欲知線控須先講制動。汽車制動系統(tǒng)的作用無需贅言：

（1）可以讓行駛中的汽車以適當的減速度減速行駛直至停車；

（2）可以讓下坡行駛的汽車保持適當的穩(wěn)定車速；

（3）可以讓靜止的汽車可靠地停在原地或坡道上。

按照上述作用來劃分，汽車制動系統(tǒng)主要分為駐車制動系統(tǒng)（實現第三條作用）和行車制動系統(tǒng)（實現前兩條作用）。駐車制動系統(tǒng)的江湖已被電子手剎(Electrical Park Brake，EPB)所統(tǒng)一，短時間內估計無人能撼動其地位。行車制動系統(tǒng)就比較熱鬧，電動化和智能化口號沒喊之前，機械液壓制動系統(tǒng)處于絕對的統(tǒng)治地位，占據大概99%的乘用車市場份額。而電動化和智能化口號開始吶喊之后，線控制動系統(tǒng)登上舞臺，如今已經被確立為行車制動江湖中的下一任盟主。

線控制動系統(tǒng)按照結構的不同，又可分為電子液壓制動(Electro-Hydraulic Brake，EHB)系統(tǒng)和電子機械制動(Electro-Mechanical Brake，EMB)系統(tǒng)兩類。下面我們展開介紹上文提到的幾種制動系統(tǒng)的工作原理及優(yōu)缺點。

線控制動產品分類

數據來源：公開信息，中航信托北京業(yè)務二部整理

1  機械液壓制動系統(tǒng)

一個典型的純機械液壓制動系統(tǒng)主要由制動踏板、真空助力器、制動主缸、制動輪缸等組成，如下圖所示。

傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)圖

這其中的定海神針是真空助力器，真空助力器位于制動踏板的后方，通過膜片隔出兩個腔，前腔連接標準大氣壓(0.101MPa)，后腔連接發(fā)送機進氣歧管的負壓(0.05～0.07MPa)。作用就是通過前后腔的氣壓差，來將制動踏板的輸入力放大，從而實現以小博大的效果。

如下圖所示，制動過程中，駕駛員踩下制動踏板，在真空助力器的作用下，推動制動主缸里的活塞移動，并將液壓力通過制動管路傳遞給各制動輪缸，進而驅動摩擦片壓向制動盤。在液壓壓強一定的情況下，由于制動輪缸受力面積大，由“壓力=壓強*受力面積”可知，其表面將產生足夠大的制動壓力。

機械液壓制動系統(tǒng)制動示意圖

當然，現在機械液壓制動系統(tǒng)一般還會通過增加傳感器、控制器、制動壓力調節(jié)器等部件來實現常用的ABS/ESC的功能。

2  電子液壓制動系統(tǒng)（EHB）

汽車的電動化打破了機械液壓制動系統(tǒng)的平衡，電動汽車由于沒有發(fā)動機，機械液壓制動系統(tǒng)中的真空助力器便沒有了負壓的源頭。如果繼續(xù)采用真空助力器，那么就必須額外增加一套電子真空泵(Electronic Vacuum Pump，EVP)，來提供真空助力器的負壓。這對成本、體積、重量三重敏感的乘用車主機廠來說，簡直是個噩耗。

一方面，為了提高電動汽車的續(xù)航里程，工程師開始著眼于制動系統(tǒng)。燃油車時代，工程師只能眼見制動能量通過摩擦發(fā)熱浪費掉，卻無可奈何。但是到了電動車時代，制動減速時可以通過反拖電機來進行能量回收，做到發(fā)電減速兩不誤。

另一方面，制動系統(tǒng)不僅可以聽制動踏板的差遣，也可以隨時聽候智駕域控制器的指揮，也就是制動系統(tǒng)需要具有主動制動的能力。而在主動制動的時候，L3—L5級別的自動駕駛具有計算大腦，時刻在根據感知到的外界環(huán)境的變化，做出精準的決策規(guī)劃。所以為了達到和自動駕駛大腦的高度協(xié)同，還要求制動系統(tǒng)具有更快速的響應和更精準的控制。

在這樣的背景下，傳統(tǒng)巨頭Tier1開始了下一代制動系統(tǒng)的布局和研發(fā)，以便可以在未來幾十年時間繼續(xù)在自己的強勢領域占領先發(fā)位置。傳統(tǒng)巨頭Tier1也不負眾望，經過最近這十來年的努力，均有了EHB的量產產品。如Bosch的IPB、ZF TRW的IBC、Continental的MK C1、日立的E-ACT等。

