No.001 汽车制动系统
一 前言
随着汽车行业的高速发展，人们对车辆的安全性需求越来越高，这直接推动了车辆制动系统的发展。汽车制动系统是汽车的关键技术，也是衡量汽车性能的关键指标。汽车制动系统经历了从机械制动、液压制动，到如今电子制动的过程，随着车辆电气电子的发展，主动制动控制系统的功能在不断增强，从最初的防抱死制动控制系统兴起到现如今电子稳定性控制系统已经成为乘用车的标配，这三个阶段，如今已是十分成熟的技术，不久便要进入线控制动。
1.发展阶段
乘用车的制动系统自威廉·迈巴赫于1900 年发明鼓式制动器起，至今已有120年的历史，期间诞生了多种形式的制动系统，其发展大致可以划分为以下5 个阶段：
1)采用人力的纯机械制动和液压制动系统；
2)兼用人力和发动机动力作为制动力源的伺服制动系统；
3)发动机提供所有制动力源的动力制动系统；
4)以 ABS、TCS、ESC 等为代表的成熟的电液制动系统；
5)以电子制动系统 (electric parking brake, EPB)、电控液压制动 (electric hydraulic brake, EHB)、电子机械制动系统 (electric mechanical brake, EMB) 等为代表的 BBW系统。
2.控制演变史：
过去数十年间至今，燃油车制动系统制动基础技术发生的变化相对较小，真空助力器、卡钳与液压液的组合成为标准配置，对制动组件的要求始终保持一致。真空助力器为确保全球道路使用者更加安全发挥了出色的作用，制动工程师对组件设计参数与结构了如指掌，即使有较小的更改，原理也保持不变。
随着车辆电动化，电动汽车在市场上也来也越常见。现有新能源汽车的制动系统主要是采用真空助力器和电动真空泵结合，在真空助力器中，制动依靠脚踩施加，因此通过液压系统传递的制动压力与真空助力器的尺寸存在物理关系，然而传动力的计算相当困难，因为它在很大程度上取决于施加制动的个人，然而不同人的感知也不尽相同；电动真空泵和真空储能机构的体积和噪声较大，难以和其他底盘电子控制系统集成，这种系统未能很好地实现踏板力与车辆制动力之间的解耦。
从20世纪90年代开始掀起了开发线控制动系统的热潮，电子制动控制引人关注，电子制动系统主要包括电液制动系统（EHB）和电子机械制动系统（EMB）两种类型。为了不断提升汽车的制动性能，制动系统逐渐向电动液压助力器EHB演进，EHB 将是一种自然选择。 目前，电液制动系统EHB的技术较为成熟，国内外多家公司已开发出多种EHB 产品，部分已实现量产，主要应用到乘用电动车上。国内很多的电动汽车通常采用电机制动系统或者是采用相应的液压制动系统，这两种系统可以实现制动能量的有效收回，而采用电动和液压混合制动力的系统，可以使得制动能量得到最优化的收回效率，达到较高的收回力度。与EHB 相比，EMB主要组件差异是系统内没有制动液，发展较为缓慢，因此EMB 系统应用发展尤为引人关注，被认为是继 EHB 后的下一代解决方案。
电动汽车发展迅速，电动汽车 (EV) 将于 2030 年占据 19% 的市场份额，插电式混合动力汽车占比 11%。业界已经看到线控制动技术的出现，且在电动车得到越来越多的应用，因此线控制动必然是未来的趋势。
二 概述
本文相续对传统车的制动系统的构成、基本结构、制动系统制动理论，主要的电控制动辅助技术、电制动与液压制动、制动技术发展趋势等相关的内容进行总结和介绍，也谈及新能源及智能驾驶汽车对制动系统的影响与挑战。
3.除了传统汽车上已有的制动防抱死系统（ABS）、车身稳定系统（ESP）、牵引力控制系统（TCS），在新能源或者智能驾驶汽车上的制动能量回收系统（RBS）、自适应巡航（ACC）、自动紧急制动（AEB）等等功能，都依托于制动系统执行，制动系统是其中最为关键的一个环节，也是未来最有挖掘潜力的地方，所以制动系统在将来也大有可为。
三 定义
为了保证汽车安全行驶，提高汽车的平均行驶车速，以提高运输效率，在各种汽车上都设有专用制动机构。制动系统是汽车上用以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。作为制动系统用当然就是使行驶中的汽车按驾驶员的意愿进行减速甚至停车：使行驶中的汽车按要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。工作原理就是将汽车的动能通过摩擦转换成热能。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。
四 组成
液压制动系统主要包括了制动踏板、真空助力器、制动主缸、液压控制单元、液压管路、制动轮缸等等。下图为带ESP功能的制动系统结构简图。从整个机械液压结构上
特性：高低温只有流行、沸点高、不腐蚀金属和橡胶、润滑、溶水性、氧化安定性
标准：
-美国联邦机动车辆安全标准：DOT3、DOT4、DOT5。
2.鼓式制动器
鼓式制动器主要包括制动轮缸、制动蹄、制动鼓、摩擦片、回位弹簧等部分。主要是通过液压装置使摩擦片与随车轮转动的制动鼓内侧面发生摩擦，从而起到制动的效果。
（1）外观、结构与安装位置
（2）组成
1）固定部分-制动蹄总成
-制动蹄与摩擦片
-回位弹簧和压紧弹簧
-制动蹄支承销
2）旋转部分-制动鼓总成
3）张开机构-轮缸
4）位调整机构
鼓式制动器除了上述部件外，还有制动鼓，制动蹄片、制动蹄片调整装置等组成。
在踩下刹车踏板时，推动刹车总泵的活塞运动， 进而在油路中产生压力， 制动液将压力传递到车轮的制动分泵推动活塞，活塞推动制动蹄向外运动， 进而使得摩擦片与刹车鼓发生摩擦，从而产生制动力。
从结构中可以看出，鼓式制动器是工作在一个相对封闭的环境，制动过程中产生的热量不易散出，频繁制动影响制动效果。不过鼓式制动器可提供很高的制动力，广泛应用于重型车上。
（3）分类
1)按促动蹄装置的不同分类
① 轮缸式（wheel cylinder)
领蹄（leading）：工作张开方向和制动鼓旋转方向一致，有增势作用
从蹄（trailing shoe）：工作张开方向和制动鼓旋转方向相反，有减势作用
②凸轮式（cam）
③楔块式（wedge)
（3）优缺点
制动效能强，增势/容易布置驻车制动
制动效能不稳定/排水困难，水衰退/散热困难，热衰退
3.盘式制动器
（1）外观、结构与安装位置
盘式制动器也叫碟式制动器，主要由制动盘、制动钳、摩擦片（制动片）、分泵、油管等部分构成。
盘式制动器通过液压系统把压力施加到制动钳上，使制动摩擦片与随车轮转动的制动盘发生摩擦，从而达到制动的目的。
与封闭式的鼓式制动器不同的是，盘式制动器是敞开式的。制动过程中产生的热量可以很快散去，拥有很好的制动效能，现在已广泛应用于轿车上。
（2）组成
旋转部分/固定部分/张开机构/定位调整机构
1）制动盘
① 实心盘（solid disk）
②通风制动盘（vented disk)
制动过程实际上是摩擦力将动能转化为热能的过程，如制动器的热量不能及时散出，将会影响其制动效果。为了进一步提升制动效能，通风制动盘应运而生。通风刹车盘内部是中空的或在制动盘打很多小孔，冷空气可以从中间穿过进行降温。
从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞孔， 它利用汽车在行驶当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的， 因此比普通实心盘式散热效果要好许多。
③陶瓷制动盘
陶瓷制动盘相对于一般的刹车盘具有重量轻、耐高温耐磨等特性。普通的刹车盘在全力制动下容易高热而产生热衰退， 制动性能会大打折扣， 而陶瓷刹车盘有很好的抗热衰退性能，其耐热性能要比普通制动盘高出许多倍。
陶瓷制动盘在制动最初阶段就能产生最大的制动力，整体制动要比传统制动系统更快，制动距离更短。当然，它的价格也是非常昂贵的，多用于高性能跑车上。
2）制动钳（brake caliper）
①制动块（brake pad）金属底板/摩擦衬块
②制动卡钳
-按活塞数量分：单活塞和双活塞
-按运动方式分：固定卡钳和浮动卡钳
固定卡钳的缺点：油缸较多，结构复杂/需要钳内油道，尺寸过大/外侧油缸和钳内油道中的制动液容易受热气化/必须加装机械促动的驻车制动钳
浮动卡钳（floating capliper）的优点
