家EHB產(chǎn)品還保留了傳統(tǒng)的機(jī)械液壓制動系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)安全冗余。在EHB系統(tǒng)失效時(shí)，駕駛員可通過大力踩剎車進(jìn)入傳統(tǒng)機(jī)械液壓制動模式。

市場份額方面，Bosch在線控制動領(lǐng)域占據(jù)第一的位置，根據(jù)華泰研究數(shù)據(jù)，2021年德國博世占91.5%的份額。

在Bosch線控產(chǎn)品矩陣?yán)?，ibooster+ESP的Two-box方案應(yīng)用最廣。2016年發(fā)布的二代產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)在150毫秒（機(jī)械液壓制動：300~500ms）內(nèi)傳導(dǎo)制動壓力、100%制動能量回收，同時(shí)ibooster與ESP還互為制動冗余。2020年Bosch量產(chǎn)了集ESP+ibooster一體的One-box產(chǎn)品IPB，體積更小、成本更低。配合其RBU（Redundant Brake Unit，剎車冗余），最高支持L4自動駕駛。如此一來，Bosch便完成iBooster在L2，IPB在L3/L4的完整線控制動布局，國內(nèi)廠商的突圍之路依舊任重而道遠(yuǎn)。

Bosch的IPB產(chǎn)品

注：ESP是博世的ESC產(chǎn)品，ESC是電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的簡稱，集成了制動防抱死（ABS）、牽引力控制（TCS）、主動橫擺控制（AYC）。EPBi是集成了ESC和電子手剎（EPB）的產(chǎn)品，其中ESC功能占比80%，電子手剎（EPB）功能占比10%，新技術(shù)占比10%。

線控制動產(chǎn)品概覽

數(shù)據(jù)來源：公開信息，中航信托北京業(yè)務(wù)二部整理

3  電子機(jī)械制動系統(tǒng)（EMB）

電子液壓制動系統(tǒng)其實(shí)不能算是嚴(yán)格意義上的線控制動系統(tǒng)，它僅是將制動踏板與助力器之間的機(jī)械連接替換為電信號連接，但是助力器到輪邊制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間制動力傳遞依舊是傳統(tǒng)的液壓方案。嚴(yán)格意義上的線控制動系統(tǒng)，是指制動踏板到輪邊制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間全部由電信號連接，這也就是制動系統(tǒng)領(lǐng)域的璀璨明珠——EMB系統(tǒng)。

EMB系統(tǒng)的一種典型裝車方案如下圖所示。主要包括模擬電子踏板，四套（兩兩互為冗余）EMB機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、四個(gè)輪速傳感器、兩個(gè)控制單元（ECU，互為冗余）及兩套供電系統(tǒng)等組成，部件之間通過CAN總線或其他時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)通信。

電子機(jī)械制動系統(tǒng)EMB

圖片來源網(wǎng)絡(luò)

模擬電子踏板一方面采集制動踏板被踩下的力信號和位移信號，發(fā)送給ECU；另一方面提供一定的反饋力給駕駛員，以模擬真實(shí)的路感。

EMB機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)是整個(gè)EMB系統(tǒng)的機(jī)械核心部分，每一套機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)都包括自己的動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)（電機(jī)）、減速增力機(jī)構(gòu)（力放大）、運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)直線運(yùn)動）、制動鉗體、制動墊塊等組成。ECU是整個(gè)EMB系統(tǒng)的控制核心部分，EMB系統(tǒng)的整體性能直接取決于控制單元中算法性能的好壞。

制動過程中，駕駛員踩下模擬電子踏板，ECU通過分析各路傳感器信號，并根據(jù)車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)以及路面狀態(tài)計(jì)算出每個(gè)車輪制動時(shí)不抱死所需的最佳制動力，并發(fā)出相應(yīng)的控制信號給電機(jī)控制器，電機(jī)產(chǎn)生的力矩經(jīng)過減速增力機(jī)構(gòu)以及運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)后，將最終的制動力矩施加在制動盤上。

在這套方案中，每個(gè)車輪處都安裝有一套可獨(dú)立控制的 EMB機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通常前輪的兩個(gè)EMB機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)和后輪的兩個(gè)EMB機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)各有一套獨(dú)立的供電系統(tǒng)和控制單元。這樣可以保證在一套供電系統(tǒng)或控制單元失效時(shí)，另一套供電系統(tǒng)或控制單元仍可完成基本的制動功能，以防止危險(xiǎn)事故地發(fā)生。同時(shí)兩個(gè)控制單元之間可以通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)及時(shí)相互通信，實(shí)現(xiàn)故障診斷功能。

EMB系統(tǒng)雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于冗余備份、電機(jī)性能等限制，短期內(nèi)很難大批量應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來3-5年內(nèi)仍將以EHB為主。