第三章線控制動系統線控制動系統課前小討論2浙江亞太機電股份有限公司（亞太股份）自1976年成立以來，一直致力于汽車制動系統的研發與創新，其制動系統產品經歷了從傳統的機械制動產品到高度電子化、智能化制動系統的轉變。亞太股份的產品線已經從最初的鼓式制動器和盤式制動器總成擴展到了包括ABS（防抱死制動系統）、EPB（電子駐車制動系統）、ESC（汽車電子操縱穩定系統）、IBS（智能剎車系統）、IEHB（集成式線控液壓制動系統）等先進的電子制動系統。隨著智能駕駛技術的興起，亞太股份還成功開發并實現了ADAS（高級輔助駕駛系統）的量產，進一步鞏固了其在汽車制動系統領域的領先地位，并為未來智能網聯汽車的發展提供了強有力的技術支撐。通過不斷的技術創新和產品升級，亞太股份的制動系統產品已經能夠滿足從傳統汽車到新能源汽車，再到智能網聯汽車的多樣化需求。浙江亞太IBS(One-box)-集成式電子液壓線控制動系統汽車線控制動系統發展趨勢是什么？汽車線控制動系統需要相應開展哪些工作？第三章

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3線控制動系統工作原理線控液壓制動系統線控氣壓制動系統線控電子機械式制動系統機電復合式線控制動系統線控制動系統工作原理2.1線控制動系統工作原理4通過線束傳輸的電子控制來實現汽車行駛速度強制降低的一系列專門裝置。主要特征是取消了制動踏板和制動器之間的機械連接，通過踏板傳感器采集駕駛員制動意圖或者通過整車通訊網絡接收智能駕駛控制器的制動請求，進而由制動控制單元（ECU）處理電子信號并控制制動執行機構輸出制動力。線控制動系統概念傳統的機械制動系統取消了制動踏板和制動器之間的機械連接線控制動系統線控制動系統工作原理2.1線控制動系統工作原理5根據不同的制動執行機構，線控制動系統進一步細分:線控液壓制動系統：在保留傳統液壓制動系統的基礎上，采用電子信號代替了駕駛員的機械輸入；通過電子踏板傳感器檢測駕駛員的制動意圖，并將此信號轉換為電信號發送至控制單元；控制單元控制液壓執行機構建立所需的制動壓力。線控氣壓制動系統：利用電子信號控制氣壓的生成和分配，從而實現制動操作，這種系統特別適合于需要快速響應和大功率制動的場景，通常應用于商用車或特殊作業車輛上。線控電子機械式制動系統：完全摒棄了液壓或氣壓作為制動介質，而是直接通過電機驅動制動器產生制動力。這種系統的優勢在于響應速度快、維護簡單，且能夠實現更精細的制動控制。線控制動系統分類第三章

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6線控制動系統工作原理線控液壓制動系統線控氣壓制動系統線控電子機械式制動系統機電復合式線控制動系統線控液壓制動系統2.1線控液壓制動系統7蓄能器式線控液壓系統電助力主缸式線控液壓系統線控液壓制動系統：線控液壓制動系統通過電子控制單元（ECU）來調節和控制液壓系統中的各個部件，以實現快速、精確的制動力輸出。線控液壓制動系統的分類：線控液壓制動系統根據結構的不同，又可具體分為：（1）蓄能器式線控液壓系統以蓄能器為能量源的線控液壓制動系統（2）電助力主缸式線控液壓系統以電機為動力、制動液為介質的電動助力主缸線控液壓制動系統2.2蓄能器式線控液壓系統8蓄能器式線控液壓系統蓄能器式線控液壓系統組成蓄能器結合泵電機提供所需的液壓能，以高壓制動液體為介質，輔以電磁閥組件進行液壓力的調節，從而實現線控制動的功能。主要由蓄能器、順序閥、液壓泵/馬達、控制閥和管路組成。蓄能器是液壓系統中用于存儲能量、減小壓力沖擊及吸收壓力脈動的重要元件，可以是活塞式或皮囊式。