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線控制動之機電制動（EMB）系統(tǒng)的綜述：結(jié)構(gòu)、控制與應用
機電制動（EMB）系統(tǒng)的具體架構(gòu)與功能要求、車輛控制要求以及冗余要求相關。以下基于 ISO 26262 功能安全所要求的系統(tǒng)架構(gòu)設計流程 進行簡要分析：
危害分析：首先通過基于嚴重程度、暴露概率和可控性這三個因素，對車輛和子系統(tǒng)層面的危害進行系統(tǒng)評估，來確定汽車安全完整性等級（ASIL）。如圖 36 所示，以分析各種駕駛場景下 “無制動” 失效模式為例 [88]，制動系統(tǒng)應滿足最高安全等級，即 ASIL - D 級。
安全功能要求：基于危害分析，將總體安全目標設定為降低喪失制動能力的可能性。具體而言，它包括三種不同模式：（1）全功能模式：系統(tǒng)能夠容忍至少一個任意故障，并保證完全的制動能力；（2）部分功能模式：由單一故障導致的部分制動能力喪失不應影響車輛的穩(wěn)定性；（3）緊急模式：系統(tǒng)必須確保在出現(xiàn)第二個任意故障后車輛能夠完全停止。
系統(tǒng)架構(gòu)設計原則：基于安全功能要求，主要設計原則設定如下：（1）避免單點故障；（2）盡量減少系統(tǒng)對任何可能突然失效的條件的依賴；（3）采用依賴最少且具備足夠容錯能力的保守設計。
圖 36. “無制動” 失效模式的汽車安全完整性等級（ASIL）
為了滿足 ASIL - D 級的功能安全要求，首先必須避免系統(tǒng)出現(xiàn)單點故障。因此，對于控制電子控制單元、供電系統(tǒng)、通信線路等需要進行冗余備份設計。在電子控制單元布局方面，少數(shù)系統(tǒng)會舍棄機電制動（EMB）執(zhí)行器自身的控制器，將控制集成到一個集中式的雙模塊中，更為常見的是采用四個執(zhí)行器電子控制單元的系統(tǒng)。文中給出了三種具有不同電子控制單元布局的典型機電制動（EMB）系統(tǒng)架構(gòu)方案。方案 1 使用一個主電子控制單元通過兩個車橋電子控制單元分別控制前橋和后橋的執(zhí)行器電子控制單元。該方案有呈 H 形布置的兩個電源以及四條通信線路作為冗余備份。當主電子控制單元或車橋電子控制單元出現(xiàn)故障時，分別能保證 100% 和 50% 的制動能力。方案 2 使用單個主電子控制單元控制四個執(zhí)行器電子控制單元，并有兩個全冗余的電源以及兩條通信線路。當主電子控制單元出現(xiàn)故障時，電子踏板可直接控制兩個或四個執(zhí)行器，以確保 50% 或 100% 的制動能力。方案 3 使用主電子控制單元接收并分析制動需求、監(jiān)測電機狀態(tài)并發(fā)出制動指令，而輔助電子控制單元直接接收制動踏板信號和輪速信號來控制執(zhí)行器電子控制單元。在此方案中，設有呈 X 形布置的兩個電源以及兩條通信線路。當主電子控制單元或輔助電子控制單元出現(xiàn)故障時，仍能保證 50% 的制動能力。除了上述三種方案外，一些方案可能還會采用 “2/3 個主電子控制單元 + 4 個執(zhí)行器電子控制單元” 的電子控制單元布局形式。對于供電系統(tǒng)，采用呈 X 形或 H 形布置的兩個電源以及一個全冗余的備用電源來實現(xiàn)三重冗余。各方案的對比情況如表 13 所示。
方案1 主ECU+2軸ECU+4執(zhí)行器ECU
方案2 主ECU+4執(zhí)行器ECU
方案3 主ECU +輔助ECU + 4執(zhí)行器ECU
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