结构简单/轴向与轴向尺寸较小/不用加设驻车制动钳，只需传动零件推动轮缸活塞
③磨损指示器 可听/电子/触觉
3）优点
1）一般无摩擦助势作用，即效能较稳定
2）浸水后效能降低较少，而且只须一两次制动即可恢复正常；
3）在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小
4）制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大
5）较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简单
6）对于钳盘式制动器而言，因为制动盘外露，还有散热良好的优点
4.真空助力器（vacuum booster）
（1）外观、结构与安装位置
真空助力器利用真空负压对制动踏板进行助力的装置，主要通过空气阀、真空阀的开启与关闭来控制前腔与后腔的压差，进而控制助力大小，是一个非常精巧的伺服助力机构，其基本结构如下图。
博世的Ibooster基本功能就是要代替真空助力器，进行制动助力，达到一个比较合适的制动助力比，如下图。
（2）组成
-工作过程图
4）真空单向阀
5）真空源
-发动机真空源 进气歧管、单向阀
-真空泵真空源 发动机驱动、电动机驱动（独立真空源）
6）串联真空助力器
5.液压助力器（hydro-booster）
（1）组成：蓄压器、动力转向泵、助力活塞、滑阀
1)液压源
-发动机驱动液压泵
-电动机驱动液压泵
2）液压泵（pump）
-齿轮泵（gear pump）
-叶片泵（vane pump）
-转子泵（rotary pump）
-柱塞泵（piston pump，plunger pump）
制动主缸主要作用是把真空助力器输出的推杆力转化为液压力，便于后续进行液压力传输，将驾驶员作用在踏板上的力传递到每个车轮制动器上。一般分为前后两腔，各有一个出油口，防止单个管路失效导致的制动力失效。解除制动时，回位弹簧使活塞回位。
（1）制动主缸有两个主要零件：储液罐、主缸总成
有整体式和分体式
（2）外观、结构与安装位置
（3）原理
-帕斯卡定律：法国科学家帕斯卡提出，加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递
-差径活塞
（4）分类
活塞 回位弹簧、线轴区、皮碗、O型密封圈
主缸的分类
1）单活塞主缸
直到60年代中期，很多汽车的主缸有一个活塞总成，单活塞主缸有一个活塞和一套管路供所有的四个车轮制动器。这种系统的毛病在于主缸有点故障将造成整个制动系统制动能力失效。
2）双活塞主缸
-前后液压系统
-对角液压系统
3）异径主缸和快充主缸（stepped brake master cylinder)
结构：第一活塞的后部缸径尺寸比前部大
作用：缩短活塞行程，提高制动效率
快充阀：弹簧加载钢球、油封
7.鼓式制动分泵
（1）外观、结构与安装位置
8.液压控制单元
液压控制单元是一个笼统的叫法，在不同车上可能代表不同的装置。以前没有ABS的时候，它可能只是一个比例阀，进行一个简单的前后制动力分配；ABS有了之后，它就代表ABS控制单元；到现在ESP基本都成标配了，它代表着ESP控制单元。液压控制单元是整个传统制动系统的控制核心。
2）安装位置
（1）类型
1）计量阀（metering valve)
作用：改善制动平衡
前盘后鼓--实现前后轮同时制动
安装位置：前轮
2）限压阀（pressure-limited valve)
作用：在后轮接近抱死前限制后轮管路压力的增长；前轮需要高液压时，限压阀限制后轮的液压；紧急制动时，使前轮制动稳定并优先于后轮抱死。
安装位置：后轮
限压阀特性曲线
3）比例阀（proportion valve）
作用：维持前后制动器管路压力之间的正常的比例，提供平衡的车辆制动系统；前轮需要高液压时，比例阀减小后轮的液压；紧急制动时并优先于后轮抱死。
安装位置：后轮
结构
比例阀特性曲线
比例阀与主缸做在一起的袖珍主缸
4）感载阀（load sensing valve）
车辆前重后轻时的制动平衡是个大问题
后轮变轻后，有抱死的倾向
机械式的/“G”球阀
五 功用
1、使行驶中的汽车按驾驶员的需求减速及至停车(减速停车）；
2、使车辆在下坡时保持稳定的车速（下坡稳定）；
3、使停驶的车辆可靠停驻（驻车）。
六 类型
制动系统有常规制动与辅助制动，常规制动又由行驶制动与驻车制动组成。行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。
1.按功用分：行车制动系、驻车制动系、第二制动系（应急制动系统）和辅助制动系
（1）行车制动系——用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；是由驾驶员用脚来操纵的，故又称脚制动系。它的功用是使正在行驶中的汽车减速或在最短的距离内停车。
2）轮式车辆全液压动力制动系统设计
摘要：本文建立了4×4轮式车辆全液压制动系统，对主要部件进行选型和匹配设计，试验台架验证了全液压制动系统多次制动的有效性和制动踏板感觉一致性。
-1 4×4轮式车辆全液压制动系统总体方案设计
行车制动的双回路制动系统方案由油箱、液压泵、充液阀、蓄能器、行车制动阀和制动管路等组成。工作过程描述：液压泵输出的液压油通过充液阀向蓄能器供油，蓄能器油压不断上升，当升至充液阀上限压力值时，充液阀停止充油，蓄能器保持这个压力不变，液压泵的出油用于液压系统散热。实施制动的过程就是蓄能器释放能量的过程，此时蓄能器内的液压油压力随之降低。连续踩下制动踏板，当压力降至充液阀下限压力值时，充液阀内的压力补偿开关打开，液压油通过充液阀又开始向蓄能器充油，直至蓄能器再一次达到充液阀充油上限压力。如此反复，蓄能器压力始终保持在充液阀充油的上、下限压力值之间，确保制动的平稳可靠。安全阀的作用是限定最高蓄能压力。在蓄能器制动系统中还设置了一个低压报警开关，当蓄能器压力降至报警开关设定的报警压力值时，报警开关接通警报蜂鸣器或指示灯，发出警报，提示停车检查。该系统为双回路形式，前两桥和后两桥各自并联为一个回路，若其中任何一路的元件出现故障，另一路仍可正常工作，而且当动力源失效时利用蓄能器储存的液压能还可以制动若干次；多个蓄能器之间也是相互保护的，不会因其中一个蓄能器出故障导致其它蓄能器失效，使整车制动更安全可靠。
-2 主要部件设计和匹配计算
-2.1 行车制动器
-2.2 双回路制动阀
双回路液压制动阀是一种带踏板直动式串联三通型比例减压阀。减压阀出口的压力变化与通过踏板角度变化或者套筒运动行程变化是一一比例对应的，并且踏板的最大角度变化或者套筒的最大行程限制住制动压力的最大值。当这个串联式制动阀的其中一联制动失效时，剩下的那一联还能正常工作，这样大大增强了行车制动的可靠性。选用双回路制动阀的减压输出稳定压力为10MPa。
-2.3 充液阀
-2.4 蓄能器容积
当蓄能器的压力充压到最高时，如果油泵停止工作，踩动制动阀，使蓄能器压力降至制动阀所需的最低压力，踩动踏板的次数应不少于5次。设蓄能器的有效排液量为ΔV，是该蓄能器供油的制动轮缸总排量Vi与后备制动次数5的乘积，考虑到系统泄漏，由下式表示：
-3 全液压制动系统试验验证
操作脚制动阀进行制动，试验时记录各压力和角度的对应变化值，并根据数据采集器收集的制动曲线进行数据分析。
-4 结论
（2）驻车制动系（parking brake）——用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统。
驻车制动系的作用
-辅助上坡顺利起步
-车辆停驶后，停在原地防止溜滑
-行车制动系失效后临时起制动作用或配合行车制动系起制动作用。
组成
2）驻车制动系分类
-中央制动式
中央制动器多采用蹄鼓式制动器，它可采用高制动效能的自动增力式制动时制动器，其外廓尺寸小，易调整，防泥沙性能好，停车后没有制动热负荷的影响，故应用较广。
-车轮制动式
3）驻车制动器的分类
传统的驻车制动器鼓式较常见。鼓式驻车制动器分为两种，一种是集成在鼓式行车制动器中的驻车制动，也是车轮制动式。下图是集成在鼓式行车制动器种驻车制动，通过拉线4拉动杠杆1以及顶杆2使得刹车车蹄3张紧。