順序閥用于控制液壓油在系統中的流向，以實現對液壓缸等執行機構的精確控制。液壓泵或電機提供必要的流體壓力，驅動液壓系統中的各個部件。可以與蓄能器配合使用，通過儲存能量來平衡負載變化，從而提高系統的響應速度和穩定性。控制閥用于調節液壓系統中的流量和壓力，確保系統在各種工況下都能保持最佳性能。管路是連接各個液壓元件的通道，其設計和材料選擇對系統的整體性能有顯著影響。線控液壓制動系統2.2蓄能器式線控液壓系統9日本愛德克斯第三代ECB典型例子—日本愛德克斯ECB（ElectronicallyControlledBrake)第三代ECB是由1套泵電機-蓄能器總成作為制動系統的能量源，以及4對電磁閥（線性閥/開關閥）配合4路輪缸壓力傳感器實現四輪液壓力的完全解耦獨立控制。踏板感覺模擬器與主缸直接相連。特點：（1）具有?獨立壓力調節下的快速制動反饋?，提供快速且穩定的制動反饋；（2）結構簡單且兼容性強?，易于集成到現有的汽車系統中；（3）長時間制動衰退慢?，能確保制動系統的長期穩定性。線控液壓制動系統2.2蓄能器式線控液壓系統10德國博世的SBC典型例子—德國博世的SBC（SensotronicBrakeControl)德國博世的SBC采用泵電機-蓄能器作為制動能量源，包括1套泵電機-蓄能器總成作為制動系統的能量源，及4對電磁閥（線性閥/開關閥）配合4路輪缸壓力傳感器實現四輪液壓力的完全解耦獨立控制。特點：（1）踏板感覺模擬器與主缸直接相連，在緊急接管人力制動時，同樣可能出現制動液不足、制動效能衰退問題。（2）SBC制動系統在一些奔馳W211車型上長期使用后頻繁出現了制動故障和制動效能降低等問題。線控液壓制動系統2.2蓄能器式線控液壓系統11蓄能器式線控液壓系統優缺點優點：以蓄能器作為能量源的線控液壓制動系統輪缸壓力控制性能良好，預壓縮的高壓制動液能夠伺服地實現快速液壓力響應。缺點：考慮到系統成本和耐久性，蓄能器及調壓電磁閥組不宜長時間大強度持續工作。在制動失效冗余備份方面，由于制動能量源單一，在突發極端工況下，蓄能器式線控液壓系統通常需要依賴人力制動進行緊急接管。線控液壓制動系統2.3電助力主缸式線控液壓系統12電助力主缸式線控液壓系統組成典型的電助力主缸式線控液壓系統主要由微控制單元、制動閥體、電動助力模塊、儲液壺和傳感模塊等幾個關鍵零部件和組成部分構成。微控制單元（MCU）負責接收傳感器傳來的數據并根據這些信息計算所需的制動力度，還負責控制電動泵的工作狀態，以產生相應的液壓壓力。制動閥體負責控制液壓油在系統中的流動，從而實現制動功能。通常，制動閥體包括多個通道，以滿足不同的制動需求。電動助力模塊一般包含電動泵和相關的驅動電機，用于產生和調節液壓壓力。電動泵能夠迅速響應駕駛員的操作，提供所需的制動力。在某些系統中，還會應用儲液壺，用于儲存液壓油，以確保系統在長時間運行后仍能維持良好的性能。傳感模塊主要包括位置傳感器、速度傳感器等，用于監測駕駛員的操作和車輛的當前狀態，并將這些數據傳輸給MCU進行處理。電助力主缸式線控液壓系統線控液壓制動系統2.3電助力主缸式線控液壓系統13第一代iBooster與ESC（ElectronicStabilityControl）和SmartActuator（電控儲液器）組成了3-box制動系統第二代iBooster配備了性能更優秀的ESP（ElectronicStabilityProgram）hev液壓調節單元BoschiBooster電助力主缸典型例子—博世公司iBoosteriBooster制動系統的能量源為電助力主缸，通過機械傳動將電機的旋轉運動轉化為主缸推桿的直線運動，從而實現主缸制動液的壓縮和釋放。