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NewTech∣拓普集团全新一代智能刹车系统(IBS-PRO)
作者: 未名 来源: 拓普集团 日期: 2021年12月4日

◆全新一代智能刹车系统One Box解决方案
◆核心零部件全栈自研、自制
◆以IBS为载体建立了完整的汽车底盘电子产品研发体系
 
拓普集团率先在国内研发智能刹车系统IBS(Intelligent Brake System),国内、国外研发团队协同合作,历经了4代产品的迭代完善,设计了5000多张图纸,申请了100多项专利,编写了数百万行软件代码,形成了2500多项的故障失效库案例,经历了120多项台架试验和250万次的产品耐久验证,同时通过了2年多的常温、冬季实车试验,完成了整套IBS智能刹车系统的研发、标定与验证。最终发布了全新一代IBS-PRO产品。
 

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IBS-PRO集成化程度高,是制动系统的One Box解决方案,结构紧凑,建压速度快。IBS-PRO取消了传统制动系统的真空助力器及电动真空泵,并将制动主缸、ABS/ESC液压调节单元等集成为一体。IBS-PRO通过增加踏板位移传感器、踏板模拟器、主缸隔离电磁阀实现了制动踏板的解耦,即线控制动的功能。IBS-PRO的动力源来自于三相直流无刷电机和滚珠丝杠,不仅可以实现传统的制动助力功能,还可以支持主动制动。IBS-PRO集成了传统的ABS/ESC电磁阀,可以通过电磁阀实现对轮缸的压力精确控制。IBS-PRO也集成了EPB的控制器,实现对驻车功能的控制。IBS-PRO采用了三核的32位MCU域控制器,可以集成OEM的第三方软件,支持CAN唤醒功能。IBS-PRO功能全面,实现了基础制动辅助、高级制动功能、外部制动功能(支持自动驾驶ADAS功能)、主动安全功能四组功能。
 
IBS-PRO智能刹车系统控制功能
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——IBS-PRO产品特点——
 
◆响应速度快、精度高 在150ms内建压可达100bar,压力精度±1bar。
◆能量回收率高 具备能量回收功能,可配合在制动过程中的部分能量进行转化储存,提高20%以上的电动车续航里程。
◆轻量化和NVH 系统高度集成,重量仅有5.8kg,平均噪声值小于42dB。
◆直流无刷电机 额定力矩2Nm,额定转速3000rpm,堵转扭矩4Nm,空载转速6000rpm,可更快速响应,实现更高效、更迅速的建压能力。
◆传感器 集成了踏板位移传感器,每1ms采集驾驶员和外界的制动请求,精度±0.03mm。控制电机的角度传感器,每0.1ms采集一次电机角度,精度±1.25°。传感器均采用冗余设计,功能安全等级可达ASILD。
◆踏板模拟器 通过踏板模拟器实现了踏板解耦和踏板感反馈。通过软件可以设置不同的踏板感曲线,即踏板位移—制动减速度的关系,给驾驶员轻松舒适的踏板感觉。踏板感重复性、一致性高,偏差小于10%。
◆电磁阀 攻破了长时间通电电磁阀技术,持续通电温升小于80℃,同时实现了大流量的要求,流量可达4L/min@100bar,响应时间小于10ms。
◆实时通讯 支持CAN、CAN FD、FlexRay等整车控制器实时通讯,通讯周期可缩短到1ms。采用三核32位的域控制器芯片,可以支持智能驾驶和底盘域控制功能,同时可集成OEM的第三方软件。
◆机械备份制动能力 IBS-PRO在极端条件下失效时,仍然可以实现强大的机械备份制动能力,在500N踏板力的作用下,可以实现4.88m/s2@500N的备份制动能力。相比于法规要求的2.44 m/s2@500N的机械备份制动能力,有一倍的裕量。
 
——生产工厂:自动化、全过程A级追溯——
 
IBS-PRO智能刹车系统工厂位于宁波,已投入SMT、ECU组装、传感器组装、电磁阀装配、总成自动化装配、智能仓储等先进制造设施,满产可实现年50万辆车的IBS-PRO智能刹车系统产品配套能力。
 
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IBS-PRO产品生产基地
 
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IBS-PRO ECU装配线
 
IBS-PRO引入全新产线,利用数字化和智能化技术,充分集成精益生产理念。拓普IBS-PRO系统生产线基于拓普制造体系(TPS)打造,产线配备10万级无尘车间,大量应用自动防错技术(机器视觉与智能传感器、智能清洗、智能检测等),全过程A级追溯,将实现产线的高效和智能运行。
 
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生产线实时监控系统
 
——研发历程:脚踏实地、充分验证——
 
IBS智能刹车系统是功能安全要求ASIL D的产品,在研发过程中,拓普集团按照正向开发流程,注重前期的CAE设计仿真,通过系统仿真设计、零部件仿真设计、零部件测试验证、系统测试验证的流程,确保了产品高质量。
 
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IBS智能刹车系统AMESim系统仿真
 
拓普集团投入大量的实验室资源,开展了数百次试验验证,充分验证了产品的性能和耐久性,以不断完善产品性能、优化解决方案。建成多功能试车跑道。目前已与多家主机厂达成战略合作伙伴关系,在黑河、招远、襄阳等国内多家试车场地进行充分路试验证,确保产品性能与可靠性。
 