而另一种是在变速器的后方，传动轴的前方，这种又叫做中央驻车制动器。制动原理大体相似，只是安装部位不同。商用车上运用较多，乘用车已经淘汰这种驻车制动器，其结构与鼓式制动器相似。
现在大多数乘用车都是采用四轮盘式制动，也是车轮制动式，其制动机构机构就集成在后轮的盘式或鼓式制动器上。有一些车的行车制动器和驻车制动器是分开的，因此它有两个刹车卡钳，两个卡钳共用一个制动盘，各自独立的作用。
优缺点：制动机构相对简单，成本低廉。拉起手刹制动时，弹簧被拉长；手刹松开，弹簧回复原长。长期使用手刹时，弹簧也会产生响应变形。手刹拉线也同样会产生相应变形而变长。任何零件在长期频繁使用时，都存在效用降低的现象。
进行驻车制动时，踩下行车制动踏板，向上拉起驻车制动杆。
松开驻车制动，同样踩下制动器踏板，将驻车制动杆向上稍微提起，用拇指按下手柄端的按钮，将驻车制动杆放低到最低的位置。
-后鼓式
-后盘式
-后盘式/鼓式
盘鼓结合驻车制动器：是一项经过反复考验的、高效且具有很高经济性的技术：在后轮盘式制动器的轮毂内，安装了一个由拉索驱动的鼓式制动器。
组合钳
将行车制动和驻车制动功能结合起来
吕制轻量化设计
2）电子驻车制动（电子手刹）
电子手刹其实就是传统手刹的升级，变传统手刹的手拉为电动。
不同的汽车，由于整车参数、结构布置、路面附着系数等不一样，都要进行电子驻车系统(EPB)标定，由于车型的增多，开发周期短，为了缩短汽车开发周期，通过对车辆不同工况受力分析，控制电流大小来满足不同工况所需要的夹紧力，实现车辆减速或驻车制动。
电子驻车制动系统(EPB)工作过程：
1)驾驶员按下EPB开关;
2)EPB控制器接收到指令，控制制动卡钳上的Actuator中的电机，电机通过传动机构推动Spindle;
3)Spindle推动活塞，产生压力，将摩擦片压紧到制动盘上;
4)摩擦片在垂直压力下，和制动盘间产生静摩擦力，保持车辆静止。
电子驻车制动系统
原理：电机驱动制动器实现驻车制动
电子驻车制动系统(EPB)采用了导线进行信号传递，执行机构接受电信号指令来实现自动夹紧和释放功能。一些较为新型的电子驻车系统还能够通过传感器等自动感知和测算当前需要施加，并通过电控部件、电机等增加或减少制动力，从而极大地提高了驾驶员操纵车辆的舒适性。
当驾驶员按动电子驻车制动系统(EPB)按钮时，电子驻车制动系统控制模块接到来自按钮的信号，控制模块会向执行机构的电动机施加电流让其转动。电动机释放的转矩通过减速增扭机构将电机的速度减少、扭矩增大，然后通过输出轴螺纹副或滚珠丝杠副将电动制动单元输出的扭矩转化为直线推力，从而推动制动活塞运动将推力转化为制动块压紧至制动盘上的压力，进而完成实现车辆车速减少或驻车制动。
P档
主要有一个锁止齿轮以及一个锁止机构构成（图中的锁销、回位弹簧、下压装置、棘爪弹簧、工作销以及工作销预紧弹簧等）。锁止机构与锁止机构与锁止齿轮结合就可以直接固定与车轮相连的变速箱输出轴，通过半轴便可以锁止车轮。
优缺点：P档驻车结构不算太复杂，但是要正确操作很麻烦。如果使用P档过程种碰上追尾事故，对变速器造成的刚性冲击那将是极具破坏性以及毁灭性的。行车时更加不能挂入P档。
常见的电子手刹有拉索式与卡钳式
优缺点：启动电子手刹可以在车辆任何状况下进行启动，每次起步车轮扭矩达到一定扭矩时会自动释放。电子手刹成本略高。更重要的是，当车蓄电池失灵的时候电子手刹的功能也会同样出现问题。
是一种在汽车运行中可以实现自动制动的技术应用。在启动自动驻车制动的情况下，这项技术使驾驶者在车辆停下时不需要长时间刹车，并且能够避免车辆不必要的滑行。
-汽车电子驻车制动系统(EPB)驻车力研究
基于电子驻车制动系统(EPB)研究汽车实现不同坡度驻车制动所需要电流大小。通过对车辆驻车制动力、MGU和EPB制动器结构及原理分析计算需要电子驻车制动系统提供多大的电流。下图为电子驻车制动系统(EPB)驱动部件结构图。其包括电动机、减速机构和驻车制动器组成。
EPB驱动部件结构图
-2 极限驻车能力计算
(2)
(3)
(4)
(5)
-3 活塞夹紧力计算
(4)
(5)
-4 卡钳输入扭矩计算
(6)
(8)
(9)
(10)
-5 电机输出扭矩计算
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
-6 EPB制动钳温度相关功能试验
-7 结论
3）第二制动系—— 在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的的一套装置（制动系统）称为应急制动系统。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系也是汽车必须具备的。
4）辅助制动系（auxiliary brake）——在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统；经常在山区行驶的汽车以及某些特殊用途的汽车，为了提高行车的安全性和减轻行车制动系性能的衰退及制动器的磨损，用以在下坡时稳定车速。
辅助系统有很多，除了传统汽车上已经有的制动防抱死系统（ABS）、车身稳定系统（ESP）、自动紧急制动（AEB）、EBD、ASR、牵引力控制系统（TCS），还有新能源以及智能驾驶汽车上的制动能量回收系统（RBS）、自适应巡航（ACC）等等。
-电涡流缓速制动
是客车辅助制动的重要方式，利用发电机反向电流原理，施加反向电压，产生强大的非接触式制动效能，是目前较为理想的高速减速“制动”方式。
-发动机排气制动
排气缓速式辅助制动系的基本工作原理是利用设置在排气通道内的排气节流阀阻塞发动机排气通道，以增加发动机内进气、排气、压缩等行程的功率损失，迫使发动机降低转速，从而达到在短时间内降低车速的目的。
-紧急制动辅助系统 (EBA)
刹车辅助系统包括：电子制动辅助系统“EBA”和制动力辅助系统“BA”（也称为“BAS”），是指监控驾驶员的刹车动作：踩刹车踏板的力量和速度，在紧急时刻辅助驾驶员对车辆施加更大的制动力增加刹车力度，从而缩短刹车距离，确保车辆安全。
EBA(Electronic Brake Assist ) ：据作用于刹车踏板的速度和力量，系统可以判断出该刹车属于哪一类的制动。当判断为紧急刹车时，即使驾驶员踩刹车的力量很弱，系统也能通过自动控制发生出强大的制动力。
BAS(Brake Assist System)：可从驾驶员踩制动踏板的速度中探测到车辆行驶中遇到的情况，当驾驶员在紧急情况下迅速踩制动踏板，但踩踏力又不足时，系统产生协助，并在不到1秒的时间内把制动力增至最大，缩短在紧急制动的情况下的刹车距离。
调查显示，大多数的驾驶员无法在在突发情况中及时把汽车刹停，转危为安，在紧急事件时，对需要施加比较大的制动力没有准备（就是踩死刹车），或者反应得太晚。老司机也不一定做到。尤其是开车时间长了，就喜欢用更放松的姿势开，在坐姿不对的时候，脚踩刹车的力度往往不足，导致制动力度不足；而新手开车，在驾驶经验不算丰富的时候，出现突发情况往往会手忙脚乱，甚至会出现油门当刹车的窘况；此外，对于像老人或女性这种脚踝及腿部力量不是很足的驾驶者来说，较难及时施加较大的制动力。
1-2米的距离往往就能避免悲剧的发生，如果汽车能知悉你要紧急制动，在刹车力度上给你加把劲，那该多好！汽车有这么智能吗？
这个功能的出现正是帮助驾驶员在紧急情况下能够有效的将制动力定在最大限度。EBA的响应速度会远远快于驾驶者，其速度要比大多数人移动脚的速度快得多，从而缩短刹车距离减少碰撞的可能性或者降低碰撞损失，有利增强安全性。这个功能现在通常为标配出现在各个汽车上。
1、用以在踩刹车的情况下，防止车轮锁死。
2、于汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前，后轴的制动力分配比例，提高制动效能。
3、判断驾驶者刹车动作，在紧急刹车时增加刹车力，缩短刹车距离。
4、当汽车出现车轮打滑，侧倾或者轮胎丧失附着力的瞬间，在降低发动机转速的同时，有目的地针对个别车轮进行制动控制，并最终将车引入正常的行驶轨道，从而避免车辆因失控而造成的危险。
5、通过控制驱动力的大小，来减小驱动轮轮胎的滑转率，防止磕碰，让车趋于稳定。