這一設計實現了助力制動（部分解耦）和自主制動（完全解耦）的功能。線控液壓制動系統2.3電助力主缸式線控液壓系統14在正常工作模式下，制動控制器協調制動副缸和4對電磁閥，以實現對四輪輪缸壓力的獨立、解耦、精密控制。在輪缸與制動主缸/副缸之間，MKC1系統配備了4個隔離閥，用于在解耦式液路和非解耦式液路之間進行切換，從而實現不同的制動模式以及制動失效安全控制。與2-box制動系統方案相比，MKC1具有結構高度集成、制動功能完備的優點，但加工制造難度較高。典型例子—大陸公司研發的MKC1制動系統綜合了助力制動、再生制動和ESC的1-box方案，采用了制動副缸（電動缸）的設計，以實現制動主缸與輪缸的完全解耦。同時，踏板感覺模擬器用于提供制動感覺反饋，而與踏板直接連接的制動主缸則裝置了壓力傳感器，以便識別制動需求。線控液壓制動系統2.3電助力主缸式線控液壓系統15在該系統中，制動主缸和副缸均可采用串聯式液壓缸。通過使用1對隔離閥對主/副缸之間的液路進行隔離，系統能夠實現不同制動模式的切換。液壓調節單元采用了傳統的車輛穩定性控制模塊，以確保制動系統的穩定性和可靠性。典型例子—本田公司的ESB（ElectricServoBrake）制動系統用了3-box構型，與MKC1在原理上基本相似，但在構型上進行了模塊化設計，從而降低了集成難度。線控液壓制動系統2.3電助力主缸式線控液壓系統16IBS系統具有緊湊的結構、快速的壓力響應和高度精確的控制，但其硬件壁壘較為突出。在IBS的基礎上，LSP公司為電動方程式賽車開發了IBSe制動系統，該系統增加了直接作用于輪缸制動器的電動缸，提高了調壓性能，并與原有的IBS部分形成了雙重冗余備份方案。典型例子—德國LSP公司的IBS（IntegratedBrakingSystem）與傳統的每路輪缸對應1對電磁閥的調壓方式相比，IBS每路制動液壓通道僅設1個常開閥，在常規制動工況下，電助力主缸對輪缸壓力進行統一調節；而當四路輪缸壓力需求不一致時，電動缸需要與各路功能復用型電磁閥配合，逐個對各輪缸進行增減壓控制。線控液壓制動系統2.3電助力主缸式線控液壓系統17在失效安全模式下，IBC只能依賴駕駛者的人力制動，因此其制動系統的冗余性相對較低。典型例子—TRW公司的IBC（IntegratedBrakeControl，IBC）基于電動缸技術重新設計了串聯式三腔電助力主缸，并采用了多路復用的電磁閥控制方法來調節輪缸的壓力。為了解決主缸壓力快速增減時液壓腔補液不及的問題，IBC在液壓腔和補償腔之間設置了一個隔離閥。第三章

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18線控制動系統工作原理線控液壓制動系統線控氣壓制動系統線控電子機械式制動系統機電復合式線控制動系統線控氣壓制動系統3.1線控氣壓制動系統19線控氣壓制動系統：取消了制動踏板與制動器之間的直接機械連接，改為通過踏板傳感器采集駕駛員的制動意圖，將其轉化為電信號后傳遞給電控單元（ECU）。ECU接收并分析這些信號，然后控制氣壓調節單元調節制動氣室的氣壓，從而驅動制動器產生制動力。2通道電子充氣模塊拖車控制模塊制動踏板1通道電子充氣模塊壓力控制閥電控單元優點：更高的精確性與穩定性：通過電子信號傳遞制動指令，實現了對制動力的精確控制更快的響應速度：通過電子信號傳遞制動指令大大縮短了制動響應時間，更高的能量回收效率：通過回收制動過程中產生的能量更輕的重量：不在需要負責的機械連和液壓管路線控氣壓制動系統3.1線控氣壓制動系統20傳統氣壓制動系統：氣壓制動系統能夠產生顯著的氣壓制動力，以滿足大型商用車輛對制動性能的需求；其結構相對簡單，利用空氣作為制動介質，無污染且無需回收，僅需簡單的雜質和水汽去除即可使用。