工作原理方面，EHB系統(tǒng)是電控+液壓制動的混合體，目前各家方案略有不同，包括制動踏板是部分解耦還是完全解耦，助力方式是高壓蓄能器間接型還是純電機直接型。但是制動原理基本一致，都是在駕駛員踩下制動踏板后，踏板傳感器將力和位移信號轉化為電信號送入電控單元。電控單元結合整車其他信息，計算出需要的助力大小，并利用助力機構施加助力，產生和真空助力器相同的功能。同時，會計算模擬一個反饋力給到剎車踏板，用以模擬駕駛員真實的制動效果。部分廠家EHB產品還保留了傳統(tǒng)的機械液壓制動系統(tǒng)以實現安全冗余。在EHB系統(tǒng)失效時，駕駛員可通過大力踩剎車進入傳統(tǒng)機械液壓制動模式。

市場份額方面，Bosch在線控制動領域占據第一的位置，根據華泰研究數據，2021年德國博世占91.5%的份額。

在Bosch線控產品矩陣里，ibooster+ESP的Two-box方案應用最廣。2016年發(fā)布的二代產品可以實現在150毫秒（機械液壓制動：300~500ms）內傳導制動壓力、100%制動能量回收，同時ibooster與ESP還互為制動冗余。2020年Bosch量產了集ESP+ibooster一體的One-box產品IPB，體積更小、成本更低。配合其RBU（Redundant Brake Unit，剎車冗余），最高支持L4自動駕駛。如此一來，Bosch便完成iBooster在L2，IPB在L3/L4的完整線控制動布局，國內廠商的突圍之路依舊任重而道遠。

Bosch的IPB產品

注：ESP是博世的ESC產品，ESC是電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的簡稱，集成了制動防抱死（ABS）、牽引力控制（TCS）、主動橫擺控制（AYC）。EPBi是集成了ESC和電子手剎（EPB）的產品，其中ESC功能占比80%，電子手剎（EPB）功能占比10%，新技術占比10%。

線控制動產品概覽

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3  電子機械制動系統(tǒng)（EMB）

電子液壓制動系統(tǒng)其實不能算是嚴格意義上的線控制動系統(tǒng)，它僅是將制動踏板與助力器之間的機械連接替換為電信號連接，但是助力器到輪邊制動執(zhí)行機構之間制動力傳遞依舊是傳統(tǒng)的液壓方案。嚴格意義上的線控制動系統(tǒng)，是指制動踏板到輪邊制動執(zhí)行機構之間全部由電信號連接，這也就是制動系統(tǒng)領域的璀璨明珠——EMB系統(tǒng)。

EMB系統(tǒng)的一種典型裝車方案如下圖所示。主要包括模擬電子踏板，四套（兩兩互為冗余）EMB機械執(zhí)行機構、四個輪速傳感器、兩個控制單元（ECU，互為冗余）及兩套供電系統(tǒng)等組成，部件之間通過CAN總線或其他時間敏感型網絡通信。

電子機械制動系統(tǒng)EMB

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模擬電子踏板一方面采集制動踏板被踩下的力信號和位移信號，發(fā)送給ECU；另一方面提供一定的反饋力給駕駛員，以模擬真實的路感。

EMB機械執(zhí)行機構是整個EMB系統(tǒng)的機械核心部分，每一套機械執(zhí)行機構都包括自己的動力驅動機構（電機）、減速增力機構（力放大）、運動轉換機構（旋轉運動轉直線運動）、制動鉗體、制動墊塊等組成。ECU是整個EMB系統(tǒng)的控制核心部分，EMB系統(tǒng)的整體性能直接取決于控制單元中算法性能的好壞。

制動過程中，駕駛員踩下模擬電子踏板，ECU通過分析各路傳感器信號，并根據車輛當前行駛狀態(tài)以及路面狀態(tài)計算出每個車輪制動時不抱死所需的最佳制動力，并發(fā)出相應的控制信號給電機控制器，電機產生的力矩經過減速增力機構以及運動轉換機構后，將最終的制動力矩施加在制動盤上。

在這套方案中，每個車輪處都安裝有一套可獨立控制的 EMB機械執(zhí)行機構。通常前輪的兩個EMB機械執(zhí)行機構和后輪的兩個EMB機械執(zhí)行機構各有一套獨立的供電系統(tǒng)和控制單元。這樣可以保證在一套供電系統(tǒng)或控制單元失效時，另一套供電系統(tǒng)或控制單元仍可完成基本的制動功能，以防止危險事故地發(fā)生。同時兩個控制單元之間可以通過CAN總線網絡實現及時相互通信，實現故障診斷功能。

EMB系統(tǒng)雖然具有諸多優(yōu)點，但由于冗余備份、電機性能等限制，短期內很難大批量應用，預計未來3-5年內仍將以EHB為主。