自动驾驶的“生命线”：线控制动如何为安全保驾护航？
2025-09-05 14:57
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。
线控制动发展历程
乘用车的线控系统自威廉·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：
● 采用人力的纯机械制动和液压制动系统；
● 兼用人力和发动机动力作为制动力源的伺服制动系统；
● 发动机提供所有制动力源的动力制动系统；
● 以ABS、TCS、ESC等为代表的成熟的电液制动系统；
● 以电子驻车制动系统 (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。
电子驻车制动系统(EPB)
● 驾驶员拉起EPB开关;
● 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;
● Spindle推动活塞，产生压力，将摩擦片压紧到制动盘上;
● 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。
电控液压制动系统(EHB)
EHB 没有了真空助力器，结构更简单紧凑；电动驱动，响应也更加迅速；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；踏板解耦，能够主动制动以及能量回收。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。
典型带有E-Booster的EHB系统如图所示。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：
●驾驶员踩下制动踏板，输入机械力；
●E-Booster通过电机和泵对驾驶员的输入进行助力(boost)；
●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；
●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；
●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；
●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。
电子机械制动系统 (EMB)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
线控制动系统应用
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。
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