組成：主要由制動踏板、氣壓源、氣壓控制單元、制動閥組、制動氣缸和制動盤等組成。缺點：響應時間較長，制動力矩難以控制，需要高壓氣體，環境適應性較差，操作復雜，聲音大，制動遲滯效應線控氣壓制動系統3.1線控氣壓制動系統21線控氣壓制動系統架構線控氣壓系統架構主要分為集中式和分布式兩種類型：集中式架構分布式架構線控氣壓制動系統3.2線控氣壓制動系統架構22集中式線控氣壓系統集中式線控氣壓系統基于傳統氣壓ABS系統演化而來，通過增加電控比例閥實現ESC、線控制動功能。特點：（1）系統成本低；（2）制動響應速度快；（3）系統的電路、氣路結構復雜。集中式架構集中式線控氣壓系統架構中所有主要組件，如氣泵、儲氣罐、控制閥和執行器等，都集中在車輛的一個或少數幾個位置。通常由一個或多個中央控制單元（ECU）來管理整個系統的氣壓分配和控制。線控氣壓制動系統23分布式線控氣壓系統特點：（1）系統建造、維護成本高；（2）由于系統分散，某一組件的故障不會立即影響整個系統，提高了系統的可靠性。系統可靠性更高；（3）系統的電路、氣路結構簡單。3.2線控氣壓制動系統架構分布式架構在分布式架構中，氣泵、儲氣罐、控制閥和執行器等組件分布在車輛的不同位置，每個車輪或制動系統可能都有自己的獨立組件。每個車輪或制動系統可以獨立控制其氣壓，實現更精確和快速的響應。線控氣壓制動系統24WABCO公司的氣壓系統原理圖3.2線控氣壓制動系統架構分布式線控氣壓系統典型例子Knorr公司的氣壓系統原理圖這種布置方案中的關鍵組件包括位于輪邊的ABS閥和前/后橋控閥。這些壓力控制單元構成了氣壓系統中壓力控制的核心執行機構。線控氣壓制動系統253.2線控氣壓制動系統架構底盤域控架構在車輛智能化持續演進的浪潮中，整車電子電氣架構正經歷由傳統集中控制向區域化控制的轉變，通過整合車輛驅動、轉向、制動、懸架等系統，實現了底盤層面的綜合協調控制。第三章

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26線控制動系統工作原理線控液壓制動系統線控氣壓制動系統線控電子機械式制動系統機電復合式線控制動系統線控電子機械式制動系統4線控電子機械式制動系統27線控電子機械式制動系統：線控電子機械式制動系統（Electro-MechanicalBrakeSystem，EMB）是將傳統機械式制動系統與電子控制相結合，它通過電子控制單元（ECU）改變輸出電流的大小和方向來實現電機的力矩和運動方向的改變，從而將電機軸的旋轉變換為制動鉗塊的開合。關鍵零部件為：制動踏板：駕駛員通過踩踏制動踏板來啟動制動系統；制動執行器：負責產生制動力的部件，通常由電機、液壓缸或者電磁閥組成；傳感器：用于感知車輛狀態、駕駛員意圖等信息，常見的傳感器包括制動踏板傳感器、車速傳感器、轉向傳感器等；電子控制單元：負責接收傳感器信號，并根據這些信息來控制制動執行器產生適當的制動力。線控電子機械式制動系統4.1線控電子機械式制動系統構型28線控電子機械式制動系統的分類：綜合考量減速增力機構以及運動轉換機構的不同，線控電子機械式制動系統可分為：（1）滾珠絲杠式EMB制動系統（2）楔式自增力式EMB制動系統（3）滾珠坡道式EMB制動系統（4）凸輪式EMB制動系統線控電子機械式制動系統4.1線控電子機械式制動系統構型29Continental提出的滾珠絲杠式線控電子機械式制動系統滾珠絲杠式構型基于多級減速機構實現增轉矩的功能，通過滾珠絲杠將旋轉運動轉換為平移運動，實現制動操作。該系統結合了滾珠絲杠的高精度、高效率傳動特性與電子制動系統的智能控制優勢。