由于紧急制动辅助系统是瞬间把制动力全部发挥出来，与ABS配合使用可以使到尽快达到路面的峰值附着系数，所以厂家介绍制动技术时一般会以“ABS+EBD+EBA”这样的形式捆绑出现。这几种配置组合可以显著缩短有效制动距离，对堵车的追尾事故也有很好的预防作用。
-ABS防抱死制动系统
它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，已广泛运用于汽车上。ABS主要由ECU控制单元、车轮转速传感器、制动压力调节装置和制动控制电路等组成部分。
行车电控制动原理：融入电子控制的液压制动系统
ABS 3D动画演示工作过程
-车身电子稳定系统ESP
-电子制动系统EBS在新能源商用车上的应用
EBS区别于EPB (Electrical Park Brake)，切勿理解错。
EBS称为电子制动系统，是Electronic Controlled Brake system的英文缩写。电子制动系统是将防抱死制动系统、自动驱动力控制系统、自动稳定调节系统等制动系统集成为一体，对比常规制动系统，EBS采用电控气制动，能有效地解决常规制动响应时间慢，制动舒适性差等缺点。EBS具有ABS系统和其他附加功能外，还有制动管理的功能。当EBS电控回路失效的情况下，EBS的气压控制回路作备用控制回路工作，保证制动系统的制动性能，EBS制动管理系统不仅提高了行驶的舒适性和安全性。而且EBS还提高了车辆运行效率。
2 EBS在新能源商用车上的应用
以某司某型纯电动牵引汽车为例，讲述EBS系统在新能源商用车上的应用优点和布置方式，以及EBS工作原理和具体功能。
2.1 EBS在新能源商用车上的应用功能和优点
EBS系统不仅仅为了满足ECE R13，GB12676和GB13 -594的法规要求，更重要的是为了提供更好的安全性以及给客户最大的利益，新能源汽车匹配EBS具有以下功能：
（1）主挂车制动一致性控制功能
主挂车制动一致性控制功能可以合理地分配主车和挂车的制动力，使主挂车制动保持一致，提高了新能源汽车制动时的安全性。
（2）具备制动辅助的功能
在驾驶员快速踩制动踏板时，EBS系统可以准确的预判出驾驶员需要紧急制动，制动辅助功能将控制相应的作动元件输出最大制动压力进行全制动，提高了制动踏板的使用舒适性。
（3）具有辅助制动系统的自动控制功能
当驾驶员踩制动踏板时，系统可以通过启用缓速器来满足驾驶员的制动需求。减少了车辆用气，延长了摩擦片、制动盘或制动鼓等部件的使用寿命，增加了车辆的安全性。
（4）具备制动蹄片磨损控制的功能
在制动过程中，EBS可以通过不同车桥间制动压力的调节来实现摩擦片的均衡磨损，车辆的所有摩擦片可同时更换。
（5）具备坡道起步功能
此功能针对的是自动变速箱配置的新能源汽车，坡道起步控制通过阻止车辆在坡道上的倒滑来保证驾驶员在坡道上舒适地启动车辆，EBS系统将控制车辆在坡道上所需的制动压力。
（6）具备制动力分配控制
车辆行驶加速过程中，根据驾驶员的制动需求，空载或者满载状态下，直接控制前后桥输出相应的制动力。
（7）具备减度控制功能
驾驶员可通过控制制动踏板行程的大小，输出相应的减速度。
新能源商用汽车配备EBS制动装置主要有较缩短制动相应时间，提高车辆制动时反应速度，减少了制动距离，降低了生产及安装成本等优点，还具有全程的制动系统监测的功能，系统零部件标准化和高度集成化，综合提高了新能源车辆的经济性。
2.2 EBS在新能源汽车上布置
EBS在整车布置上，通常雷达布置在车架前部专用固定支架上、摄像头在驾驶室前中部或顶部，两者前方不能有遮挡；且前方无遮挡；转角传感器安装在驾驶室方向盘下方的方向柱内。
图1 前桥模块
图2 前桥模块布置于车架横梁上
制动总模块及前、后桥EBS控制模块布置在各桥附近的车架或车架横梁上即可。横摆角度传感器布置于车架中部。其中制动总模块布置于车架左纵梁内侧，靠近中桥附近。前桥模块布置于车架第二横梁中间使用专用固定支架固定。后桥模块布置于车架左纵梁内侧靠近后桥附近使用专用支架固定，制动模块竖直装配与专用支架上，支架固定牢靠。
图3 后桥模块
图4 后桥模块布置于车架左纵梁内侧
3 结论
（2）按制动能量传输方式分：机械式、液压式、气压式、电磁式、组合式。
按制动能量（操纵能源）的传输方式分类
制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。
气压制动系统
1）定义
气压制动系统装置是用压缩空气做动力源，使车轮产生制动，驾驶员只需按不同的制动强度要求，控制踏板的行程，释放出不同数量的压缩空气，便可控制制动气压的大小来获得所需要的制动力。
气压制动装置的特点使踏板行程较短，操作比较轻便，制动力较大，消耗发动机的动力，装置结构较为复杂，制动时不如液压制动柔和和平稳。气压制动目前应用于中、重型汽车上。
2）分类
-单管路气压制动传动装置
-双管路气压制动传动装置
3）组成
-空气压缩机（air compressor）
空气冷却往复活塞式气体压缩机
风冷单缸式
风冷双缸式
-控制阀体
卸荷阀/调压阀（regulating valve）/双回路压力保护阀/快放阀/继动阀
-制动气室（brake chamber）
将输入的空气压力转变为制动凸轮的机械力，使车轮制动器产生摩擦力矩。
（3）按管路布置回路多少分：单回路制动系、双回路制动系。
（4）按能源分：人力制动系、动力制动系、伺服制动系。
1）人力制动系——以驾驶员的肌体作为唯一的制动能源的制动系。
2）动力制动系——完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。
3）伺服制动系（助力制动系统）——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。
（5）按制动方式分：摩擦制动、电磁制动、发动机制动
七 原理
1.液压制动理论
（1）杠杆原理
（2）液压原理
（3）液体的不可压缩性/-帕斯卡定律
2．制动的基础理论
（1）汽车制动过程中车轮受力及运动分析
Fx=fxFz Fy=fyFz
Fx：沿X轴方向的分力，称为地面制动力，又称纵向力
Fy：沿Y轴方向的分力，称为侧向力，或称横向力
Fz：沿Z轴方向的分力，称为法向反作用力或地面法向发力
fx：称为制动力系数
fy：称为侧向力系数
V：车速 rω：车轮切向速度，简称轮速
ω：车轮旋转角速度
Mj：惯性力矩
Mµ：制动阻力矩（摩擦力矩）
W：车轮法向载荷
T：车轴对车轮的推力
r：车轮半径
(2)制动力来源
1.制动踏板 2.推杆 3.主缸活塞 4.制动主缸 5.油管 6.制动轮缸 7.轮缸活塞 8.制动鼓 9.摩擦片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.制动蹄回位弹簧
摩擦：两个相对运动物体接触面相互互动产生的运动助力
一般情况下，汽车在制动过程中存在两种阻力：
1)制动器制动力
一种阻力是制动器摩擦片与制动盘或制动蹄与制动鼓之间产生的摩擦阻力，这种阻力称为制动系统的阻力，由于它提供制动时的制动力，因此也称为制动器制动力Fµ；制动器摩擦片与制动盘或制动蹄与制动鼓压紧时形成的摩擦力矩Mµ通过车轮作用于地面的切向力--Fµ；制动器制动力Fµ是为克服制动器摩擦力矩而在轮胎周缘所需施加的切向力。它等于把汽车架离地面，啃住制动踏板后，在轮胎周缘切线方向推动车轮直至它能转动所需施加的力。制动器制动力仅却决于制动器的摩擦力矩，与制动踏板力成正比。
制动器摩擦材料：石棉、非金属：合成纤维、全金属：粉末金属。
2)地面制动力
还有一种阻力是轮胎与道路之间产生的摩擦阻力，也称为轮胎-道路附着力。
汽车制动时，使汽车从一定的速度制动到较小的车速或直至停车的外力由地面和空气提供。由于空气阻力相对较小，所以实际上外力是由地面提供的，称之为地面制动力。地面制动力越大，制动减速越大，制动距离越小。
制动时地面对车轮的切向反作用力--Fx
地面制动力Fx（Fxb）是使汽车制动而减速或停车的外力（真正给车辆提供减速度的外力），它的产生源于制动力矩Tμ（促进地面制动力Fxb产生的内力），制动器制动力矩Tμ来源于轮缸液压力推动摩擦片压紧制动盘时的摩擦力。地面制动力的大小因而取决于制动器内制动摩擦片与制动鼓（盘）间的摩擦力及轮胎与地面的摩擦力（附着力），可以通过制动踏板力来等效控制制动器制动力。
