幾種基于真空助力的液壓制動系統(tǒng)

　　基于再生制動系統(tǒng)提出的技術(shù)要求，各大汽車廠商和零部件企業(yè)紛紛推出了適用于不同類型電驅(qū)動汽車的具有制動能量回收功能的液壓制動系統(tǒng)方案。接下來我們談一談目前業(yè)內(nèi)幾種典型方案。

　　1.基于真空助力的液壓制動系統(tǒng)

　　“真空助力器+真空泵”方案

　　該方案主要是在原有真空助力液壓制動系統(tǒng)中增加EVP（Electronics Vacum Pump，電子真空泵）、PTS（Pedal Travel Sensor，踏板行程傳感器）和氣壓傳感器。

　　EVP的作用是為真空助力器提供動力源，因為電驅(qū)動乘用車沒有傳統(tǒng)的發(fā)動機，無法為真空助力器提供真空度，真空助力器無真空下無法提供制動助力。該系統(tǒng)通常還會帶一個真空罐，用于存儲一定容積的真空，使系統(tǒng)的真空度更穩(wěn)定，同時降低EVP的啟動頻次，增長EVP使用壽命。PTS主要是為了給電機控制器提供制動信號，有效利用制動空行程進行能量回收，提高能量回收率。

　　該系統(tǒng)的有優(yōu)點是原制動系統(tǒng)的零部件大都可以沿用，實施方便，技術(shù)成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定，造價較低。缺點主要是電機回饋制動力直接疊加在原有摩擦制動力之上，不調(diào)節(jié)原有摩擦制動力，能量回收率低，制動舒適性差。制動舒適性差不僅是表現(xiàn)在電機回饋制動和摩擦制動的耦合與切換產(chǎn)生的沖擊、平順性差，還表現(xiàn)在高原地區(qū)，由于氣壓低，EVP無法提供和在平原地區(qū)一樣高的真空度，真空助力器的助力差，踏板力會變大。

　　2.基于ESP/ESC的液壓制動系統(tǒng)

　　Bosch ESPhev方案

　　以Bosch公司的ESPhev為例，該系統(tǒng)無需真空助力器和EVP，主要基于原有的ESP技術(shù)，ESP除了標準功能外，增加了常規(guī)的制動液壓助力功能和回饋力矩協(xié)調(diào)功能。ESP根據(jù)BOU（Brake Operating Unit， 制動操作單元）里的PTS信號計算駕駛員的制動需求，再根據(jù)電機所能提供的回饋制動力大小，以及綜合車輛穩(wěn)定性，進行制動力的分配，液壓制動系統(tǒng)壓力由ESP提供。

　　該系統(tǒng)具有比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)更小的安裝尺寸，更輕的重量，能進行回饋力矩和液壓力矩的協(xié)調(diào)，能量回收率高。但是系統(tǒng)前軸解耦，制動管路為II型布置，不同于常見的X型布置，而且該方案只適用于小型車（滿載車重不超1700kg）。

　　3.基于EHB的液壓制動系統(tǒng)

　　EHB（Electronics Hydraulic Brake，電子液壓制動系統(tǒng)），主要由動力單元（電機、泵和蓄能器）、液壓單元（主缸、踏板模擬器和PTS）和電子控制單元組成，經(jīng)制動管路和控制閥與制動輪缸相連，控制制動液流入/流出制動輪缸，從而實現(xiàn)制動壓力控制。

　　Bosch HAShev方案

　　上圖為Bosch公司的HAShev系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由BOU、ACM-H（Actuation Control Module –Hydraulic，液壓助力控制模塊）和ESP組成。BOU帶有PTS，用于探測駕駛員的制動需求；BOU和制動踏板是解耦的，集成了踏板感模擬器，踏板感模擬器內(nèi)部主要是一個彈簧阻尼機構(gòu)，能靈活調(diào)節(jié)踏板感。ACM-H主要由電動液壓泵、高壓蓄能器和電子控制單元組成，它的任務(wù)主要是給液壓制動系統(tǒng)供能，同時負責(zé)回饋力矩和液壓力矩的協(xié)調(diào)控制。該系統(tǒng)的ESP和普通的ESP相比，多了主動增壓的功能，它能在ACM-H失效時主動增壓，確保制動安全，同時它和電機控制單元以及ACM-H之間也有回饋力矩、車輛穩(wěn)定因子等信號交互。

