汽车线控制动two-box方案

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根据不同的制动执行机构，线控制动系统可分为液压式和机械式两类。其中，电控液压制动系统（EHB）以传统液压制动系统为基础，通过电子器件替代部分机械组件，采用制动液传递力量，并备有液压备份制动系统，是目前主流技术。根据集成度，EHB分为Two-box和One-box两种方案。



twobox/one box系统，国内供应商均有对应的产品，国外博世、大陆、采埃孚、日信、日立(含CBI)、摩比斯、爱德克斯等，国内万向、亚太、伯特利、格陆博、拿森、同驭等。技术理念大同小异，主要差异在于量产规模，产品成熟度。

随着新能源汽车市场扩大，“eBooster+ ESC”组合成为目前市场上最主流的Two-box方案。除了实现基础的制动助力和稳定性控制功能外，该方案还协调制动能量回收，确保在电制动和液压制动切换中保持驾驶员的踏板感一致。此外，随着高级辅助驾驶系统和自动泊车系统的普及，“eBooster+ ESC”还起到制动冗余的作用。

本文将对two-box方案的基础制动功能的实现展开介绍。

*驾驶员制动控制

*外部ECU制动控制

*制动灯控制



eBooster和ESC的Two-box方案系统架构

01 驾驶员制动控制

eBooster为实现驾驶员制动助力功能，首先需要正确探测驾驶员的制动意图，安装在eBooster推杆处的踏板行程传感器 (Pedal Travel Sensor) 监测驾驶员踩下踏板的深度，从而反馈给eBooster的DBR-F(Driver Brake Request-Brake Force)模块进行驾驶员意图判断。



ESC+eBooster驾驶员制动控制功能示意图

在确认驾驶员制动意图后，eBooster并非直接提供助力，而是通过网络通讯将制动意图反馈给ESC，由ESC负责分配液压制动力和驱动电机制动力。

作为车辆稳定控制系统，ESC主要目标是确保制动力的分配不会引发车辆失稳的风险。例如，在驾驶员急踩油门导致车轮抱死的情况下，ESC系统将在激活ABS的同时停止对驱动电机的制动力请求，全力通过调节轮缸液压来保持稳定。

此外，ESC的制动力分配还能实现制动能量回收功能。随着新能源汽车的普及，制动能量回收成为一项重要功能。通过这一功能，汽车在制动过程中除了利用液压力进行摩擦制动外，还通过高压电池和驱动电机的协作实现部分制动力。负扭矩产生反向电流对高压电池进行充电，最终将车辆的一部分动能转化为化学能并存储在高压电池中。这样一来，能够实现能量回收，达到节能减排的目的。


ESC液压管路示意图

为实现制动力分配，首先需要ESC的硬件能够解除主缸制动液和轮缸制动液的“直接关联”，这由ESC大容量的蓄能器以及对轮端电磁阀控制实现。在大容量蓄能器的加持下，当驾驶员踩下制动踏板时，eBooster控制主缸液压进入轮缸产生制动力，与此同时驱动电机制动力随着制动踏板深度增加缓慢上升，该过程中来自主缸的制动液不会直接流入轮缸，而是将一部分暂时存储在蓄能器中，在蓄能器中的制动液不会产生制动力，由此实现制动过程中电机制动力与液压制动力的动态协调控制。



ESC制动力分配示意图

但是，ESC制动力动态分配过程中造成的主缸制动液和轮缸制动液的“分离”，会带来驾驶员制动踏板感变化的问题。eBooster的PFC(Pedal Force Compensation)模块可以实现保证踏板感一致，其核心原理是在驾驶员制动过程中，eBooster通过对助力大小进行控制（如下图所示），始终保证在相同的踏板深度下，反馈到驾驶员脚上的踏板的反作用力恒定，让驾驶员感受不出此时是电机制动还是制动液制动，从而实现踏板感的一致性，给驾驶员带来最舒适的体验。



eBooster实现制动能量回收时保持踏板感一致的原理

上图中，弹簧力Fsprings是恒定的，为了在某个踏板深度下实现踏板力Fpedal的恒定，PFC模块需要知道当前液压能产生的制动力Fhydraulic的大小，从而调节适当的助力Fboost。而此时由于受到制动力分配过程中蓄能器液量控制和轮端电磁阀控制的影响，ESC系统中的主缸压力传感器采集的主缸压力值无法对应真正产生的液压制动力上，所以ESC需要发送一个“虚拟”的主缸压力值给eBooster以确定Fhydraulic的大小。虚拟的主缸压力值由ESC的DBR-T(Driver Brake Request-Brake Torque)模块中的事先标定好的pv曲线查表得到，并通过通讯反馈给eBooster的PFC模块，以此确定为实现目标踏板感而需要助力电机输出的助力大小。

