一:EMB的优点:
1.1:执行机构和制动踏板之间无机械或液压连接,集成度极高,是完全解耦的制动系统,由于取消了主缸、液压管路等复杂的零部件结构,制动更迅速,制动力的传递效率得到提升,踏板信号与执行器之间完全靠电子信号传输,缩短了制动器的反应时间,反应灵敏,反应时间在100ms以内,EMB系统响应时间迅速,仅为90ms,比iBooster快了30ms,制动响应速度大大提高、更加迅速,执行速度快,有效减少、大幅度缩短制动距离,安全优势极为突出。制动系统的相应时延关系到汽车的运行安全, 在传统的机械和液压制动系统中, 由于存在运动惯性和间隙等结构问题, 制动命令发出后, 会延迟一定时间后才能够完成执行操作, 给汽车的行驶安全带来了安全隐患, EMB中没有液压驱动部分,工作稳定性和可靠性更好,使用电信号控制电机驱动,使制动系统的响应时间缩短,通过应用EMB系统能够极大地减少制动控制的时延, 极大地缩减制动相应的时间,从而给紧急情况的处理带来更多的时间。
1.2:整个系统中不需要助力器,省去液压管路,不存在漏液问题,取消了制动系统的液压备份部分,EMB系统结构显得更简洁了,结构更简单,体积更小,让出布置空间,减少空间,由于是独立的制动系统,布局上更加灵活,布置灵活;EMB结构精简,简化了制动系统的结构,结构极为简单紧凑,制动系统的布置、装配和维修都非常方便,易于装配和维护,便于安装调试,更为显著的优点是随着制动液的取消,使汽车底盘使用、工作及维修环境得到很大程度地改善;同时由于减少了一些制动零部件,大大减轻了系统的重量,能够降低整车质量,提高汽车燃油经济性;没有液压系统,无需制动液,不存在液压泄露问题,降低了环境污染,环保。
1.3:ABS模式下无回弹震动,可以消除噪音。
1.4:EMB完全实现了电子化,制动平台开放度更高,通过ECU直接控制,易于实现ABS、TCS、ESP、ACC等功能,可以很容易地与汽车的其他电控系统整合到一起,能够发挥更多重的功能:制动、ABS、EBD、ESP、自动驾驶、优化能量回收,可完美配合再生制动等,便于集成电子驻车制动、防抱死、制动力分配等附加功能,直接在控制器添加代码即可;能够实现和其它控制功能的集成,X.By.Wire技术能够提供硬件和功能的集成平台, 从而能够实现制动、油门和转向等独立控制系统的集成, 使这些控制系统都集成到统一的平台上, 通过计算机进行调控, 这样能够实现控制系统的无缝连接。与ABS、TCS、ESC等模块配合实现车辆底盘的集成控制,是真正的线控制动系统,便于底盘域控制及智能驾驶技术发展。传感器信号的共享以及制动系统和其它模块功能的集成,便于对汽车的所有行驶工况进行全面的综合控制,通过这样的集成能够极大的提升汽车的操作性和安全性, 而且还使汽车的设计更加的智能和灵活;EMB系统能够实现每个车轮制动力的独立控制, 这样能够使轮胎的地面附着力达到最佳, 这样可以实现不增加硬件的情况下, 依靠软件来实现防抱死控制和电子制动力分配等功能。
二:EMB的缺点:
EMB使用本身工作环境恶劣,电子元器件易受干扰,系统工作的安全性和可靠性还有待提高;EMB要求助力电机的性能优越、反应迅速、体积小巧,在电机设计上难度很大,成本很高。
2.1:由于完全采取线控的方式,无液压备用制动系统,取消了机械连接,没有机械冗余,没有失效备份,因而对系统的工作可靠性和容错要求更高, 或需要备份系统或存在对应的后备执行系统来保证可靠性。因此必须具有很高的设备可靠性,制动系统必须配备可靠的冗余方案。虽然在现阶段,可通过其他技术来提升整体系统的安全性,但还是需要保留一个基本的后备系统,若在电子控制单元中,发生故障时,便能及时开始启动;如果电路出现短路、断路,或者电源出现问题,制动系统怎样继续发挥功能?制动踏板模拟器不能正常工作又该如何处置?