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博世IBooster2.0系統(tǒng)技術(shù)解析
2020-03-11 00:19:25· 來源：汽車動力總成
原創(chuàng)動力哥 昨天前言隨著新能源汽車和自動駕駛技術(shù)的不斷更新發(fā)展，當(dāng)然對于整車的底盤電控系統(tǒng)也有了更高的技術(shù)要求，因此，全球各大公司的線控制動產(chǎn)品應(yīng)運而
前言
隨著新能源汽車和自動駕駛技術(shù)的不斷更新發(fā)展，當(dāng)然對于整車的底盤電控系統(tǒng)也有了更高的技術(shù)要求，因此，全球各大公司的線控制動產(chǎn)品應(yīng)運而生，線控制動系統(tǒng)即電子控制制動系統(tǒng)。作為代表的博世研發(fā)了IBooster、大陸研發(fā)了MKC1、日立研發(fā)了EACT等等。
近期，隨著博世IBooster2.0的推出，市場對其1.0的爭議也是褒貶不一，2.0相較于1.0還是有許多技術(shù)上的提升。動力哥今天就對博世IBooster2.0做一個技術(shù)解析，向大家一一分析博世IBooster2.0究竟是什么？它又是如何進行工作的？當(dāng)其應(yīng)用到車型上對于底盤電控系統(tǒng)又能有哪些提升以及它又有哪些不完美？
博世IBooster2.0產(chǎn)品
2.1 博世IBooster2.0技術(shù)參數(shù)
2.2 博世IBooster2.0結(jié)構(gòu)組成
IBooster2.0主要包括：傳感器機構(gòu)、傳動機構(gòu)、推桿機構(gòu)、主缸，助力電機等系統(tǒng)構(gòu)件。同時為了滿足產(chǎn)品輕量化的需求，傳動齒輪均采用了非金屬材料，主動驅(qū)動小齒輪除外。主動驅(qū)動小齒輪繼續(xù)采用鋼制齒輪，畢竟主動系對其強度還是有一定的要求。
但使用非金屬材料并不是說該構(gòu)件對其使用強度要求不高，相反，材料的耐久性也是一大挑戰(zhàn)，齒輪的精度，間隙以及減小兩齒輪長時間接觸造成的磨損這些都是至關(guān)重要的，博世之所以采用非金屬材料，相信其也是對精度能夠準確把控，換來的將是產(chǎn)品的更加輕量化。這里也需要提一點，目前國內(nèi)的類似產(chǎn)品均采用的是金屬齒輪傳動。
2.3 博世IBooster2.0工作原理
當(dāng)駕駛員踩下制動踏板，連桿作用使得輸入推桿產(chǎn)生位移，踏板行程傳感器檢測到輸入推桿位移產(chǎn)生的信號，并將其信號發(fā)送至電機控制器，電機控制器計算出電機應(yīng)產(chǎn)生的扭矩，并將信號發(fā)送給電機，電機接收到信號后利用傳動裝置將扭矩轉(zhuǎn)化為伺服制動力（兼用人力和發(fā)動機動力作為制動能源的制動系統(tǒng)），配合上駕駛員踩下制動踏板產(chǎn)生的推桿力一起作用，在制動主缸內(nèi)共同轉(zhuǎn)化為制動器輪缸液壓力來實現(xiàn)制動。簡單來說其工作過程可以縮略為：踏板制動→提供位移信號→電機轉(zhuǎn)動提供助力→實現(xiàn)制動。
博世IBooster2.0性能優(yōu)勢
3.1 傳統(tǒng)真空制動助力器
在過去的燃油車時代，當(dāng)駕駛員踩下制動踏板后，連接推桿將推力傳遞給真空助力器（真空助力器是一個通過大氣壓和真空之前的壓力差將力矩放大然后傳送給液壓制動總泵進行制動的裝置），這里就需要強調(diào)一下真空源是由發(fā)動機的負壓產(chǎn)生的。
現(xiàn)如今，新能源汽車逐漸成為主流，由于純電動汽車沒有發(fā)動機或者混合動力汽車發(fā)動機有時不工作，真空制動助力器所需的真空度無法得到提供，只能通過搭載真空泵以代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)動機來獲得真空度，這也是目前絕大多數(shù)車企對于解決新能源汽車的制動壓力所采用的方法。但這套看似完美成熟的方案也存在著許多不足，比如：真空泵工作時存在明顯的噪音，占用機艙的空間，同時也增加了整車的重量。
（傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的真空助力器以及制動總泵）
3.2 博世IBooster2.0的優(yōu)勢
（1）不再依賴真空泵或者發(fā)動機負壓產(chǎn)生的壓力差，真空泵的取消使得整個制動系統(tǒng)的重量得以減輕，也不會占用機艙的布局。同時，由于傳統(tǒng)的真空泵已經(jīng)被電機所代替，所以也不會存在所謂的高原反應(yīng)，在海拔較高的地方也能獲得充足的制動力。
