3汽车电控技术分析


电控制动系统的研究已经有近20年的时间，此系统具有制动力矩大、反应迅速以及具有更多辅助功能等特点，目前一些高档轿车和采用混合动力系统的车辆上已经使用了此系统。相对于电控制动系统，电-液混合制动系统较早地得到了推广。

电-液混合制动系统

电-液混合制动系统在制动总泵和制动钳之间保留了液压管路，这些管路作为电控制动系统的备份，当电控制动系统出现故障时，备份系统能够进行传统的液压制动。从真正意义上来讲，电-液混合制动系统虽然提供了电控制动系统的几乎所有功能，但如果系统控制单元停止工作，整个制动系统仍然能够工作，因此这个系统称为电-液辅助制动系统更合适。在2002年，奔驰E级车上已经使用了电-液混合制动系统。

电控制动系统

真正的电控制动系统完全使用电能进行驱动，没有额外的机械液压式制动系统作为后备制动系统。

（1）电控制动系统的组成（图1）


图1 电控制动系统

①容错供电系统：工作标准电压为14 V或42 V，该系统由智能能源分配模块控制，监测车辆电气系统和蓄电池的工作状况。在主电源失效的情况下，它将自动切换到备用电源供电，以保证制动的有效。

②制动踏板模拟器：连接在制动踏板后端，代替传统的制动总泵和真空助力器。踩下制动踏板时，模拟器提供一个可调阻尼负载，可以使驾驶者拥有与液压制动系统相同的制动感觉。

③双通道数据通讯总线：总线基于高带宽的CAN总线或FlexRay总线技术，提供可靠和高速的数据传输，以满足各控制单元之间的数据交换需要。

④前、后电子机械制动钳：前制动钳通常采用固定卡钳式双浮动制动盘，后制动钳通常采用固定卡钳式单固定盘。

⑤制动系统控制单元：此控制单元有3种基本功能。

a.控制高等级执行器的复杂制动功能，例如控制ESP牵引力控制系统和ABS系统，并给驾驶者提供电子驻车制动和坡路起步辅助等附加功能。

b.网关功能，它能作为CAN总线等其他类型总线的系统接口。

c.通过编码实现系统功能的开启或关闭。

（2）电控制动系统的发展历程

①1994年，由德尔福开发的电子制动系统应用在通用公司的EV1车上，这是全球第一例批量生产的电子制动系统的实际应用。这个系统是由电-液机构控制前车轮，而由单纯的电控来制动后车轮，电子制动钳采用42 V的电压输入。

②2002年，第二代装配尺寸非常小的铝制制动钳出现，电子制动钳（图2）采用内电机滚珠丝杠结构，质量大大减轻，性能得到了优化。


图2 电子制动钳

③从2004年起，第三代制动器出现，它包括42 V和14 V两种电源。当时，要采用可控的电流产生足够的制动力矩仍需42 V电压，但是除了混合动力车，42 V电压的系统不被大多数整车制造商所接受。不久，最大扭矩制动系统（MTB）出现，此系统使用双制动盘（图3）代替了常见的单制动盘，制动钳被固定而摩擦盘在夹紧力作用下在一个特殊的轮毂上滑动。同样的制动力能产生比单碟制动高两倍的制动力矩，也意味着要产生同样的制动力矩只需要单碟制动时的一半电流，因此可以由14 V电压的系统产生。


图3 双制动盘（MTB）

④目前，电控制动系统的研发进入了第四代。整体系统基于一套柔性电气架构，适用于前轮驱动、后轮驱动以及四轮驱动的众多车型。

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