是容错的要求,因此需要在系统的可靠性上着重加强,还要设置意外情况下的保险功能。包括稳定的电源系统、更高的总线通信容错能力和电子电路的抗干扰能力。由于去除了备用制动系统,EMB系统需要有很高的可靠性,关于容错的要求则是:容错的情况会根据场合的改变而变化,且在控制器等中存在备份。还需要可靠性更高的总线协议和强抗信号干扰能力,尤其是需要解决车载电源失效问题。一般来说是需要有容错功能的总线协议,目前整车环境还没有普遍采用这样的总线协议;需要更好的抗干扰能力,地面车辆运行会遇到各种干扰信号,目前来说电动汽车在EMC方面问题还是很多的,这方面的问题有一些也是比较难以解决的。
2.2:制动力不足的挑战。EMB取消了原有液压系统,将电机直接集成在制动钳上,必须布置在轮毂中,执行机构安装在制动钳上,因轮毂处布置体积决定制动电机不可能太大,制动电机的设计受限,电机功率限制,制动力不足;空间非常有限,只能采用小型永磁式制动电机。目前的小电机提供的刹车力不足,小电机无法满足普通轿车制动功率1-2kW的要求。纯靠永磁电机产生的制动力有限,要想大规模普及到前后车轮上还需要永磁体性能得到突破。
2.3:工作环境恶劣,工作温度高的挑战。特别是高温,刹车温度达几百摄氏度,制动系统在长时间或高强度工作时会产生高温,所以关键部件的抗高温性能和散热性能非常重要;刹车片产生的高温巨震环境对电机稳定性、芯片半导体和永磁材料造成巨大考验;且布置空间有限,无法装散热装置,加剧了这一挑战。制动器需要能够耐高温,质量轻,成本低。是关于执行器的要求:首先,需要具备良好的高温性能,能够承受住执行器周边的较高温度,其次,需要开发一些质量轻且价格实惠的制动器,且尺寸满足车辆设计的需求。因属于簧下部件,振动高,制约现有EMB零部件的设计。如:因空间限制,制动电机只能采用永磁式,而最好的磁王钕铁硼(N35牌号)工作上限80℃,310℃磁性消失,制动电机无法工作。另如:EMB部分半导体需工作在刹车片附近,不能承受几百度的高温,且因体积限制难以配置冷却系统。制动器需要具有更好的耐高温性能,同时需质量轻价格低。
2.4:EMB需要用非常精密的电子电路才能运行,但在车辆的行驶途中,会接收到来自不同种类的干扰信息,要面对外部的各种电磁场和地球磁场,这就需要电子电路有更好的抗干扰能力,抵制车辆运行中遇到的各种干扰信号。关于抗干扰的处理最常见的是“对称式”、“非对称式”两种,两者各有各的优势。除此之外,线控制动系统的软件和硬件要进一步完善,从而满足不同车辆的有效需求。只有进行全面化考虑,才能创建其科学化的总线系统,进而获取良好的控制系统。
2.5:驱动电源问题,首先,是执行器能量需求,制动能量需求比较大,需1-2kw电机:传统的鼓式制动的功率要求是100W,而盘式制动则需要1000W,执行制动动作的电动机会消耗不少的电能,目前的12V车载电源可能无法胜任,如果车辆电气系统的整体电压维持在12V,是很难保障能够满足其运作需求的,因此,执行器对于能量的需求非常关键。应该为其建立起足够电压的系统(一般是保持在42伏特),未来需要成熟可靠的42V或48V电源高压系统提高电机功率来保证系统的能源供应,同时还需要应对高压所隐藏的安全隐患。42V电压系统从目前发展的趋势看也是一种发展的方向,但是目前来说暂时没有大批量的出现。
2.6:需要针对底盘开发对应的系统,难以模块化设计,导致开发成本极高。由于EMB是全新的技术,又需要大量传感器和控制芯片的支持,导致成本比现在主流制动系统高,因此降低成本增强竞争力是EMB能否走向市场的决定因素。市场上还没有成熟的EMB产品,制动系统功能安全等级要求高,产品周期长,投放到市场还需要各种验证。
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