根據(jù)制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，線控制動(dòng)系統(tǒng)（Brake-By-Wire）可以分為液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)（Electro-Hydraulic Brake, EHB）和機(jī)械式線控制動(dòng)系統(tǒng)（Electro-Mechanical Brake, EMB）。其中，EHB 以傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用電子器件替代了部分機(jī)械部件的功能，使用制動(dòng)液作為動(dòng)力傳遞媒介，同時(shí)具備液壓備份制動(dòng)系統(tǒng)，是目前的主流技術(shù)方案。而EHB根據(jù)集成度的高低，EHB 可以分為Two-box 和One-box 兩種技術(shù)方案。隨著新能源汽車市場(chǎng)的擴(kuò)張，“eBooster+ ESC”組合成為了目前市場(chǎng)上最主流的Two-box方案。該方案除了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的制動(dòng)助力功能和穩(wěn)定性控制功能外，還能在實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收的同時(shí)協(xié)調(diào)配合，保證在電制動(dòng)和液壓制動(dòng)的切換中實(shí)現(xiàn)駕駛員的踏板感一致。另一方面，線控制動(dòng)也是支撐汽車走向更高級(jí)別自動(dòng)駕駛的制動(dòng)系統(tǒng)的必經(jīng)之路。隨著高階輔助駕駛系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（包括自主泊車）的普及，“eBooster+ ESC”作為當(dāng)前市場(chǎng)上主流的制動(dòng)冗余解決方案，有了更大的發(fā)揮舞臺(tái)。

1.自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求

自動(dòng)駕駛汽車的核心是冗余設(shè)計(jì)，這是業(yè)界達(dá)成的共識(shí)。在SAE J3016對(duì)汽車自動(dòng)駕駛分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上可以進(jìn)行進(jìn)一步歸類：

輔助駕駛汽車（包含Level1 / Level2）
自動(dòng)駕駛汽車（包含Level3 / Level4 / Level5）

SAE J3016對(duì)汽車自動(dòng)駕駛分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 輔助駕駛汽車和自動(dòng)駕駛汽車最大的區(qū)別在于系統(tǒng)故障導(dǎo)致事故的責(zé)任方的不同：

對(duì)于輔助駕駛，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障以后，只要正確向駕駛員報(bào)告了故障，接下來(lái)能否脫險(xiǎn)全看駕駛員的水平，出了事故責(zé)任方在駕駛員，汽車廠家是沒有責(zé)任的。

對(duì)于自動(dòng)駕駛，系統(tǒng)在出現(xiàn)故障之后，需要系統(tǒng)來(lái)自己操作避免事故（自動(dòng)駕駛等級(jí)越高，駕駛員可以越晚介入接管甚至是完全不用接管），出了事故是汽車廠家的責(zé)任而不是駕駛員的責(zé)任。

基于此，自動(dòng)駕駛汽車需要通過冗余設(shè)計(jì)才能在解放駕駛員的同時(shí)保證出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能夠接管直至進(jìn)入安全狀態(tài)，以避免造成人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)。目前業(yè)界普遍達(dá)成一致的是支持高速自動(dòng)駕駛(HAD, Highly Automated Driving)的汽車至少需要以下冗余，才能保證車輛在出現(xiàn)單一故障后系統(tǒng)能夠及時(shí)進(jìn)入合理的安全狀態(tài)。

冗余系統(tǒng)要素	原因
供電系統(tǒng)冗余	當(dāng)單一鏈路出現(xiàn)信號(hào)中斷，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫安全銜接
通訊冗余	主電源失效后，備份電源能夠支撐ECU完成安全降級(jí)動(dòng)作
感知冗余	多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以保證車輛行駛構(gòu)成中精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)物體及行人的識(shí)別，從而支持車輛時(shí)刻做出正確的控制行為
上層決策系統(tǒng)冗余	兩個(gè)大腦互相監(jiān)督、互為備份，主大腦故障發(fā)生時(shí)，備份大腦及時(shí)接管
制動(dòng)冗余	主制動(dòng)系統(tǒng)失效后，備份系統(tǒng)依然提供一定的制動(dòng)能力來(lái)維持制動(dòng)控制及制動(dòng)穩(wěn)定性控制
轉(zhuǎn)向冗余	如果故障發(fā)生后的安全狀態(tài)定義為繼續(xù)運(yùn)行而不是剎停，那么當(dāng)一路轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障后，備份系統(tǒng)需要能夠支持車輛完成接下來(lái)的運(yùn)行場(chǎng)景中的轉(zhuǎn)彎工況

其中無(wú)論安全狀態(tài)定義為“停在當(dāng)前車道”或“停在應(yīng)急車道”，制動(dòng)系統(tǒng)冗余都不可或缺。

HAD系統(tǒng)制動(dòng)冗余E/E架構(gòu)示意圖，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò) 除了高速自動(dòng)駕駛，自主泊車技術(shù)也是國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠商不斷研究的對(duì)象，且遙控泊車（RPA, Remote Parking Control）和自主代客泊車(AVP, Automated Valet Parking)相繼落地。RPA允許駕駛員下車并通過遙控（車鑰匙或手機(jī)APP）激活，整個(gè)泊車過程完全由系統(tǒng)自主完成，不過一般仍然要求駕駛員在車輛距離車輛一定范圍內(nèi)（歐盟法規(guī)ECE-R 79要求半徑不超過6m）。AVP則被認(rèn)為是解決用戶“最后一公里自由”痛點(diǎn)的最優(yōu)技術(shù)方案，簡(jiǎn)單來(lái)講AVP提供以下兩大功能，完全滿足了大眾對(duì)自主泊車的終極想象：從實(shí)現(xiàn)方式上來(lái)看，各個(gè)廠家的RPA和AVP方案千差萬(wàn)別，呈現(xiàn)出多樣化的態(tài)勢(shì)，但是如果單看對(duì)泊車過程的應(yīng)急處理的方式，大家又都殊途同歸，無(wú)一例外地執(zhí)行緊急剎車。這一處理方式對(duì)泊車場(chǎng)景來(lái)說合理且易于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镽PA和AVP最大運(yùn)行速度不超過15kph，快速剎停車輛能夠避免碰撞事故或者將碰撞速度降到很低從而降低碰撞傷害。這樣一來(lái)，RPA和AVP對(duì)冗余的要求相對(duì)高速自動(dòng)駕駛要低一些，但是制動(dòng)冗余仍然是不可或缺的。

