本文是同濟(jì)大學(xué)熊路老師團(tuán)隊(duì)發(fā)表于2023年3月，英文版發(fā)表于Sustainability期刊，DOI:10.3390/su15054514。

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1. 引言

在汽車電氣化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)下，制動(dòng)系統(tǒng)迎來(lái)了革命性的變革。為了最大限度地提高制動(dòng)能量回收率并實(shí)現(xiàn)主動(dòng)制動(dòng)控制，有必要將制動(dòng)力與制動(dòng)踏板解耦，以便能夠通過(guò)電信號(hào)精確控制摩擦制動(dòng)力 [1]。線控制動(dòng)（BBW）系統(tǒng)正是為滿足上述要求而被提出的，它可分為兩類：電液制動(dòng)（EHB）和機(jī)電制動(dòng)（EMB）。盡管電液制動(dòng)（EHB）憑借其兼容性好、易于實(shí)施等優(yōu)勢(shì)已成為當(dāng)前市場(chǎng)的主流方案，但它仍然保留了大部分液壓部件，并采用電液控制方式。這就導(dǎo)致了制動(dòng)響應(yīng)遲緩、管路布置復(fù)雜以及制動(dòng)液泄漏等問(wèn)題 。

相比之下，機(jī)電制動(dòng)（EMB）完全摒棄了液壓回路。執(zhí)行器由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生夾緊力，它具有以下優(yōu)勢(shì) ：

?減小了系統(tǒng)體積和重量，便于安裝和維護(hù)；
?不存在制動(dòng)液泄漏問(wèn)題，對(duì)環(huán)境污染更??；
?零殘余拖曳扭矩，能耗更低，制動(dòng)使用壽命更長(zhǎng)；
?易于與駐車制動(dòng)器集成；?制動(dòng)響應(yīng)更快，控制精度更高；

?易于與復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)以及主動(dòng)安全控制系統(tǒng)相匹配。

作為線控制動(dòng)系統(tǒng)的一種完備形式，機(jī)電制動(dòng)（EMB）在未來(lái)將逐步取代電液制動(dòng)（EHB），這已成為行業(yè)共識(shí)。然而，機(jī)電制動(dòng)（EMB）的設(shè)計(jì)、控制和應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。而且，機(jī)電制動(dòng)（EMB）的控制和應(yīng)用是基于執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的。目前，存在多種結(jié)構(gòu)和功能各異的執(zhí)行器方案，但尚無(wú)成熟產(chǎn)品。如何設(shè)計(jì)出緊湊的結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、制動(dòng)間隙補(bǔ)償?shù)裙δ?，是需要解決的首要問(wèn)題。

如表 1 所示，已有數(shù)篇關(guān)于機(jī)電制動(dòng)（EMB）的綜述性論文發(fā)表。例如，施拉德等人 對(duì)與安全概念相關(guān)的機(jī)電制動(dòng)（EMB）執(zhí)行器、控制拓?fù)洹⒛芰抗?yīng)以及通信架構(gòu)進(jìn)行了綜述。在與我們的研究最為相關(guān)的論文中，龔等人對(duì)線控制動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展、控制方法以及應(yīng)用前景進(jìn)行了綜述。但據(jù)我們所知，任何論文都未曾詳細(xì)分析執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)方案。執(zhí)行器的集成結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)控制算法的有效性以及車輛應(yīng)用產(chǎn)生根本性影響。因此，我們提供了一種研究方法來(lái)總結(jié)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)方案。在廣泛查閱專利和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，我們分析了機(jī)電制動(dòng)（EMB）執(zhí)行器的基本配置，并將其分解為五個(gè)模塊。

本文其余部的結(jié)構(gòu)安排如下：第 2 節(jié)回顧了機(jī)電制動(dòng)（EMB）執(zhí)行器的發(fā)展現(xiàn)狀；第 3 節(jié)分析了其基本配置，并介紹了各個(gè)模塊的功能及方案；第 4 節(jié)總結(jié)了用于間接夾緊力控制的估計(jì)算法以及直接控制算法；第 5 節(jié)根據(jù)功能安全要求分析了機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)的架構(gòu)，并簡(jiǎn)要總結(jié)了關(guān)于機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)在智能駕駛中應(yīng)用的研究情況；第 6 節(jié)給出了關(guān)鍵的結(jié)論性意見(jiàn)。

表 1. 現(xiàn)有關(guān)于機(jī)電制動(dòng)（EMB）的綜述性論文對(duì)比情況