02 制动灯控制

制动灯控制的策略和eBooster系统的降级状态相关。

当eBooster处于全功能时，由eBooster系统根据驾驶员踩踏板的状态控制制动灯，此时ESC只有当稳定性功能或者不依赖驾驶员制动的辅助功能激活主动建压时才会请求点亮制动灯。



eBooster 全功能时的制动灯控制

当eBooster助力功能失效时，eBooster请求HBC功能激活，此时驾驶员的制动请求由ESC主动建压实现，此时所有工况下的制动灯全权由ESC控制，包括驾驶员制动工况和稳定性功能及辅助功能主动建压的工况。



eBooster功能降级时的制动灯控制

03 外部ECU制动控制

由于eBooster建压的动态响应速度比ESC主动建压更快，且NVH表现更好，因此eBooster是外部ECU(如ADAS ECU)请求制动系统制动时的主执行机构，这样一来也可以减少ESC系统整个生命周期中主动建压的负荷。



eBooster+ESC实现EBR (External Brake Request)

在ESC中的EBR-C(External Brake Request-Controller)模块负责接收来自外部ECU的制动请求，并将制动请求转换成目标主缸压力值通过通讯网络发送给eBooster中的EBR-E(External Brake Request-Execution)模块，进而eBooster计算目标助力值实现制动请求。

在这个过程中，eBooster也会实时反馈实际输出的压力值给ESC。比如当eBooster达到Runout点后助力能力显著下降（见下图）时，ESC通过主动建压进行制动补偿。



eBooster runout point

04 总结

得益于iBooster强大的助力能力、电控化的半解耦控制方式以及Two Box（iBooster与ESP）的天生双备份，该制动系统方案在能量回收及智能驾驶方面具有非常大的优势，这也是市场上iBooster能够快速推广的原因。截止目前，特斯拉全系、大众几乎所有的新能源车、本田雅阁全系(包含燃油车)、吉利领克新能源车全系、奔驰S级、蔚来、小鹏等一大批车型都使用了iBooster方案。

当然，该类系统也有一定的缺点：

1）制动踏板感会差于传统真空助力器系统，理论上电子助力器与传统真空助力器助力比的协调原理是一样的(都有橡胶反馈盘结构)，但实际上电子助力器的助力大小是经过了一系列计算与执行的过程，执行过程中传感器对信号的采集、控制器计算、电机的执行都会产生一定的误差及延迟，再加上能量回收与液压制动间的协调也会进一步增大控制的难度，这样的“模拟”过程毕竟没有传统真空助力器上的纯物理上的力的动态平衡来的“丝滑”。

2）越是复杂的东西故障的概率越是大，iBooster与外界的ESP、智能驾驶、动力系统都是强相关的，关联系统故障及CAN网络故障都可能会影响iBooster的助力功能。

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针对汽车线控制动Two-box方案，基于不同的制动执行机构，线控制动系统分为液压式和机械式。其中电控液压制动系统（EHB）的Two-box方案是当前主流技术，结合了传统液压制动系统的优势并进行了电子化升级。国内供应商已推出相应产品，虽技术理念相似，但在量产规模和产品成熟度上存在差异。随着新能源汽车市场的扩大，eBooster等解决方案将助力提升制动性能。在选型过程中，需综合考虑供应商的产品性能、可靠性、成本及后期服务支持等因素。同时，关注系统安全性与备份系统的可靠性，确保车辆在实际使用中的安全性能。

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针对汽车线控制动Two-box方案，基于不同的制动执行机构，该方案主要分为液压式和机械式两类。其中电控液压制动系统（EHB）是目前主流技术，其以传统液压制动系统为基础进行升级，采用电子器件替代部分机械组件，并使用制动液传递力量，同时配备液压备份制动系统以提升安全性。在集成度方面，EHB的Two-box方案相对于One-box更为独立和模块化。目前国内外均有众多优秀供应商提供twobox/one box系统产品，主要差异在于量产规模和产品成熟度。随着新能源汽车市场的不断扩大，eBooster等先进技术的引入将进一步提升线控制动系统的性能和效率。我们在选择供应商和产品时，应充分考虑技术成熟度、量产规模以及成本效益等多方面因素。

落叶纷飞

作为汽车工程师，针对汽车线控制动Two-box方案做以下专业回复：

线控制动系统分为液压式和机械式两类，其中电控液压制动系统（EHB）是目前主流技术。Two-box系统为其中之一的技术实现方式，它将电控部分和液压执行机构分为两部分设计。目前国内有众多供应商能够提供相关产品，技术理念大体一致，主要差异在于量产规模和产品成熟度。随着新能源汽车市场的扩大，eBooster等先进技术的应用将更加广泛。期待通过技术创新与成熟，进一步推动线控制动技术的发展及其在新能源汽车领域的应用。