　　該系統(tǒng)踏板解耦，踏板感可以靈活設(shè)計，動態(tài)控制電機回饋力矩和液壓制動力矩的協(xié)調(diào)分配，優(yōu)先利用再生力矩，實現(xiàn)最大效能的制動能量回收；同時它具有強大的失效模式，ACM-H失效時ESP可以補償，液壓失效時，還有機械結(jié)構(gòu)保證安全。但是系統(tǒng)零部件多，構(gòu)造復(fù)雜，需要增加4根制動管，重量無優(yōu)勢，調(diào)試和維護成本高。

　　Mando AHB III方案

　　上圖為韓國Mando公司的AHB III方案，由iBAU（Integrated Brake Actuation Unit，集成制動助力單元）和PSU（Pressure Source Unit，液壓動力單元）這兩個主要部件組成。和Bosch公司的HAShev系統(tǒng)相比，Mando把電子控制單元、ESP/ESC都集成在iBAU里，零部件的數(shù)量上減少了，布置更靈活，重量更輕，輕了差不多2kg。而且iBAU直接進行輪壓控制，最大程度消除系統(tǒng)損失，增強壓力可控性。

　　4.基于新型制動助力器的液壓制動系統(tǒng)

　　基于新型制動助力器的方案

　　這種方案無真空助力器和EVP，也沒有液壓泵或蓄能器等部件，取而代之使用高性能電機，通過齒輪機構(gòu)驅(qū)動活塞直線運動，以產(chǎn)生制動主缸壓力。較之普通制動系統(tǒng)，它更輕巧，系統(tǒng)響應(yīng)更快，能夠顯著地提升建壓速度，有效地縮短制動距離，滿足新型高級駕駛輔助系統(tǒng)對制動壓力控制動態(tài)特性的更高要求。協(xié)調(diào)再生制動功能和基于ESP/ESC、EHB技術(shù)類似，同樣能實現(xiàn)高效的制動能量回收。

　　該系統(tǒng)的制動踏板也可以是解耦的，建壓過程與制動踏板之間沒有直接的聯(lián)系，踏板感覺由一個集成在執(zhí)行模塊中的彈簧/緩沖器單元來產(chǎn)生的。踏板感可根據(jù)整車要求分別調(diào)整，還可按照不同行駛情況（如緊急制動）或操作模式（如“運動”）進行單獨調(diào)整，能在無需任何附加措施的條件下，實現(xiàn)再生制動與舒適性的完美統(tǒng)一。

　　這種方案目前已被成功應(yīng)用在日產(chǎn)Leaf、特斯拉Model S和阿爾法羅密歐Giulia等車型上。

　　德國大陸集團的MK C1 （集成了ESC）

　　Bosch的ibooster （沒有集成ESP/ESC）

　　相比傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)產(chǎn)品，目前EHB或新型制動助力器等產(chǎn)品的開發(fā)成本還比較高，但是隨著技術(shù)的不斷進步，這些開發(fā)成本一定會不斷降低。我們相信制動系統(tǒng)會逐漸向著輕量化、模塊化和智能化的EHB或新型制動助力器方向發(fā)展。目前國外主要制動系統(tǒng)零部件供應(yīng)商（如Bosch、TRW、大陸、愛德克斯、日立、萬都等）分分推出自己的EHB或新型制動助力器產(chǎn)品，而我們國內(nèi)的供應(yīng)商由于在傳統(tǒng)底盤電控系統(tǒng)ESP/ESC/EHB、電磁閥等關(guān)鍵零部件的開發(fā)與制造方面存在短板，EHB或新型制動助力器產(chǎn)品的研發(fā)與國外尚有差距。但是國內(nèi)這方面研發(fā)也取得了一些進展，如電子液壓助力器、電子真空助力器等都已經(jīng)有成形的產(chǎn)品了，而且很多國內(nèi)供應(yīng)商都在和一些高校合作，通過產(chǎn)學(xué)研合作，取得了不錯的進展。隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)化進程的逐步推進，相信國內(nèi)供應(yīng)商也能開發(fā)出滿足整車需求的EHB或新型制動助力器等產(chǎn)品，形成與國外同類水平相抗衡的能力。