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IBS试验设备与资源
 
 
——产品系列——
 
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IBS产品系列
 
IBS-EVO制动产品
拓普集团在完成IBS-PRO的产品研发之后,将陆续推出IBS-EVO、IBS-RED冗余制动方案。其中,IBS-EVO是IBS-PRO的进化版,在IBS-PRO产品的基础上,更小、更轻、更节约,且依然具备优异的制动性能。
 
◆轻量化 IBS-EVO的重量为4.8kg,在IBS-PRO的基础上减少1kg。
◆集成IMU IBS-EVO可以集成惯性单元IMU,实现±300°/s的横摆角速度测量,±6g的侧向加速度、纵向加速度的测量,有效地支持ADAS相关功能。
◆双控制MCU IBS-EVO的主控制MCU将采用冗余方案,增加一个冗余的MCU,保证系统的鲁棒性。
◆冗余EPB IBS-EVO的EPB将采用冗余方案,支持RPA(Remote Parking Asist)—遥控泊车辅助,同时可以支持OEM取消P挡锁。
◆更加优异的机械备份能力 IBS-EVO的机械备份能力在IBS-PRO的基础上进一步提升,通过冗余EPB的设计,当IBS-EVO失效时,通过EPB可以实现0.3g@200N的机械备份制动能力。
◆冗余ABS电磁阀控制回路 IBS-EVO的机械备份制动能力较强,即使在机械备份模式下,仍然容易触发制动防抱死功能,为保证ABS功能的正常,ABS电磁阀控制回路将采用冗余设计,保证在机械备份模式下,仍然可以通过ABS电磁阀调节轮缸压力。
 
IBS-RED冗余制动产品
IBS-RED是IBS-PRO的冗余制动方案,可以支持L3以上的ADAS自动驾驶功能。相对于目前市场上的RBU冗余制动方案,IBS-RED通过双绕线电机、双控制回路、双绕线电磁阀线圈实现了冗余制动的功能,对于整车布置的要求更小、功能更加强大、响应速度快、噪声更好、可靠性更强。
 
◆高集成度 IBS-RED不需要额外的RBU模块,仍然采用One Box的布置,对于整车的空间要求小,重量为6.5kg,更加紧凑。
◆响应速度快、精度高 RBU模块建压速度为300~400ms@100bar,精度为±5bar。而IBS-RED仍然可以保持150ms@100bar的建压速度,精度为±1bar。
◆NVH优异 RBU模块建压时的平均噪声等级为75dB,而IBS-RED建压时的平均噪声等级不超过42dB。
◆可靠性高 RBU模块的寿命不超过2万次,而IBS-RED的寿命可达220万次。
◆成本低 RBU模块需要增加额外的支架、制动管路,而IBS-RED只需要增加简单的控制回路和双绕线电机,成本更低。
 
在可见的未来,智能驾驶的需求也为拓普提供不断提升的机遇和空间,IBS的系列产品将给客户提供足够的安全保障。另外,拓普集团的IBS智能刹车系统也支持软硬分离方案,在IBS智能刹车系统的基础上,可以支持OEM实现底盘域控制器的功能。
 
——IBS智能刹车系统的战略意义——
 
IBS智能刹车系统是高度集成的安全系统,集成了机械、电子、液压、控制、算法等多学科内容。通过IBS智能刹车系统的开发,拓普集团具备了机、电、液、软等综合开发和系统集成能力。
 
◆软件开发能力 IBS智能刹车系统的成功开发,使公司建立了完整的软件开发流程、团队和工具链。基于ASPICE的软件开发流程,打通了系统需求、软件架构设计、软件功能需求、软件详细设计、软件源代码的开发、单元测试、集成测试、SIL测试、HIL测试、FIT测试、整车系统测试的整个软件开发流程。
 
◆ISO26262功能安全开发能力 IBS智能刹车系统是汽车电子最高功能安全等级(ASILD)的产品,建立了完整的功能安全开发团队、体系流程。按照功能安全的标准流程,进行了HARA、SG、FSC/FSR、TSC/TSR、System FMEA、FTA、HSRS、FMEDA的详细设计开发。
 
◆正向开发能力 在IBS智能刹车系统的开发中,按照IATF 16949的APQP流程,通过APIS的FMEA工具,进行了正向设计开发,编写了DFMEA、PFMEA、控制计划、作业指导书,累计2500多条FMEA案例,保证了产品的可靠性。
 
◆CAE仿真设计能力 在IBS智能刹车系统的开发中,进一步完善了CAE设计开发能力,通过AMESim建立系统的仿真设计模型,同时在结构力学的仿真分析基础上,实现了对电磁场的仿真设计计算、流场的仿真设计计算、温度场的仿真设计计算的能力。
 
 
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转向系统、空气悬架、滑板底盘技术
 
IBS智能刹车系统的技术突破,使拓普集团建立了完整的汽车电子产品开发体系。基于客户需求,公司在快速变化的汽车市场环境下,纵向不断提升产品性能,横向拓宽产品线。基于IBS技术体系,拓普已深入多个高端行业领域,涉及电动助力转向系统、主动后轮转向系统、电动调节管柱、热管理系统泵阀、空气悬架集成式充气及控制单元等,未来公司还将开发线控滑板底盘。提升客户满意度,持续为客户创造价值!
 
拓普集团
宁波拓普集团股份有限公司是在上海证券交易所上市的一家技术领先的汽车零部件企业(股票代码:601689)主要致力于汽车减振系统,轻量化底盘系统,热管理系统,饰件系统,智能驾驶系统等领域的研发与制造。公司已在全球范围内设立5个技术研发中心、40余家子公司及60余个制造工厂。

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

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