制动力决定因数：正压力/摩擦系数/摩擦面的表面积和数量/附着力/散热/地面附着系数和滑移率的原理
（2）汽车制动时的附着条件
地面制动力只能小于或等于附着力：
（1-1）
附着力-地面对轮胎切向反作用力的极限值
，附着力取决于轮胎与地面之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。
附着力正比于地面对车轮的法向反作用力Fz以及车轮与地面之间的附着系数，即
(1-2)
在地面对车轮的法向反作用力Fz一定的情况下，附着力的大小取决于附着系数。附着系数的大小与路面和轮胎的性质有关，还与车轮的滑移率有关。
1）结论推导
首先对车轮进行基本的受力分析，如下图
制动器制动力矩Tμ导致轮胎挤压变形，对地面产生一个向前的摩擦力，而地面就对车轮产生一个向后的反作用力，这个力就是地面制动力Fxb。所以可以看出，制动器制动力矩Tμ是地面制动力的来源。（驱动时的受力情况刚好相反）
当地面附着足够时，地面制动力Fxb有
附着率，即轮胎纵向力与垂直载荷的比值，随着滑移率的增大，先增大后减小，如下图（μ-s曲线）所示。一般把某路面下的最大附着率叫做路面附着系数，对应的滑移率在15%左右。
（3）地面制动力Fx、制动器制动力Fµ及附着力Fø的关系
1）汽车制动时，根据制动强度的不同，车轮的运动可简单地考虑为减速滚动和抱死拖滑动两种状态。
①地面制动力Fxb˂附着力Fø时， Fxb=Fµ(制动器力）
②地面制动力Fxb的最大值不能超过附着力Fø，Fxb≤Fø
车轮作减速滚动：Fxb=Fu≤Fø=Fzø
③地面制动力Fxb的>（超过）附着力Fø时，车轮抱死
车轮抱死滑拖：当制动踏板力或制动系压力上升到某一极限值时，地面制动力达到地面附着力，车轮即抱死不转动而出现拖滑现象。由于制动器摩擦力矩的增长而仍按线性继续增大。若要增大地面制动力，此时只能通过提高附着系数来实现。
2）车辆制动距离和制动减速度是由车辆制动力即地面制动力所决定的，取决于地面制动力、制动器制动力及附着力。
3）车辆的制动力取决于制动器的摩擦力（制动器制动力），还受到地面附着系数（附着力）的制约。若需增大Fx（Fxb），必须增大Fø，Fø取决于附着系数ø（µ），ø又受滑移率s的影响。如果制动器制动力小于轮胎-道路附着力，则汽车制动时会保持稳定状态，反之，如果制动器制动力大于轮胎-道路附着力，即制动器产生的制动力突破轮胎与地面摩擦力的极值（附着力）时，则汽车制动时会出现车轮抱死和滑移，因此，为了消除车轮抱死倾向，首要考虑的就是将制动轮缸内的液压力降低。
如果后轮抱死，汽车的制动稳定性变差，在很小的侧向干扰力下，汽车就会发生甩尾，甚至调头等危险现象。尤其是在某些恶劣路况下，诸如路面湿滑或有冰雪，车轮抱死将难以保证汽车的行车安全。
（4）运动状态与附着系数的关系
汽车制动过程中，胎面留在地面上的印痕从车轮滚动抱死拖滑是一个渐变的过程，即纯滚动、边滚边滑、完全拖滑。
第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致，车速V=轮速Vω
第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊，车速V>轮速Vω
第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑，车速V≥轮速Vω=0
1）车轮滑移率
描述制动过程中轮胎滑移成份的多少；
它的数值代表了车轮成份所占的比例，滑动率越大，滑动成份越多
公式：
当轮胎发出牵引力或制动力时,在轮胎与地面之间都会发生相对运动。汽车滑移率的定义是：表示制动过程中车轮滑移程度的，通俗一点来讲就是：滑移率就是来评价汽车在刹车过程中，车轮在边滑边滚，其中车轮在地上滑移的距离的占比。滑移率是在车轮运动中滑动成分所占的比例，用S表示。滑移率s的表达式为：
式中v-车速（m/s）v-车轮速度（m/s）r-车轮半径（m）ω-车轮转动角速度（rad/s）
滑移率也是指车速与车轮速度的差值与车速之比。车轮发生滑动现象。
车轮在路面上纯滚动时，车轮实际行驶速度与车轮滚动的圆周速度相等，即v=vω，制动滑移率s=0；车轮完全抱死时（即在路面上纯滑移(纯滑动）），车轮的圆周速度vω=0，车轮滑移率s=100%；车轮在路面上边滚动边滑移时，v＞vω，车轮滑移率0＜s＜100%。可见制动滑移率描述了制动过程中车轮滑移的程度，滑移率值越大，表明滑移严重。车轮滑移率越大，说明车轮运动中滑动成分所占比例越大，表明滑移严重。汽车制动时，在路面附着系数以及作用于车轮上的垂直载荷一定的情况下，车轮制动器的制动力矩越大，车轮的滑移率将越大。
目前已知的研究表明，车轮的滑移率应该控制在10%-30%范围内，才能够以最快的时间，最短的距离把车给刹停。
以上讨论的是汽车在直线路面上行驶的情形。当汽车转向或行驶在弯曲的道路上时，由于惯性等因数的作用，车轮受到侧向力的作用。此时车轮的滚动方向与汽车的行驶方向不一致，两者之间的夹角称为侧偏角。有侧偏角时的车轮滑移率定义如下：
2）纵向附着系数为øb，地面制动力与垂直载荷之比;侧向附着系数为øl，侧向力与垂直载荷之比。在B点øb取最大值øp,一般出现在s=15%~20%时。
附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因数。在制动过程中，还与轮胎在路面上的运动状态有关，即滑移率有关。
（5）制动力系数与滑移率的关系
1）制动时轮胎与路面之间的制动力系数与滑移率有着密切的关系，这种函数关系通常用滑移率-制动力系数特性曲线来描述。
2）路面对制动力系数特性曲线的影响
3）制动力系数特性曲线与车速的关系
（6）侧向力系数与滑移率、侧偏角的关系
1）侧向力系数特性曲线
由图可知，当侧偏角不超过5°时，侧向力附着系数随着侧偏角的增大近似线性地增大；当侧偏角范围达到5°~10°时，侧向力系数继续增大并达到最大值；当侧偏角再增大时，侧向力系数反而有所下降。
2）不同侧偏角时侧向力系数随滑移率变化的曲线
3）不同滑移率时侧向力系数随侧偏角变化的曲线
（7）附着系数与滑移率的关系
1）（地面与车轮的）附着系数与滑移率的关系
2）滑移率与车轮横向和纵向附着系数关系
实际制动时道路作用于车轮上的纵向附着力Føx就等于汽车的制动力。道路给予汽车转向轮的横向附着力Føy就是使汽车转向的侧向力。
车轮与地面之间的横向和纵向附着系数会随着车轮滑移率的变化而变化，如
图3-1
开始时随着滑移率的增大，纵向附着系数迅速增大，当滑移率达到约20%时，纵向附着系数达到最大值。当滑移率达到100%，即车轮完全被抱死滑移时，其附着系数称为滑动附着系数。当滑移率为0时，横向附着系数最大，随着滑移率的增大，横向附着系数逐渐减小，当滑移率达到100%时，横向附着系数接近于零。
图3-2 ABS控制范围
s<20%为制动稳定区域；
s>20%为制动非稳定区域；
将车轮滑移率s控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和效大的横向附着系数，是最理想的控制效果。
在低附着路面下，如果制动力大于路面所能提供的摩擦力时，车轮滑移率就会逐渐增加，最终抱死。这种情况下，车辆纵向制动力系数会减小，刹车距离会增大，横向制动力系数更会急剧减小，车轮会丧失稳定性，是十分危险的。
3）车轮附着系数与滑移率占比关系
4）不同路面的车轮滑移率与附着系数关系
干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系如图3-4所示。
图3-4 干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系
在比较湿滑的路面上全力制动时，制动器制动力则要超过地面最大附着力，这时如果制动器制动力不能及时减小，车轮则完全处于轮胎特性曲线的不稳定区域，车轮会很快抱死。在高速湿滑路面上制动抱死时，路面附着系数会大大小于峰值处的附着系数，这样车轮制动力大大减小。而在转弯情况下，抱死车轮会使轮胎横向力迅速减小，如图3-5所示，这样车轮的稳定性很容易丧失。
（8）制动力分配
前、后制动器制动力的分配比例，会影响制动时前后轮的抱死顺序，从而影响汽车制动时的方向稳定性和附着系数利用程度。如果前后轴可以同时抱死，就既能保证行驶稳定性，后能充分利用路面附着系数进行制动，是最理想的情况。
