液壓制動的終結-電子制動(EMB)技術發展簡介

2021-01-09 電子產品世界

液壓制動的終結－電子制動（EMB）技術發展簡介

隨著消費者對車輛安全性日益提高的重視，車輛制動系統也歷經了數次變遷和改進。從最初的皮革摩擦制動，到後來出現鼓式、盤式制動器，再到後來出現機械式ABS制動系統，緊接著伴隨電子技術的發展又出現了模擬電子ABS制動系統、數字式電控ABS制動系統等等。近10年來西方發達國家又興起了對車輛線控系統（x-by-wire）的研究，線控制動系統（brake-by-wire）應運而生，由此展開了對電子機械制動器（Electromechanical Brake）的研究，簡單的來說電子機械制動器就是把原來由液壓或者壓縮空氣驅動的部分改為由電動機來驅動，藉以提高響應速度、增加制動效能等，同時也大大簡化了結構、降低了裝配和維護的難度。

由於人們對制動性能要求的不斷提高，傳統的液壓或者空氣制動系統在加人了大量的電子控制系統如ABS、TCS、ESP等後，結構和管路布置越發複雜，液壓（空氣）迴路洩露的隱患也加大，同時裝配和維修的難度也隨之提高。因此結構相對簡單、功能集成可靠的電子機械制動系統越來越受到青睞，可以預見EMB將最終取代傳統的液壓（空氣）制動器，成為未來車輛的發展方向。

1 brake-by-wire的發展簡介

brake-by-wire是指一系列智能制動控制系統的集成，它提供諸如ABS,車輛穩定性控制、助力制動、牽引力控制等等現有制動系統的功能，並通過車載有線網絡把各個系統有機的結合成一個完整的功能體系。原有的制動踏板採用了一個模擬發生器替代，用以接受駕駛員的制動意圖，產生、傳遞制動信號給控制和執行機構，並根據一定的算法模擬反饋給駕駛員。顯而易見，它需要非常安全可靠的結構，用以正常的工作。其工作原理如圖1所示：

由於技術發展程度的局限，目前出現了兩種形式的brake-by-wire系統：

1.1 EHB的簡介

EHB（Electro-Hydraulic Brake）即線控液壓制動器，是在傳統的液壓制動器基礎上發展而來的。EHB用一個綜合的制動模塊來取代傳統制動器中的壓力調節器和ABS模塊等，這個綜合制動模塊就包含了電機、泵、蓄電池等等部件，它可以產生並儲存制動壓力，並可分別對4個輪胎的制動力矩進行單獨調節。比傳統的液壓制動器，EHB有了顯著的進步，其結構緊湊、改善了制動效能、控制方便可靠制動噪聲顯著減小、不需要真空裝置、有效減輕了制動踏板的打腳、提供了更好的踏板感覺。由於模塊化程度的提高，在車輛設計過程中又提高了設計的靈活性、減少了制動系統的零部件數量、節省了車內製動系統的布置、空間。可見相比傳統的液壓制動器，EHB有了很大的改善。但是EHB還是有其局限性，那就是整個系統仍然需要液壓部件，其基本的還是離不開制動液。

EHB的出現主要是為以後研究和生產EMB打下基礎、並積累大量的生產經驗。早在1993年FORD公司就有一款電動汽車採用了EHB，後來通用公司在其一款轎車上也採用了EHB制動系統。可見國外的大汽車公司早就開始了對brake-by-wire制動系統的研究。如下圖所示是DELPHI公司研發的一款EHB的結構示意圖：

1.2 EMB的簡介

如果把EHB稱為「溼」式brake-by-wire制動系統的話，那麼EMB就是「幹」式brake-by-wire制動系統。EMB是Electromechanical Brake的英文簡稱，它和EHB以及HB的最大區別就在於它不再需要制動液和液壓部件，制動力矩完全是通過安裝在4個輪胎上的由電機驅動的執行機構產生。因此相應的取消了制動主缸、液壓管路等等，可以大大簡化制動系統的結構、便於布置、裝配和維修，更為顯著的是隨著制動液的取消，對於環境的汙染大大降低了。

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