汽車線控制動(dòng)技術(shù)：EHB和EMB哪個(gè)更勝一籌？

線控技術(shù)在汽車上的應(yīng)用越來越多，如電子節(jié)氣門、電子變速器檔把，還有英菲尼迪Q50搭載的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。而在線控技術(shù)中線控制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)最為困難。線控制動(dòng)是從真空助力器延伸開來，用一個(gè)電機(jī)來代替真空助力器推動(dòng)主缸活塞。由于汽車底盤空間狹小，電機(jī)的體積必須很小，同時(shí)要有一套高效的減速裝置，將電機(jī)的扭矩轉(zhuǎn)換為強(qiáng)大的直線推力，這其中的關(guān)鍵因素就是電機(jī)主軸。



日立旗下的東機(jī)特工在 2009 年首次推出電液線控制動(dòng)系統(tǒng) E-ACT。即用直流無刷超高速電機(jī)配合滾珠絲杠直接推動(dòng)主缸活塞達(dá)到電液線控制動(dòng)，傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間大約 400-600 毫秒，電液線控制動(dòng)大約為 120-150 毫秒，安全性能大幅度提高。百公里時(shí)速剎車大約最少可縮短 9 米以上的距離。是公認(rèn)最好的制動(dòng)方式，為了保證系統(tǒng)的可靠性，這套制動(dòng)系統(tǒng)一般都需要加入 ESP(ESC)做系統(tǒng)備份。

這些線控制動(dòng)都不是純粹的線控制動(dòng)，仍然需要液壓系統(tǒng)放大制動(dòng)能量。純粹的線控制動(dòng)近年來是個(gè)火熱的研究領(lǐng)域。線控制動(dòng)（BBW，Brake-by-Wire）根據(jù)實(shí)現(xiàn)的難易程度分成了兩條技術(shù)路線：EHB（Electric Hydraulic Brake，液壓式線控制動(dòng)）和EMB（Electric Mechanical Brake，機(jī)械式線控制動(dòng)）。



EHB以傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用電子器件取代了一部分機(jī)械部件的功能。與飛機(jī)的系統(tǒng)類似，制動(dòng)踏板和制動(dòng)缸沒有任何機(jī)械連接，汽車駕駛員的制動(dòng)動(dòng)作被踏板上的傳感器感轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，電子控制單元接受到信號(hào)后，命令液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成制動(dòng)的操作。EHB能根據(jù)路面的附著情況和轉(zhuǎn)速為每個(gè)車輪分配最合理的制動(dòng)力度，從而可以更充分地利用車輪和地面之間的摩擦力，使制動(dòng)距離更短，制動(dòng)過程更安全。

2001～2002年，博世生產(chǎn)的EHB被奔馳的SL跑車和E級(jí)所采用，這是最早使用這種制動(dòng)系統(tǒng)的兩款汽車。今天應(yīng)用EHB的只有F1賽車了——從2014開始為了更好地回收動(dòng)能，F(xiàn)1賽車的后制動(dòng)系統(tǒng)普遍換上了EHB。

EHB的優(yōu)點(diǎn)：

1. 傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用后，由于各部件的磨損和變形，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)性能的衰退。而EHB會(huì)利用算法彌補(bǔ)部件的磨損和變形，使制動(dòng)性能長(zhǎng)期處于良好狀態(tài)。
2. EHB可以根據(jù)各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速和附著力為其分配最恰當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力度，這就做到了制動(dòng)的高度靈活性和高
效性。
3. EHB不但能夠提供高效的常規(guī)制動(dòng)功能，還能發(fā)揮包括ABS在內(nèi)的更多輔助功能。
現(xiàn)代的汽車電子化程度越來越高，新能源汽車的發(fā)展又進(jìn)一步加快了這種趨勢(shì)。由于EHB以液壓為制動(dòng)能量源，液壓的產(chǎn)生和電控化相對(duì)來說比較困難，不容易做到和其他電控系統(tǒng)的整合；而且液壓系統(tǒng)的重量對(duì)輕量化不利。在汽車越來越像電子產(chǎn)品的今天，EHB的優(yōu)點(diǎn)并沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)蓋過它的缺點(diǎn)，所以，EHB的大面積普及并不被看好。

EMB將成為主流



EMB從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的差別上可以分成兩類，第一類是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)然后作用到制動(dòng)盤上；第二類是在前者的基礎(chǔ)上增加一個(gè)自增力機(jī)構(gòu)。第一類的典型代表是Continental Teves公司研發(fā)的制動(dòng)器，German Aerospace Center的E-Brake屬于后者。兩類EMB各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者結(jié)構(gòu)和控制都比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)過程更穩(wěn)定；但由于電動(dòng)機(jī)提供全部的制動(dòng)推力，要求電動(dòng)機(jī)必須輸出很大的功率，這就造成了電動(dòng)機(jī)體積、質(zhì)量、能耗都比較大。后者由于增加了自增力機(jī)構(gòu)，可以利用汽車的動(dòng)能增加制動(dòng)力度，所以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率可以大幅降低，其能耗比前者減少83%，體積和質(zhì)量也比前者?。徊贿^由于多了自增力機(jī)構(gòu)，制動(dòng)控制的難度變大，制動(dòng)穩(wěn)定性也變差了。

由于EMB完全實(shí)現(xiàn)了電子化，可以很容易地與汽車的其他電控系統(tǒng)整合到一起，能夠發(fā)揮更多重的功能：制動(dòng)、ABS、EBD、ESP、自動(dòng)駕駛、優(yōu)化能量回收等?；谏鲜龇N種優(yōu)點(diǎn)， EMB技術(shù)肯定會(huì)得到大力的發(fā)展，未來會(huì)向液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)起強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。

雖然EMB在原理和功能上有著非常突出的優(yōu)勢(shì)，符合電子化的潮流，前景一片看好。但在投入應(yīng)用之前還有很多棘手的問題需要解決：

（1） 如果電路出現(xiàn)短路、斷路，或者電源出現(xiàn)問題，制動(dòng)系統(tǒng)怎樣繼續(xù)發(fā)揮功能？制動(dòng)踏板模擬器不能正常工作又該如何處置？因此需要在系統(tǒng)的可靠性上著重加強(qiáng)，還要設(shè)置意外情況下的保險(xiǎn)功能。
（2） 制動(dòng)系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間或高強(qiáng)度工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，所以關(guān)鍵部件的抗高溫性能和散熱性能非常重要。
（3） EMB需要用非常精密的電子電路才能運(yùn)行，但又要面對(duì)外部的各種電磁場(chǎng)和地球磁場(chǎng)，這就需要電子電路有很強(qiáng)的抗干擾能力。
（4） 執(zhí)行制動(dòng)動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)會(huì)消耗不少的電能，目前的12?V車載電源可能無法勝任，未來需要成熟可靠的42 V電源來保證系統(tǒng)的能源供應(yīng)。
（5） 由于EMB是全新的技術(shù)，又需要大量傳感器和控制芯片的支持，導(dǎo)致成本比現(xiàn)在主流制動(dòng)系統(tǒng)高，因此降低成本增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力是EMB能否走向市場(chǎng)的決定因素。