先认识一下I曲线：在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。如下图（具体推导过程可参考汽车理论专业书籍）。
制动距离
2）制动效能的恒定性
3）制动时汽车行驶的方向稳定性：指制动时汽车按给定路径行驶的能力。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力，则汽车将偏离原来的路径。制动过程中，有时会出现制动跑偏、侧滑或前轮失去转向能力而使汽车失去控制离开原来的行驶方向。上述三种情况是汽车制动时方向不稳定的主要现象。
制动时原期望按直线方向减速成停车的汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。原因：汽车左、右车轮，特别是左、右转向轮制动器制动力不相等。
同轴两侧车轮的制动蹄片接触情况不同；
同轴两侧车轮制动蹄、鼓间隙不一致；
同轴两侧车轮的胎压不一致或胎面磨损不均；
前轮定位参数失准；
左右轴距不等。
谈制动方向稳定性都绕不开下面这张图，路面附着系数与滑移率之间的关系。
①仅后轮抱死时受力分析示意
Fy:侧向干扰力 Gx:制动惯性力 Fy1:前轮侧向力 Fy2:后轮侧向力
前轴产生侧滑，离心力与侧滑方向相同，导致侧滑程度不断加剧，以至可能翻车，这是十分危险的运动状态。
②仅前轮抱死时受力分析示意
Fy:侧向干扰力 Gx:制动惯性力 Fy1:前轮侧向力 Fy2:后轮侧向力
后轴侧滑，由于离心力与侧滑方向相反而减小侧滑量。
前轮打滑时受力分析如下图。
③车轮抱死的危害
前轮抱死-失去转向能力；后轮抱死-统计表明，后轴侧滑是造成交通事故的主要原因；制动效能下降。
制动侧滑试验表明：
若只有前轮抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前减速行驶，汽车处于稳定状态，但汽车丧失转向能力。
若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速成超过某一数值，只要有轻微的侧向力，汽车就会发生后轴侧滑而急剧转动，甚至调头。
目前已经认识到：制动时，若后轴比前轴选抱死，就可能发生侧滑；前后轴同时抱死或后轴比前轴先抱死，就能防止后轴侧滑。
从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑。其次，尽量减少只有前轴车轮抱死，或前后轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况就是避免任何车轮抱死，以确保制动时的方向稳定性。
八 线控制动
随着高级驾驶辅助系统的逐渐普及和智能化发展，人们对制动系统提出了新的要求，一方面既希望制动系统能够实现踏板力和车轮制动力之间的解耦，保持良好的踏板感觉来实现制动能量回收的需求，又希望实现高精度、更快的制动响应速度（300ms → 90ms）的汽车四轮制动力独立调节的目的；另一方面，希望制动系统具备主动制动功能，以适应紧急制动等智能辅助驾驶系统的需求。
1.定义
线控制动，即Brake-By-Wire,在线控底盘技术中是难度最高的，但也是最关键的技术。线控制动系统掌控着自动驾驶的底盘安全性和稳定控制，只有拥有足够好的制动性能（包括响应速度快、平顺性好等），才能为我们的安全提供良好保障。
如果制动踏板仅仅连接一个制动踏板位置传感器，踏板于制动系统之间没有任何刚性连接或液压连接的，都可以视为线控制动系统，如下图。
2.组成
由于技术发展程度的局限，目前出现的线控制动系统是电子制动系统，它主要包括电子液压制动(electronic hydraulic brake，EHB)和电子机械制动(electronic mechanical brake，EMB)两种类型。
（1）典型的EHB系统由制动踏板传感器、电子控制单元（ECU）、执行器机构（液压泵、备用阀和制动器）等组成，如下图。
正常工作时，制动踏板与制动器之间的液压连接断开，备用阀处于关闭状态。制动踏板配有踏板感觉模拟器和电子传感器，ECU可以通过传感器信号判断驾驶员的制动意图，并通过电机驱动液压泵进行制动。电子系统发生故障时，备用阀打开，EHB系统变为传统的液压系统。
EHB从结构上分：
整体式：总泵踏板单元、主动增压模块、压力调节模块集成在一个部件内
分体式：总泵踏板单元和主动增压模块集成在一个模块中，压力调节作为另一个单独模块。
（2）在EMB系统中，所有的液压装置，包括主缸、液压管路、助力装置等均被电子机械系统替代，液压盘和鼓式制动器的调节器也被电机驱动装置取代，是名副其实的线控制动系统。EMB系统的组成如下。
EMB系统的ECU通过制动踏板传感器信号以及车速等车辆状态信号，驱动和控制执行机构的电机来产生所需的制动力。
（3）EHCB系统
是目前已知的最接近量产的EHB和EMB混合产品，由于EMB制动力不足，因此该制动系统前轮采用EHB，后轮采用EMB。
3.原理
线控制动系统将原有的制动踏板用一个模拟发生器，用来接收驾驶员的制动意图，产生、传递制动信号给控制和执行机构，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员，原理图如下图。
传统液压制动系统实现车辆制动功能是直接通过液压装置来传递和实施的，而线控制动系统则是利用物理信号传递制动信息，使用电子控制单元控制机电一体化装置来实施制动。线控制动简单理解是电开关版的蝶式刹车，不需要再经过油压转换，直接让电控单元驱动活塞，卡钳夹紧制动片以达到刹车制动效果，从而直接实现“电”信号对制动系统更直接的管理。
EHB原理：电机液一体化，电机取代真空助力器
踏板信号以及车辆信号首先传导到 ECU，决策后再向4个车轮制动模块发出制动指令。车轮制动模块上的电机驱动制动摩擦材料块，然后实现摩擦制动。每一个车轮都有一个制动模块，可以单独分别控制，每个模块的驱动电机也都有单独的电机控制器。4个模块作用下，实现制动力分配，制动稳定性控制等功能。
电子机械制动系统
自动驾驶时代的逼近推动了线控制动技术的进一步发展。线控制动是自动驾驶汽车“控制执行层”中最关键，也是技术难度最高的部分。
EHB和EMB在传力路径上有很大不同，工作原理和特性也有差别：
电子液压制动(electronic hydraulic brake，EHB)系统液压管路复杂且难以集成驻车制动，而电子机械制动(electronic mechanical brake，EMB)很难满足失效备份的需求。这两种制动系统各有优势，也都有各自的缺点。二者相比较，EMB是更优的方案，它不以制动液为工作介质，控制响应更加迅速精确，但其制动力能力依赖于较大的驱动功率，必须配备42V电源系统，更为关键的是，EMB系统不能满足现行法规对制动系统失效备份的需求。而EHB制动系统虽仍然保留了制动液，系统布置复杂，连续制动时，由于高压蓄能器压力的衰减，维持响应速度与精度能力均不及EMB，但它基于传统液压制动系统，易于实现失效备份。电子机械制动系统（EMB）因结构简单、制动效果好、易于与其他电控功能集成在一起，逐渐成为汽车制动系统的研究热点。前轴采用EHB系统，后轴采用EMB系统，将两种制动系统结合应用可有效发挥两种制动系统的优势。前轮采用EHB系统可实现前轮单轮制动力调节，同时靠装于前轴的EHB实现制动失效备份以满足现行法规要求；后轮采用EMB可缩减制动管路的长度，消除压力控制过程中由于管路过长带来的不确定性，同时能够方便地实现电子驻车制动(electrical park brake，EPB)。
电子液压制动系统EHB是从传统液压制动系统进化而来，具有冗余系统，安全性在用用户的可接受性方面更具优势，且此类产品成熟度高，兼具液压制动系统高制动增益系数和线控制动的优点，得到国外汽车零部件生产厂商的重视。目前各大供应商都在推行其开发的产品，如博世的iBooster、大陆的MK C1、采埃孚的IBC和日本日立公司推出的e-ACT等。这类制动系统具备变助力比功能，能提供较好的驾驶感受、实现部分能量回收和主动制动功能。然而，该类制动系统仍然无法实现踏板力与车辆制动力之间的解耦及单轮制动力调节，要实现上述功能，需要额外添加器件，增加系统的复杂度。
