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智能剎車系統(tǒng)（I/E-Booster控制系統(tǒng)）

2025-10-07 19:28:47·  來源：智車科技  
　
i-Booster是乘用車新型的智能剎車系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)之初就完全考慮了自動駕駛需求。不同于其他剎車系統(tǒng)，其助力源為電機(jī)，因其具有降低油耗、節(jié)省電能，可實(shí)現(xiàn)能量回
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i-Booster是乘用車新型的智能剎車系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)之初就完全考慮了自動駕駛需求。不同于其他剎車系統(tǒng)，其助力源為電機(jī)，因其具有降低油耗、節(jié)省電能，可實(shí)現(xiàn)能量回收最大化，以及剎車柔性控制等優(yōu)勢，i-Booster適用于所有動力總成解決方案，包括傳統(tǒng)燃油式汽車、混合動力汽車和純電動汽車，可適應(yīng)未來汽車電動化與自動化的發(fā)展趨勢。
開場白，啥叫i-Booster？
i-Booster是汽車技術(shù)供應(yīng)商博世的叫法，全稱就是 intelligent Brake System，其他的企業(yè)都叫E-Booster，換成中文名字，就叫做智能剎車系統(tǒng)。它可以跟制動踏板協(xié)同工作，可以拋開制動踏板獨(dú)立工作，以實(shí)現(xiàn)智能剎車。我們知道，傳統(tǒng)燃油車在我們踩下剎車踏板后，踏板會推動真空助力泵，再由真空助力泵推動剎車主缸產(chǎn)生剎車液壓控制剎車鉗進(jìn)行剎車。但對于新能源和混動車型來說，因?yàn)闆]有發(fā)動機(jī)或者在純電動模式下，真空助力泵是無法工作的（真空度是由發(fā)動機(jī)動力提供），那么不需要真空助力泵的剎車機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，這就是i-Booster。
簡單來講，i-Booster就是另外一種剎車系統(tǒng)，與真空的動力的剎車系統(tǒng)，液壓助力的剎車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的功能都一樣，只是助力源不一樣，i-Booster助力源是電機(jī)，其它的助力源分別為真空，液壓，氣壓等。
因此，i-Booster就是乘用車新型的智能剎車系統(tǒng)，并在設(shè)計(jì)之初就完全考慮了自動駕駛需求。
為啥要搞I-Booster系統(tǒng)？
降低油耗，節(jié)省電能
傳統(tǒng)車輛的制動動力源，輕型乘用車用的是真空助力，重卡用的是高壓空氣助力，非道路工程機(jī)械用的是液壓助力，這些都需要發(fā)動機(jī)提供額外的動力去產(chǎn)生，如驅(qū)動液壓泵，驅(qū)動空氣壓縮機(jī)等?？偨Y(jié)一點(diǎn)，他們都需要利用發(fā)動機(jī)的扭矩，增加燃油消耗（除了非直噴的汽油機(jī)可以利用進(jìn)氣歧管產(chǎn)生較高的真空度）。
混合動力車的剎車系統(tǒng)，可以用以上傳統(tǒng)車的剎車系統(tǒng)，但是能量回收率很低，同時駕駛員剎車的時候，會有頓挫感，駕駛感受不好。如果是純電動車用以上的傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)，需要增加額外的設(shè)備以及消耗大量的電能。比如增加一個真空泵，增加一個空壓機(jī)等，不僅成本上升，電量的消耗增加。
I-Booster系統(tǒng)對于原有的剎車系統(tǒng)更改，并不會有很大更改，所有剎車的動力源來源一個小的電機(jī)，更加有利于降低能量的消耗與能量回收。
能量回收的最大化
混合動力汽車在剎車過程中，能量回收的效率與車速有關(guān)，車速越高，回收效率越大，車速越低回收效率越低。但是駕駛員在制動過程中，施加的力往往是在一個穩(wěn)定的值內(nèi)。這時就需要i-Boost在總制動力保持不變的情況下，來調(diào)節(jié)能量回收的力矩與液壓卡鉗的制動力，從而使能量回收的利用率保持最大化。
剎車的柔性控制
何為柔性控制？即與制動踏板的耦合與解耦。比如在ACC自適應(yīng)巡航與自動駕駛過程中，突然遇見障礙物，制動踏板并沒有制動，這個時候就可以通過VCU發(fā)送給i-Booster控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)自動剎車避讓障礙物。
我們經(jīng)常聽說，剎車偏軟或者前段基本無剎車等等，這實(shí)際是剎車性能曲線決定的，一般燃油車出廠前就已經(jīng)設(shè)定完畢，無法調(diào)整。而電子化的i-Booster截然不同。主機(jī)廠可以在后期很方便的編程iBooster的剎車性能曲線，以實(shí)現(xiàn)不同的踏板感受，而駕駛者也可以選擇不同駕駛模式來獲得不同的剎車質(zhì)感。
綜上，便為i-Booster存在的價(jià)值及意義。
I-Booster的結(jié)構(gòu)組成及工作原理
結(jié)構(gòu)組成
至于組成，可參考下圖：
參考百度文庫的Bosch圖片
工作原理
其工作原理與真空的助力系統(tǒng)大致類似，可參考一下細(xì)節(jié)手繪圖。
其中虛線代表制動踏板，可以直接驅(qū)動液壓系統(tǒng)進(jìn)行制動。
當(dāng)制動踏板進(jìn)行制動，電機(jī)在一定區(qū)間內(nèi)進(jìn)行助力放大，驅(qū)動液壓系統(tǒng)進(jìn)行制動。
I-Booster的制動壓力性能曲線
制動的壓力曲線如下圖所示：
手繪版