該系統采用中空式電機、行星輪系、內置滾珠絲杠的緊湊結構，并通過電磁閥驅動挺桿，利用滾子-凹槽結構實現駐車鎖止。具有如下特點：（1）減速比大、傳動效率高；（2）運動平穩、同步性好；（3）制造精度要求高、存在傾斜卡死的問題。滾珠絲杠式EMB制動系統線控電子機械式制動系統30Siemens提出的楔式自增力式EMB楔式自增力式構型，又稱電子楔式制動器，利用楔形面的自增力效應產生較大的制動力。Siemens提出的典型構型采用線性驅動單元和多楔形面結構，可以實現雙向自增功能。特點：（1）驅動功率需求小、執行器體積小；（2）壓緊力分布均勻；（3）增力效果與位移呈非線性關系，同時受磨

損、溫度等因素影響，控制難度較大。4.1線控電子機械式制動系統構型楔式自增力式EMB制動系統線控電子機械式制動系統31典型的滾珠坡道式EMB滾珠坡道式構型運用滾珠和傾斜的引導坡道實現旋轉-平移運動轉換，推動活塞移動，從而實現制動夾緊。左側設計集成了斜齒輪、蝸輪蝸桿、行星輪系，實現了減速增轉矩，并通過旋轉構件的坡道和滾珠將旋轉運動轉換為平移運動。該構型能夠依靠制動盤反作用力和彈性裝置復位。特點：（1）能有效減少電機的運行轉數，使用壽命長；（2）旋轉-平移運動的轉換呈現非線性關系，制

動間隙控制精度低，可靠性較差。4.1線控電子機械式制動系統構型滾珠坡道式EMB制動系統線控電子機械式制動系統32該構型整體結構包括電機、多級減速機構、凸輪構件以及支撐滾子。電機輸出力矩經過多級減速后傳遞至凸輪，凸輪旋轉壓制支撐滾子，實現制動夾緊。此外，駐車功能在該構型中也可以通過電磁閥、挺桿和旋轉銷-棘爪的鎖止結構實現。特點：（1）軸向空間利用較少，結構緊湊；（2）易于實現制動磨損補償功能；（3）凸輪與支撐件為點或線接觸，易于產生磨

損，使用壽命短。4.1線控電子機械式制動系統構型凸輪式線控電子EMB制動系統典型的凸輪式EMB線控電子機械式制動系統33工作模式方面，主要通過電子控制單元（ECU）來控制，利用傳感器數據來判斷制動需求，并通過ECU來調整制動力度和方向，以及通過整車通訊網絡來實現智能駕駛功能。根據傳動原理的不同，線控電子機械式制動系統又通常被劃分為兩大技術路線：線性自增力式和非線性增力式EMB制動系統。4.2線控電子機械式制動系統工作原理工作原理線控電子機械式制動系統34該類系統制動器制動力與制動電機輸出轉矩間的線性對應關系。4.2線控電子機械式制動系統工作原理線性自增力式EMB制動系統當制動電機產生轉矩時，該轉矩經由一系列精密設計的機械傳遞組件，實現轉矩的逐級放大和轉換，最終直接作用于制動摩擦組件，以提供穩定且高效的制動效果。線控電子機械式制動系統354.2線控電子機械式制動系統工作原理線性自增力式EMB制動系統典型例子ContinentalTeves直驅構型EMB執行器ContinentalTeves的直接驅動構型把行星齒輪減速器和滾珠絲杠巧妙地融為一體，巧妙地運用了內部螺紋支撐管、螺紋轉子以及內螺紋管之間的相互作用，三者協同工作，共同構建出一個行星滾珠絲杠裝置這種裝置不僅提高了傳動效率，還優化了整體機械結構的緊湊性和功能性。該構型還獨具創新地引入了轉子鎖止機構，這一設計在保障設備安全、穩定運行方面起到了關鍵作用。復雜的工藝制程和安裝過程給實際應用帶來了一定的挑戰。線控電子機械式制動系統364.2線控電子機械式制動系統工作原理Bosch直驅構型EMB執行器Bosch的直驅構型巧妙地將雙級行星齒輪與滾珠絲杠技術相結合，形成了一種串聯傳動的新模式。為了確保系統能夠產生強大的驅動力并具備精確的控制能力，選用永磁同步電機作為制動電機的核心部件。線性自增力式EMB