从本质而言，电子液压制动系统（electronic hydraulic brake，EHB）并不是真正意义上的线控制动系统。虽然EHB能完全独立于制动踏板而进行制动，但是其物理线路没有延伸到车轮制动器，电子液压制动系统仍需要制动液将制动能量从蓄能器传递到制动轮缸，仍然包含复杂的制动液传输管路，使得EHB并不完全具备线控制动系统产品的优点。但是就目前而言，这种结构相比于其他线控制动系统具有一定的优势，因为原有的液压制动系统结构得以保留，可以使用人力在供能装置失效的情况下作为备用制动选项。备用系统增加了制动系统的安全性，使车辆在线控制系统失效时还可以进行制动，但是由于备用系统EHB系统也因此被视为BBW系统的先期产品。
3.线控制动系统的特点
汽车线控制动系统具有以下优点：
（1）线控制动系统的制动踏板与制动执行机构解耦，可以降低部件的复杂性，减少液压与机械控制装置，减少杠杆、轴承等金属连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本。
（2）线控制动系统具有精确的制动力调节能力，是电动车汽车摩擦与回馈耦合制动系统的理想选择。
（3）基于线控制动系统，不仅可以实现更高品质的ABS/ESC/EPB等高级安全功能控制，而且可以满足先进汽车智能系统对自适应巡航、自动紧急制动、自动泊车、自动驾驶等的要求。
电子液压制动系统EHB有许多优势，一是电子液压助力器无发动机提供真空助力，体积更小、重量更轻，EHB内部没有运行真空助力器所需要的真空生成装置（真空助力器），结构更简单紧凑，发动机舱内的可用空间将增加；二是电动液压助力器，它的一切均为电气控制，能够实现制动器的电动驱动，EHB电动驱动，响应也更加迅速，与标准的真空助力系统相比，反应速度更快，产生的摩擦力也更大，提供的性能更为稳定，EHB 在紧急情况下的制动力更强，并且产生的制动速度也更快，并可在应对道路紧急情况时缩短响应时间，提升驾驶员与乘客的安全保障；三十方便实现四轮制动分别控制，容易集成ABS (Anti-lock Braking System), TCS (Traction Control System) 以及 ESC (Electric Stability Control)等辅助功能，兼容性强。EHB 系统仍保留了传统的液压管路部分，是电子和液压相结合的产物。因此 EHB 在高级驾驶辅助系统方面也有优势，并且踏板解耦，能够主动制动以及能量回收，使电动汽车EV在制动能量回收（即将制动系统的能量带回电池）方面具有显著优势。由于EHB以液压为制动能量源，液压的产生和电控化相对来说比较困难，不容易做到和其他电控系统的整合；而且液压系统的质量对轻量化不利。未来可能成为主流的线控制动系统将是EMB，但EMB技术在汽车上的应用并不成熟，短期内难以量产。
电子机械制动 EMB 系统结构显得更简洁了，取消了制动系统的液压备份部分，踏板信号与执行器之间完全靠电子信号传输，与 ABS、TCS、ESC 等模块配合实现车辆底盘的集成控制， 是真正的线控制动系统。EMB 结构精简，能够降低整车质量，易于维护，便于安装调试；完全解耦，制动响应更加迅速；便于底盘域控制及智能驾驶技术发展。在减轻整车重量、提高汽车燃油经济性和整车装配等方面有很多优越性。EMB具有以下优点：
（1）执行机构和制动踏板之间无机械或液压连接，缩短了制动器的作用时间，作用时间在100ms以内，有效减少制动距离。
（2）不需要助力器，减少空间，布置灵活。
（3）没有液压系统，系统质量轻且环保。
（4）在ABS模式下无回弹振动，可以消除噪声。
（5）便于集成电子驻车制动、防抱死制动、制动力分配等附件功能。
EMB使用本身工作环境恶劣、电子元器件易受干扰，系统工作的安全性和可靠性还有待提高；EMB要求助力电机的性能优越、反应迅速、体积小巧，在电机设计上难度很大，成本很高。EMB具有以下缺点：
（1）无液压备用制动系统，对可靠性要求极高，包括稳定的电源系统、更高的总线通信容错能力和电子电路的抗干扰能力。
（2）制动力不足。因轮毂处布置体积决定制动电机不可能太大，需要开发配备较高电压（42V)的系统提高电机功率。
（3）工作环境恶劣，特别是高温。因部件振动高，且制动温度达几百摄氏度，制约了现有EMB零件的设计。
由于缺乏足够的技术支持，目前市场上并没有批量装车的EMB产品。
4 线控制动主要研究内容
当前，线控制动系统的研究主要集中在 3 个方面：踏板模拟、主动制动和制动能量回收。
（1）踏板模拟
BBW系统取消了踏板和主缸之间的机械连接，踏板力需要用通过模拟器或算法模拟的方式提供给驾驶员，踏板力模拟的好坏决定了 BBW系统品质的优劣。目前主要的研究集中在实验方法，一般是通过对大量的实验数据进行分析归纳，得到踏板力与踏板行程和车辆状态之间的关系，通过弹簧或作动器对踏板力进行模拟。
（2）主动制动
上层策略根据当前车辆状态和驾驶员操作，向 BBW系统发出制动请求，BBW系统则需要准确、快速地响应这个请求。主动制动旨在提高车辆的稳定性和安全性，高级驾驶辅助系统(ADAS)、紧急制动系统 (AEB)及自动驾驶等都使用到了这一功能。目前，所有关于主动制动的研究基本分为基于经验设计的方法和基于动力学模型计算的方法。几乎所有常见的控制算法都可以其中找到应用，如PID算法、最优控制、鲁棒控制、滑模控制、模糊控制、神经网络控制、模型预测控制。
（3）制动能量回收
制动能量回收系统的中协调分配电制动力矩和制动力矩是关键技术之一， 控制策略的研究基本围绕这一点展开。
5 线控制动系统的产品和应用
（1）德国博世iBooster
德国博世公司于2013年正式推出线控制动产品iBooster，是典型的直接型EHB,目前大众所有新能源车均使用iBoosters，如下图所示。
上图a是第一代产品，完成度不高，在国内没有使用；上图b是第2代产品，从二级蜗轮蜗杆改用一级齿轮丝杠减速，体积大幅度缩小，线控精度有所提高，第2代iBooster有四个系列产品，助力大小从4.5kN到8kN之间，8kN可以用在9座小型客车上。
iBooster结构特点
机电制动助力器
不依赖真空：使用电机，可以独立形成压力，无需制动踏板
与ESP HEV结合使用时，可实现最大0.3g的减速值的完全能量回收
可为电动车最多增加20%的续航
与典型的ESP系统相比，制动压力快三倍
满足未来的NCAP要求
通过改变踏板特性提供不同的制动模式：运动，舒适
2-box结构
重量为4-5㎏；空间为8”+9”真空助力器
ibooster基本功能：
机电制动助力（类似于真空助力器）
在电动或混动车参与制动能量回收
在电器失效时能够提供无助力制动
能够主动制动以实现增值功能
本田在传统燃油车上配备了第2代iBooster，由于能量回收时电流突然增大，iBooster容易出现断电保护，这是ESP介入，但会给人短暂的刹车失灵的感觉。
iBooster电控单元总体方案：
iBooster软件框架图
iBooster的工作原理如下图，
它采用齿轮-梯形丝杠减速增扭机构，将电机的转动转化为转动总泵活塞的平动，建立制动压力。制动踏板推杆与执行机构总泵活塞推杆之间通过间隙的方式进行一定程度的解耦。
藕合踏板的好处：ABS路感，制动系统衰退被驾驶员感知，比解耦系统用电少，特别式紧急制动时。
iBooster通常与ESP配套使用，ESP在iBooster失效时顶上。不过因为ESP也是一套电液压系统，也有可能失效，且ESP在设计之初只是为自动紧急制动（AEB)类紧急制动场景设计，不能做常规制动。所以博世在第2代iBooster推出后，着手正对L3和L4级自动驾驶设计了一套线控制动系统，如下图。
智能集成制动（Intergrated Power Brake,IPB）是iBooster和ESP合二为一，体积大大缩小，质量也降低不少，最重要的是相对iBooster成本大大降低。
典型带有E-Booster的EHB系统如下图所示。踏板位移和踏板力经电子传感器传导给电子 ECU，然后经过不同的助力形式，如电动液压泵高压蓄能器或者直流电机等推动建立起液压，液压再分配给四个制动轮缸。
工作过程为：
1)驾驶员踩下制动踏板，输入机械力;
2)E-Booster通过电机和泵对驾驶员的输入进行助力(boost);
