在上篇文章中介紹了真空助力器的基本組成和工作原理，真空助力器工作的前提是需要基于發(fā)動機產(chǎn)生穩(wěn)定的真空源，而隨著新能源汽車尤其是純電動汽車的普及，發(fā)動機被電機代替，真空助力器的使用受到了限制。在這樣的趨勢之下，作為底盤線控技術(shù)的全球領(lǐng)先企業(yè)，德國博世經(jīng)過深入的研究開發(fā)，推出了液壓式線控制動制動助力產(chǎn)品：智能助力器iBooster 。
在博世以后國內(nèi)外市場上又涌現(xiàn)出了新的智能助力器廠家，主流的有大陸、采埃孚和中國企業(yè)拿森和英創(chuàng)匯智等，各個廠家命名不一，但業(yè)界統(tǒng)稱為eBooster。
eBooster為整車廠提供了新的解決方案，不依賴真空源，取代了傳統(tǒng)的真空泵和真空軟管，體積更小，整個制動系統(tǒng)重量更輕，無需消耗能量建立真空源，僅在制動時消耗電量，從而達(dá)到節(jié)能減碳的目的，更加符合未來發(fā)展趨勢，因此受到了中高檔車型的青睞，市場份額越來越高。
本文將對eBooster的基礎(chǔ)功能和工作原理進(jìn)行介紹。
1.eBooster基礎(chǔ)制動功能
eBooster利用傳感器感知駕駛員踩下制動踏板的力度和速度，并將信號處理之后傳給電控單元，電控單元控制助力電機產(chǎn)生對應(yīng)的扭距，在機電放大機構(gòu)的驅(qū)動下，活塞移動并將主缸的制動液壓入輪缸，從而實現(xiàn)輪端制動。相比真空助力器，eBooster的電控單元可以實現(xiàn)更快的制動響應(yīng)速度以及更精準(zhǔn)的制動力控制。
以Bosch產(chǎn)品iBooster為例，iBooster的行程位移傳感器通過判斷踏板推桿和iBooster腔體的相對位置的變化來識別駕駛員的制動意圖，動力單元主要由助力電機和二級減速器組成，為了更好地實現(xiàn)輕量化，除主動驅(qū)動小齒輪采用鋼制齒輪外，其它傳動齒輪均為非金屬材料，這也對非金屬材料的耐久性能提出了更高的要求。
另外，eBooster屬于非解偶踏板系統(tǒng)，和真空助力器一樣，在制動過程中eBooster能夠反饋最真實和自然的踏板感，駕駛員能直觀的感受到制動系統(tǒng)的變化，例如ABS回饋力和剎車片的衰退等，駕駛員可以通過這些異常的變化及時發(fā)現(xiàn)制動系統(tǒng)的潛在問題并做出及時處理，從而減少安全隱患。
為滿足駕駛感受的多樣性和舒適性，eBooster還可以通過軟件調(diào)節(jié)踏板感，輕松完成舒適和運動駕駛風(fēng)格的隨意切換。
通過軟件實現(xiàn)eBooster不同的踏板特性
2.eBooster的降級策略
根據(jù)法規(guī)推薦，對于乘用車舒適性制動系統(tǒng)，需要在駕駛員用500N的制動力時系統(tǒng)能夠提供不小于6.43m/s2的減速度；而根據(jù)法規(guī)強制要求，乘用車在電子助力失效的情況下，機械部件仍然要保證駕駛員在用500Nm踩制動踏板時能產(chǎn)生 2.44 m/s2的減速度。
搭載eBooster的車型都會同時搭載車身穩(wěn)定性系統(tǒng)ESC(Electric Stability Control)，在ESC系統(tǒng)的輔助下，eBooster在實現(xiàn)法規(guī)要求的同時，也表現(xiàn)出了比傳統(tǒng)的真空助力器更高的可用性。
ESC和eBooster在車上共用一套液壓系統(tǒng)，兩者協(xié)調(diào)工作，原理如下：
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eBooster和ESC共用一套制動油壺、制動主缸和制動管路。
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eBooster內(nèi)的助力電機產(chǎn)生驅(qū)動力推動主缸活塞運動，使油壺中的制動液流入主缸管路并進(jìn)入ESC進(jìn)液閥，經(jīng)ESC中的調(diào)壓閥和進(jìn)液閥流入4個輪缸，從而建立起制動力。
