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技术资料:博世智能助力器iBooster
作者: Wang Lu 来源: 博世苏州 日期: 2018年3月29日

为了应对电气化、自动化及互联化的产业发展趋势,博世最新一代制动助力产品——智能助力器iBooster应运而生。不依赖真空源,体积更小、重量更轻的iBooster还有哪些奇妙之处?
 
从汽车诞生时起,车辆制动系统在车辆安全方面就扮演着至关重要的角色。最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力,这时的车辆质量比较小,速度比较低,机械制动已满足车辆制动的需要。
 
随着汽车自质量的增加,助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时,开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器,并有制动踏板控制的真空助力装置。
 
随着科学技术的发展及汽车工业的发展,尤其是军用车辆及军用技术的发展,车辆制动有了新的突破,液压制动是继机械制动后的又一重大革新。
 

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1936年,博世公司申请的一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1978年,博世全球第一个防抱死制动系统ABS被引入市场,大大地提升了制动安全性。1995年,博世底盘控制系统又推出了具有里程碑意义的首个电子稳定程序ESP®。
 
ESP整合了ABS和TCS的功能,并且能够防止车辆侧滑,增强车辆的稳定性。数据表明,80%的高速公路侧滑事故可通过安装ESP®避免。
 
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众所周知当今世界车辆正沿着电气化、自动化和互联化的趋势迅速发展。围绕这三大趋势,市场对现代制动系统提出了更高的要求,主要包含功能性和非功能性两大部分。
 
功能性要求主要有高动态建压性能、提高舒适性、自动驾驶的失效操作、通过电气化技术提高能效率和降低CO2排放等;非功能性主要有降低成本和复杂性、网络安全等。传统的制动系统显然已经无法满足市场的多种需求。
 
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作为创新技术的领导者,博世经过深入的研究开发,推出了新一代制动助力产品:智能助力器iBooster。
 
iBooster是不依赖真空源的机电伺服机构,适用于所有动力总成,包括混动和电动车,具有多种产品优势。iBooster利用传感器感知驾驶者踩下制动踏板的力度和速度,并将信号处理之后传给电控单元,电控单元控制助力电机对应的扭距,在机电放大机构的驱动下,推动制动泵工作,从而实现电控制动,响应速度更快并且能够精准的控制压力,更加符合未来发展趋势。
 
电气化是为了能够更好实现节能减排目标的重要战略。在汽车产业领域,新能源汽车的大力发展在满足社会环保诉求的同时保障了能源的安全,将成为未来汽车市场的主力军。然而新型节能动力系统和电动车不能为传统的真空制动助力器提供足够的真空度,只能通过搭载真空泵来替代发动机作为真空的动力来源,这套解决方案存在明显的噪音,占用机舱内的空间,也增加了整车重量。
 
具有无真空助力特性的iBooster为整车厂提供了新的解决方案,不依赖真空源,取代了传统的真空泵和真空软管,体积更小,整个制动系统重量更轻,无需消耗能量建立真空源,仅在制动时消耗电量,从而达到节能减碳的目的。
 
iBooster采用模块化设计,显著减少零件的多样化和数量。例如一个客户平台有多款不同车型,既有燃油车,又有混动车、纯电动车型,iBooster具有强兼容性,适用于多种车型,客户可以用同款产品iBooster用于整个平台开发,减少工程开发费用。
 
iBooster属于非解偶踏板系统,助力原理和真空助力器类似,因此具有最真实和自然的踏板感,驾驶员能直观的感受到制动系统的变化,例如ABS回馈力和刹车片的衰退等,减少安全隐患。相对解耦踏板系统来说,所需要的功耗更低。同时为满足驾驶感受的多样性和舒适性,iBooster还可以通过软件调节踏板感,轻松完成舒适和运动驾驶风格的随意切换。
 
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另一方面,新能源汽车正在迅速发展,其纯电续航里程一直是人们关注的重点。除了改进蓄能和驱动方式外,提高制动能量回收效率也是现代电动汽车以及混动汽车的重要技术之一。
 
新能源汽车的整车电机在制动过程中会产生制动扭矩,将在制动过程中产生的动能损失转化为电能,并回馈蓄电池,实现能量回收。博世推出的协调再生制动系统(iBooster和ESP hev产品组合),具有较高的协调能力,可以实现减速值最高达0.3g的完全制动能量回收,能覆盖日常行驶中的大部分制动行为,在电机能力满足制动需求时实现100%的制动能量回收。当电机能力无法满足制动需求时,进行液压制动补偿,避免减速度波动,保持良好的驾驶感受。
 
协调再生制动系统和传统的再生制动系统相比,能进一步增加新能源车的续航里程,减少混动车的燃料消耗和二氧化碳排放,尤其是在频繁制动和加速的城市工况下,能量回收性能更优越。
 
作为道路安全的积极倡导者和实践者,博世一直致力于帮助减少交通事故,并尽一切努力实现无事故的愿景。机电伺服设计的iBooster可以使驾驶辅助系统的性能进一步提升。
 
利用电子马达,iBooster可以在驾驶员不踩制动踏板的情况下,独立主动建压。相比较典型的ESP系统,iBooster具有高动态建压性能,建压速度更快,可满足高达25cm³/s的制动液流量要求。这一优势显著的提高了自动紧急制动系统的性能,在紧急情况下,iBooster能够以更快的速度自主建压,显著缩短自动紧急制动下的TTL时间并缩短制动距离,能够更好地保护行人及支持十字路口交通安全辅助。在碰撞无法避免的情况下,它也有助于降低速度减轻所有相关方的影响和伤害风险,满足NCAP未来的需要。
 
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驾驶员的安全辅助系统、紧急刹车系统、防碰撞系统等等,这些是自动驾驶发展的初步阶段。随着技术的发展,会过渡到半自动驾驶,最终,也许2025年或者2035年会实现全自动驾驶。
 
针对即将来临的高度自动驾驶对制动系统又提出了更高的需求。在SAE自动驾驶L1和L2级别中,系统始终需要驾驶员监控,系统故障后由驾驶员接管,而在L3及以上级别的自动驾驶过程中,要求单一故障后短时间内系统有可控能力,减少或不需要驾驶员监控,这就要求制动系统必须具备冗余的制动能力。
 
高度自动驾驶要求制动系统除了有当前制动系统的正常状态下的能力之外,还要有故障快速侦测能力、执行机构的自检能力、故障发生时执行机构的快速选择能力,要求车辆具有纵向稳定性冗余、可转向性(防抱死)冗余,还有车辆的减速冗余。这就需要车辆有两套制动系统,具有额外的监控功能,冗余的模式控制和纵向稳定性控制。
 
博世正在基于iBooster和ESP系统组合开发L3自动驾驶的制动系统,电子电器架构需要两个独立的供电系统,冗余的通信网络和冗余的上层控制单元。结合ESP系统iBooster能够提供自动驾驶所需的制动冗余功能,两个系统都有一个直接的机械推进装置,并且可以在整个减速范围内独立的对车辆进行制动。iBooster失效时可以由ESP接管制动功能,ESP失效时iBooster可以正常制动并保证车辆的纵向稳定性。
 
iBooster和ESP系统组合给高度自动驾驶提供了可靠的解决方案。

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:sara)

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