3)制动主缸将驾驶员的输入力和E-Booster的助力转化成制动系统液压;
4)主缸液压通过制动硬管和软管传递至每一个车轮的制动卡钳轮缸;
5)液压推动轮缸的活塞，产生压力，将摩擦片压紧到旋转的制动盘上;
6)摩擦片在垂直压力的作用下，产生摩擦力和制动力矩，对整车进行制动。
典型带有E-Booster的EHB
应用博世公司线控制动系统产品的车型主要有特斯拉全系、大众全部新能源车、保时捷918、凯迪拉克CT6、雪弗兰的Bolt和Volt、本田CR-V、法拉第未来FF91、荣威Ei5、比亚迪e6、蔚来ES8等。
（2）大陆的MKC1
1-box结构，简化的2-box结构
（3）意大利布雷博线控系统
意大利著名的高性能制动系统及部件厂商布雷博（Brembo）表示，未来10年内，线控制动（Brake-By-Wire）系统将会进一步普及，并且这将称为未来智能车不可或缺的一部分。布雷博的线控制动系统如下图。
相比液压制动系统，线控制动不仅可以降低重量，响应也更加敏捷，还能根据驾驶模式灵活调整制动踏板的感觉以及响应速度，有效解决电动汽车再生制动和摩擦间的切换问题。由布雷博研发的线控制动系统响应时间是90ms，比传动的液压制动系统整整快了210ms。
说起布雷博（Brembo），绝大多数车迷都会联想到F1赛车上那无比强悍且精巧的制动系统，但是面对更加高效，互联，智能车辆的需求，制动系统在这个全新领域如何发挥作用，布雷博有着自己的思考。
BRAKE-BY-WIRE线控制动解决方案
线控制动系统在当下已经不是什么新鲜名词，博世的iBooster，大陆的MK1（IPS）等等，都已经在这个领域有所建树，那么布雷博能打出什么不一样的牌么？还真有，那就是布雷博在上海车展上公布的BRAKE-BY-WIRE线控制动解决方案。
传统的（目前绝大多数汽车）制动系统都是由真空助力器帮助驾驶员以更轻松的方式控制制动，而iBooster等系统用电机取代了真空助力器，让制动助力不再真空环境，可以根据工程师的意愿实现不同的制动特性，以及体积更小、重量更轻等特性。而布雷博BRAKE-BY-WIRE线控制动解决方案的最大的独特之处在于其创新的“分布式”架构。它直接取消了制动总泵，并在每个车轮上都设置有单独的电动制动执行器，这样一来，每个车轮都是一套相对“独立”的制动系统，不再需要总泵的“助力”支持。布雷博BRAKE-BY-WIRE线控制动解决方案的硬件系统由以下几个方面构成：两套制动控制单元(BCU),分别控制前后电动执行器且互为备份；四个电动执行器，负责为制动器提供制动压力，其中前轮由执行器是将电子信号转为液压压力推动制动器，而后轮执行器则是直接推动制动器（EMB)而驾驶员踩动的制动踏板按照布雷博的说法，实际是一套制动踏板模拟器。
现场展示的BRAKE-BY-WIRE线控制动解决方案。
制动控制单元（BCU）是整套系统的大脑，负责收集、处理所有的制动信号。
每一个车轮都有独立的执行电机，负责为制动卡钳提供制动力。
后制动卡钳驻车与行车制动器集成为一体。
（4）采埃孚的IBC
1-box结构，简化的2-box结构
（5）万都的IDB
集成式电动制动器
直接通过电机产生制动压力
驱动压力活塞
2018年7月起开始供应给韩国OEM
与分别在2010和2013年开发的AHB（Active Hydraulic Boost）的gen.1和gen.3相比，轻了4㎏和3㎏
包括ESC的所有功能
1-box结构，简化的2-box结构
（3）线控制动系统应用
6 线控制动国产替代
EHB系统目前已实现应用，如2003年BOSCH首次推出了装在E-Class 4matic型车上的四轮驱动 SBC，韩国 Mando公司，Continental Teves公司，TRW公司等都在EHB系统的开发中取得进展，并向通用、福特、戴姆勒-克莱斯勒公司等汽车厂家供货。国内外企业与高校均研发EMB原理样机，如博世、阿基波罗、汉阳大学等，但还不具备进入市场的条件。而EHB制动系统虽仍然保留了制动液，系统布置复杂，连续制动时，由于高压蓄能器压力的衰减，维持响应速度与精度能力均不及EMB，但它基于传统液压制动系统，易于实现失效备份，目前已实现应用，如2003年BOSCH首次推出了装在E-Class 4matic型车上的四轮驱动 SBC，韩国 Mando公司，Continental Teves公司，TRW公司等都在EHB系统的开发中取得进展，并向通用、福特、戴姆勒-克莱斯勒公司等汽车厂家供货。
目前 EHB 有着不同的实现形式，按照是否集成ESC、ABS 等功能的一体化形式，分为 One-Box 形式和 Two-Box 形式。One-Box 为EHB集成了ABS/ESP，只有一个ECU。而Two-Box需要协调EHB ECU和ESP ECU的关系。同时，EHB在新能源汽车的渗透率更高且增速更快，国产One-Box方案在价格上较主流Two-Box方案具有明显优势，具备先发优势的自主供应商有望实现国产替代。
九 国内制动市场格局
1 前言
在制动系统领域，依旧是博世、大陆、采埃孚等几家外资公司的天下，这些公司掌握着制动系统开发的关键技术。尽管很多产品都在国内生产，然而技术却牢牢掌握在外国人手中。
2 国内制动系统竞争格局
十 智能制动系统的发展趋势
目前的车辆系统越来越倾向于在发生事故时减少对驾驶员的依赖。因此，智能制动系统受到了越来越多关注，以便在即将到来的自动驾驶中进一步提高安全性。OEM和供应商也开始开发制动辅助、紧急制动和其它类似功能电子设备。这些制动系统可监控车辆周围环境，避免或减轻碰撞带来的损失。这种系统的复杂性包括从检测行驶中的车辆到检测行人，当然还包括再生制动。
1.电动化与电子化的驱动
目前，电动化和自动驾驶正同时影响着制动系统。电动车广泛出现再生制动系统，再生制动可以是串联的，能量通过集成控制系统传递至电机和电池；也可以是并联的，无需集成控制即可完成，但无法调节添加到机械制动力上的再生力，而串联则可以调节。随着电子技术的发展，OEM可以利用更先进的电子控制技术提出电子制动解决方案，无论是为了提高制动安全性，如自动紧急自动系统AEB；还是为了车辆高度行驶准确性，如自动驾驶技术，它无疑需要更加智能的制动系统，更高的电子化程度进一步支持着它们；与信息娱乐系统或动力总成系统相比，由于制动系统的关键特性和对安全法规严重依赖，制动系统的开发速度较慢，随着电子技术的发展，它也有加速发展的趋势。电动车与自动驾驶技术的发展成为了制动系统发展的主要推动力。
2.新型制动技术的涌现
由于电动车对于能效的需求较高，宝马首先在电动车上采用了再生制动技术，然后奥迪、雪佛兰、现代、日产、特斯拉和丰田也都纷纷采用了这项技术。无人驾驶系统对制动系统也有着特殊的需求，比如：减少安装体积和重量、高压动力和NVH、增加的冗余要求。
集成式电动驻车制动（EPB）系统已经成为自动驾驶制动系统最大的需求，它可以为车辆提供更高的安全性和设计自由度。
几家主要的供应商，例如采埃孚和大陆已经推出了他们的集成式EPB系统。大陆的EPB-Ci系统包括直接安装在后桥卡钳上或集成在ESP中的控制器和功率级的机电执行器。EPB在不到一秒钟的时间内可输出最大20kN的夹紧力。
未来，可能会有越来越多的电动车会采用更先进的电动液压制动系统，包括万都的IDB（Integrated Dynamic Brake）、博世的iBooster、大陆MKC1和采埃孚的IBC。
丰田Prius在过去十年甚至更长时间里一直在追求先进的电动液压制动系统，沃尔沃也宣布在2020款混合动力版XC90上采用该技术。另一方面，宝马还为8系Coupe和敞篷版（燃油版）引入了电动制动系统，并计划在M8中也采用该系统。M8的“舒适”和“运动”模式会改变制动踏板上的压力。
显然，具有电机（包括EV/HEV/FCV）的车辆需要电动液压系统来增加能量回收量。另一方面，未来的自动驾驶领域也在尝试着不同的系统。例如，Brembo开发的新型混合动力系统具有电动液压前部和电动机械后部制动。
甚至更进一步，OEM和供应商们还一直声称要即将采用更彻底的线控制动。
作为未来汽车行驶安全的重要保障，智能制动系统时代的到来是不可避免的。不过，要强调的是，对智能制动系统的研究，国内企业与国际跨国企业存在着巨大的差距，如果按照目前这种趋势发展下去，差距将进一步拉大。对国内相关汽车电子企业来说，任重而道远。