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當(dāng)eBooster不工作時，ESC也可以獨立控制制動液從主缸流入輪缸，從而建立制動力。
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eBooster建壓的動態(tài)響應(yīng)速度比ESC主動建壓更快，且NVH表現(xiàn)更好，因此eBooster是制動控制系統(tǒng)中的主執(zhí)行機構(gòu)。
如下圖所示，在全功能下，eBooster通過控制助力單元高效精準(zhǔn)地輔助駕駛員制動；當(dāng)eBooster出現(xiàn)故障而導(dǎo)致助力系統(tǒng)失效時，eBooster請求ESC激活HBC（Hydraulic Brake Failure Compensation）功能，HBC功能激活后，當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，主缸壓力發(fā)生變化，HBC功能根據(jù)主缸壓力變化識別駕駛員制動意圖，并控制建壓泵工作主動建立輪缸壓力，從而實現(xiàn)駕駛員助力。而在eBooster和ESC都失效的情況下（如整車電源故障），駕駛員踩下制動踏板，踏板力直接作用在推桿上，推桿推動主缸活塞移動使主缸液壓流入輪缸從而產(chǎn)生制動力，該過程為純機械建壓，能夠在500Nm的作用下產(chǎn)生2.44m/s2的減速度。
3.eBooster實現(xiàn)性能更佳的制動回收功能
從能量轉(zhuǎn)換的角度看，傳統(tǒng)的汽車在制動時，卡鉗在輪缸液壓的推動下加緊制動盤，整車的動能通過制動盤摩擦生熱耗散，這個過程中動能沒有得到有效利用。
制動能量回收功能隨著新能源汽車的普及同步問世。在制動能量回收功能的作用下，汽車制動過程中除了液壓力產(chǎn)生摩擦制動外，高壓電池和驅(qū)動電機的協(xié)作，驅(qū)動電機產(chǎn)生負(fù)扭矩提供部分制動力，負(fù)扭矩產(chǎn)生反向電流對高壓電池進(jìn)行充電，最終制動時車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲在高壓電池中，用于下一次的車輛驅(qū)動，從而實現(xiàn)了能量回收，達(dá)到節(jié)能減排的目的。
傳統(tǒng)的制動能量回收功能控制簡單，當(dāng)駕駛員松開踏板后，驅(qū)動電機便通過較小的制動扭矩產(chǎn)生0.1~0.2g的減速度，而當(dāng)駕駛員踩下制動踏板后，電機制動力繼續(xù)保持并適度增大，于此同時液壓制動力也隨著制動踏板的深度增大而增大，兩種制動力疊加作用從而實現(xiàn)車輛制動。這種簡單的制動力疊加雖然實現(xiàn)了能量回收，但是也帶來了新的問題：相比燃油車，駕駛員會感覺到制動踏板的腳感變化，因此開新能源車需要重新適應(yīng)。
eBooster和ESC的制動組合可以完美地解決燃油車和新能源車上腳感不一致的問題，這需要對ESC的硬件進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計優(yōu)化——增加ESC蓄能器的容量。在大容量蓄能器的加持下，當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，eBooster控制主缸液壓進(jìn)入輪缸產(chǎn)生制動力，于此同時驅(qū)動電機制動力隨著制動踏板深度增加緩慢上升，該過程中來自主缸的制動液不會直接流入輪缸，而是將一部分暫時存儲在蓄能器中，在蓄能器中的制動液不會產(chǎn)生制動力。整個過程中蓄能器液量和驅(qū)動電機制動力可以協(xié)調(diào)控制，此消彼長，而這個過程中eBooster通過對助力大小控制（如下圖所示）始終保證相同的踏板深度下踏板的反作用力恒定，讓駕駛員感受不出此時是電機制動還是制動液制動，從而實現(xiàn)踏板感的一致性，給駕駛員帶來最舒適的體驗。
eBooster實現(xiàn)制動能量回收時保持踏板感一致的原理