（2）在進行緊急制動時，僅有電機需要消耗電量同時整個的功耗相較于采用真空泵制動的方式也能有明顯的降低。
搭載博世IBooster2.0制動踏板感受
博世IBooster2.0屬于非解耦踏板系統(tǒng)，只是用電機產(chǎn)生扭矩代替?zhèn)鹘y(tǒng)的真空源，制動原理與真空制動助力器相似，因此，當(dāng)駕駛員踩下制動踏板后同樣能獲得真實的制動反饋，例如：ABS回饋力和剎車片的衰退等等。
同時制動踏板的特性也可通過對控制器進行標(biāo)定調(diào)整，具體參數(shù)有：1、跳增值2助力比、3拐點、4遲滯。
系統(tǒng)功能安全性
5.1 雙保險制動
（1）當(dāng)車載電源存在負載運行的情況下，IBooster2.0會自動切換成節(jié)能模式工作，以防止對車載電源造成損壞，也能夠滿足車輛其他用電設(shè)備的用電需求。
（2）如果IBooster2.0發(fā)生故障，ESP會及時接管制動系統(tǒng)并提供制動助力（主動增壓）。在車載電源存在負載運行或者IBooster2.0發(fā)生故障的情況下，制動系統(tǒng)均可在200N踏板力作用下，對車輛提供0.4g的減速度。
（3）當(dāng)車載電源失效，即電機無法工作時，駕駛員可以通過無制動助力（純液壓模式）對四個車輪采取緊急制動，使其停止行駛。需要提一下的是，當(dāng)搭載真空助力器的車輛助力器失效時，也是采用同樣的方式（無制動助力）使其緊急制動。
5.2 系統(tǒng)自檢策略
IBooster2.0系統(tǒng)為避免在非工作狀態(tài)下的失效，在駕駛員請求制動前有效判斷助力系統(tǒng)是否正常，系統(tǒng)會每20s執(zhí)行一次自檢動作，來評估系統(tǒng)的有效性。
結(jié)合其他硬件實現(xiàn)能量回收制動
與ESP hev 系統(tǒng)組合使用時，可實現(xiàn)最高達0.25g 減速度的能量回收。這是由于IBooster2.0能夠通過軟件控制，隨時根據(jù)液壓條件調(diào)節(jié)助力器伺服力。如此高的制動能量回收水平，能使得純電動汽車的續(xù)航里程增加高達20%以上。
當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，踏板行程傳感器會計算駕駛員的制動請求。ESP hev 系統(tǒng)向電機請求與踏板行程相一致的制動扭矩并使車輛減速。由駕駛員腳部切換至制動系統(tǒng)的液壓容積暫時保存在ESP hev 的低壓蓄能器內(nèi)，這意味著車輪制動不產(chǎn)生制動扭矩。如果電機不能利用回收方式滿足制動請求，低壓蓄壓器中的可用容積將轉(zhuǎn)移至車輪制動器，且車輛會通過傳統(tǒng)制動進行減速。
實現(xiàn)駕駛輔助
通過電機工作，IBooster2.0能夠?qū)崿F(xiàn)主動建壓，而無需駕駛員踩下制動踏板。與典型的ESP系統(tǒng)相比，獲得所需制動力的速度提高了三倍，并且可通過電子控制系統(tǒng)進行更加精確的調(diào)節(jié)。緊急情況下，IBooster2.0可在約120毫秒內(nèi)自動建立全制動壓力。這不僅有助于縮短制動距離，還能在碰撞無法避免時降低撞擊速度和對當(dāng)事人的傷害風(fēng)險。
對于L3級以下的自動駕駛系統(tǒng)來說，單一控制器失效了，需要駕駛員來接管，對于L3級及以上的自動駕駛系統(tǒng)來說，單一控制器失效了，另一控制器直接接管，不需駕駛員的介入，系統(tǒng)可靠性要求就更高。
總結(jié)
對于IBooster2.0制動系統(tǒng)來說，重量、踏板感受、響應(yīng)程度相較于以往的真空助力器有了一定程度的提升，但畢竟其還是“小鮮肉”，也存在著一些不足：
（1）由于助力的型式為電機和齒輪，與真空助力器的橡膠膜片相比，在助力和回位的過程中存在一些機械結(jié)構(gòu)傳動的輕微噪音，通過系統(tǒng)匹配優(yōu)化可以使其不被輕易感知但仍無法完全消除。
（2）關(guān)于能量回收與液壓制動切換過程中的減速度變化，由于屬于完全不同屬性的制動源（電機制動和摩擦制動），經(jīng)歷了長期的標(biāo)定優(yōu)化后，也無法實現(xiàn)在部分特定工況下的100%平順銜接，還是會被敏感的體驗者感知到。
隨著科技的進步，一些硬件或者軟件上的更新這些問題依舊可以解決，電子控制制動系統(tǒng)也會逐漸變得完美，應(yīng)用到未來的新能源車型上將會帶給駕駛者更加安全的行駛品質(zhì)。
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