冗余系統(tǒng)要素	RPA/AVP是否需要？	原因
制動(dòng)控制冗余	強(qiáng)制	當(dāng)一路制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)需要另一路接管
供電系統(tǒng)冗余	強(qiáng)制	兩個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)共用一套供電存在共因失效
通訊冗余	不必要	主制動(dòng)系統(tǒng)或備份制動(dòng)系統(tǒng)任何收不到通訊信息都可以執(zhí)行緊急剎停，兩路制動(dòng)力疊加沒有風(fēng)險(xiǎn)
上層決策系統(tǒng)冗余	不必要	上層系統(tǒng)故障，主制動(dòng)系統(tǒng)可以直接緊急剎停

RPA/AVP系統(tǒng)制動(dòng)冗余E/E架構(gòu)示意圖，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

2.ESC+eBooster制動(dòng)冗余方案介紹

前文已經(jīng)介紹，在自動(dòng)駕駛之前，市場(chǎng)上就有很多新能源車型同時(shí)搭載ESC和eBooster系統(tǒng)，目的是使用eBooster實(shí)現(xiàn)更佳的回收性能。ESC和eBooster在車上共用一套液壓系統(tǒng)，兩者協(xié)調(diào)工作。因此，不同于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（HAD/RPA/AVP）中其他冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制動(dòng)冗余無(wú)需額外增加電控產(chǎn)品，只要在現(xiàn)有的ESC和eBooster基礎(chǔ)上稍加改動(dòng)即可，既簡(jiǎn)潔又省錢。也正因?yàn)槿绱耍?ESC和eBooster成為了目前市場(chǎng)上支持自動(dòng)駕駛的冗余制動(dòng)方案的黃金組合，廣泛運(yùn)用于主流智能駕駛車型上，如Tesla全系、蔚來(lái)ES8、小鵬P7、理想ONE、長(zhǎng)安UN-T、長(zhǎng)城摩卡以及極氪001等。自動(dòng)駕駛要求制動(dòng)系統(tǒng)除了有當(dāng)前制動(dòng)系統(tǒng)的正常狀態(tài)下的能力之外，還要有故障快速偵測(cè)能力、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自檢能力、故障發(fā)生時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速選擇能力，要求車輛具有縱向穩(wěn)定性冗余、可轉(zhuǎn)向性（防抱死）冗余，還有車輛的減速冗余。這就需要車輛有兩套制動(dòng)系統(tǒng)，具有額外的監(jiān)控功能，冗余的模式控制和縱向穩(wěn)定性控制。基于eBooster和ESC系統(tǒng)組合開發(fā)的支持自動(dòng)駕駛的冗余制動(dòng)系統(tǒng)，ESC和eBooster分別連接一套相互獨(dú)立的供電系統(tǒng)，且冗余上層控制單元分別控制ESC和eBooster。

ESC+eBooster制動(dòng)冗余系統(tǒng)E/E架構(gòu)示意圖，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò) ESC和eBooster均能在整個(gè)減速范圍內(nèi)獨(dú)立的對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)?？紤]到eBooster建壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比ESC主動(dòng)建壓更快，且NVH表現(xiàn)更好，因此eBooster是冗余制動(dòng)系統(tǒng)中的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這對(duì)黃金組合的控制和接管策略可以總結(jié)如下（策略不唯一，根據(jù)上層控制單元的控制策略可能有調(diào)整）：

場(chǎng)景	制動(dòng)執(zhí)行控制器
無(wú)故障	eBooster
上層主控制單元故障	ESC
上層備份控制單元故障	eBooster
主網(wǎng)絡(luò)故障	ESC
備份網(wǎng)絡(luò)故障	eBooster
ESC故障	eBooster
eBooster故障	ESC

其中，對(duì)于HAD場(chǎng)景下縱向穩(wěn)定性冗余的需求，除了ESC本身搭載的穩(wěn)定性功能ABS外，要求eBooster也具備一定的縱向穩(wěn)定性控制能力，比保證在任何單一故障發(fā)生的情況下車輛都能保證制動(dòng)穩(wěn)定性。目前博世基于冗余輪速傳感器推出的制動(dòng)冗余系統(tǒng)“三級(jí)ABS”方案為市場(chǎng)主流方案。

場(chǎng)景	穩(wěn)定性功能執(zhí)行單元
無(wú)故障	ESC: fullABS (基于四個(gè)輪速傳感器單輪控制)
eBooster故障	ESC: fullABS (基于四個(gè)輪速傳感器單輪控制)
ESC單個(gè)輪速故障	ESC: ABS degraded(基于三個(gè)輪速傳感器單輪控制)
ESC兩個(gè)及兩個(gè)以上輪速故障	eBooster:SBS (基于四個(gè)輪速傳感器單軸控制)

博世ESC+eBooster制動(dòng)縱向穩(wěn)定性冗余方案示意圖，來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

審核編輯：李倩

聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題，請(qǐng)聯(lián)系本站處理。舉報(bào)投訴