英文版對照
此曲線分為三段：
  • 空行程區(qū)，其它本質(zhì)就是防止踏板的誤踩。
  • 制動力飛躍區(qū)，此時為踏板力進(jìn)行制動。
  • 放大區(qū)，此時，i-booster制動電機(jī)對其制動力進(jìn)行比例放大。
  • 踏板驅(qū)動區(qū)，此時需要較大的踏板力進(jìn)行機(jī)械放大制動。
同時為了滿足不同人的駕駛習(xí)慣與要求，這個比例曲線可以通過標(biāo)定與調(diào)節(jié)，進(jìn)行更正，比如運(yùn)動模式，舒適模式，制動能量回收模式等。
根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)。
i-Booster的控制策略架構(gòu)
i-Booster的控制是老生常談的問題， 對于一個系統(tǒng)而言，首先需要考慮的是輸入，輸出，然后增加自己的功能設(shè)計(jì)，這里以圖文結(jié)合的形式進(jìn)行系統(tǒng)化描述。
控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖-輸入\輸出
在此系統(tǒng)架構(gòu)中，控制單元作為一個單元體，描述整個系統(tǒng)的輸入與輸出。
控制單元內(nèi)部軟件架構(gòu)圖
以上描述的為整體控制系統(tǒng)內(nèi)部的控制策略及基本的控制單元模塊。
制動力仲裁子模塊
以上描述為功能子模塊的需求分析。
電機(jī)驅(qū)動力仲裁模塊
以上描述為電機(jī)控制的子模塊需求分析。
上面的幾張圖是對整個I-Booster的控制系統(tǒng)進(jìn)行的簡單描述，該系統(tǒng)相對而言并不是很復(fù)雜，但是作為安全核心件，相關(guān)的監(jiān)控模塊可能比較多，這個就涉及到對應(yīng)的功能安全，下面進(jìn)行詳細(xì)描述。
i-Booster的失效分析
i-Booster作為制動系統(tǒng)的核心安全件， 從功能安全角度考慮，可對其進(jìn)行失效分析，如下所示：
參考百度文庫的Bosch 圖片
從系統(tǒng)夠的架構(gòu)圖可以得出以下推測：
整體系統(tǒng)失效，即I-Booster 系統(tǒng)失效，Bosch的策略是ESP系統(tǒng)頂上，其它公司的策略是利用驅(qū)動電機(jī)作為制動源頂上。
子系統(tǒng)失效-制動踏板，此時I-Booster電機(jī)頂上，利用其驅(qū)力進(jìn)行制動。
子系統(tǒng)失效-I-Booster電機(jī)失效，此時制動踏板只要施加的力量足夠大，也可以進(jìn)行制動。
其細(xì)節(jié)的失效分析與控制策略過于復(fù)雜，本文暫不討論，如有了解這方面的大神，可以留言分享。
當(dāng)前市場戰(zhàn)況
當(dāng)前自動駕駛的蓬勃發(fā)展，間接的催生了相關(guān)零部件的火爆，其中的i-Booster系統(tǒng)作為自動駕駛的“必備良藥”，火爆場面不言而預(yù)，博世作為零部件領(lǐng)先企業(yè)，已經(jīng)投入巨資在南京開建i-Booster工廠，預(yù)計(jì)2019年可實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，并且博世已于2013開始在其它國家就有了小規(guī)模量產(chǎn)，技術(shù)已經(jīng)從第一代，發(fā)展到現(xiàn)在的第二代。博世南京工廠一旦建立，因其價(jià)格、產(chǎn)量的優(yōu)勢，必將對國內(nèi)一些正在開發(fā)此系統(tǒng)的小企業(yè)，形成致命性打擊。
國內(nèi)有些企業(yè)，也在研發(fā)這個東西，最具有代表的是上汽背景的上海匯眾，民企背景的上海拿森也不錯，但是技術(shù)需要長期的積累，不是一朝一夕就能解決的，需要投入大量人力物力財(cái)力。目前國內(nèi)企業(yè)大多都還在處于樣品階段，其控制與生產(chǎn)工藝都在摸索，并沒有嚴(yán)格意義的SOP，但是還是希望他們能夠越做越好，只有這樣中國的汽車產(chǎn)業(yè)才有可能不會出現(xiàn)最近很火的“中興事件”。 小編在此為他們打氣加油！
網(wǎng)友對該市場也進(jìn)行了相應(yīng)的評論加以補(bǔ)充：
@ed ceng
據(jù)我所知，上汽自己在偷偷搞ibooster開發(fā)，在下屬的股份公司，浦東。
通用的IPB就是one box，博世的ESP+IBOOSTER是two box，成本高一點(diǎn)。目前吉利和上汽都有ibooster項(xiàng)目在跑。
上汽和吉利都是用博世的，可以在國內(nèi)開發(fā)了。IPB是博世和GM全球一起開發(fā)的，GM以后的車會大規(guī)模采用，但是博世和GM有協(xié)議，量產(chǎn)前別人不能用。
@么么牛
還有上汽聯(lián)創(chuàng)也在做……
@vehicle happy
2019年會有大量發(fā)布的車型上i-booster，現(xiàn)在博世的i-booster項(xiàng)目越來越多
總結(jié)
I-Booster 系統(tǒng)在技術(shù)上雖然復(fù)雜程度并不算很高，但是想要把做好也是不容易的，機(jī)械、電控、匹配、標(biāo)定、測試，缺一不可。同時開發(fā)此系統(tǒng)也是比較燒錢的，目前國內(nèi)這方面并沒有優(yōu)秀的人才與技術(shù)的積累。雖然博世也在做這個，但做的更多的是應(yīng)用匹配，真正的設(shè)計(jì)與原型開發(fā)，還在德國，所以目前I-Booster 系統(tǒng)要想在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全自主化，還有一段路要走！路漫漫其修遠(yuǎn)兮！
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