作者 | 北灣南巷
出品 | 汽車電子與軟件
電子機械制動系統(tǒng)（EMB）是一種現(xiàn)代車輛制動技術(shù)，它結(jié)合了電動驅(qū)動和機械制動的優(yōu)勢，以實現(xiàn)高效、精確和靈敏的制動性能。EMB系統(tǒng)主要由電機、減速器、夾緊裝置、卡鉗和控制器等組成。
華為在電子機械制動（EMB）領(lǐng)域的進展顯著，正積極推動該技術(shù)的商業(yè)化和量產(chǎn)。2024年4月，華為發(fā)布了DriveONE純電智動（EMB方案），并與江淮汽車在EMB領(lǐng)域展開深度合作。這一方案通過驅(qū)動和制動系統(tǒng)的融合控制，旨在大幅縮短剎車距離和高速避障距離，提供更安全、更舒適的駕乘體驗。
華為的EMB技術(shù)以控制安全、執(zhí)行安全、通訊安全為核心，具備高密高效電機驅(qū)動和快速響應(yīng)的能力，扭矩響應(yīng)速度可低至100ms。此外，華為的PSiP技術(shù)能夠支撐輪端總成的精細化控制和分布式控制，軟件能力上，分布式ABS算法和自適應(yīng)尋優(yōu)算法進一步提升了減速效率和標定效率。
在專利方面，華為也在積極布局，這表明華為在EMB領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和專利申請上都有所行動。
華為的這些進展表明，它正努力在EMB技術(shù)上實現(xiàn)突破，并可能在未來的汽車制動系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。隨著技術(shù)的發(fā)展和合作伙伴的加入，華為有望在EMB領(lǐng)域取得更多成果。
#01 電機關(guān)鍵技術(shù)
電子機械制動（EMB）這項技術(shù)將傳統(tǒng)的液壓制動方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛呻姍C直接提供動力，實現(xiàn)了制動系統(tǒng)的電子化和精準化。
1.1 電機
EMB系統(tǒng)中的電機是整個系統(tǒng)的驅(qū)動核心，其作用是通過電動信號將能量轉(zhuǎn)化為機械力，驅(qū)動制動器工作。電機的運行通過定子和轉(zhuǎn)子的相互作用來實現(xiàn)，具體如下：
定子（Stator）：
- 定子是電機中的靜止部分，通常由線圈和鐵芯組成。在線圈中通入電流后，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)。
- 在EMB系統(tǒng)中，定子起到了提供電磁力的作用，控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向和速度，以驅(qū)動制動器執(zhí)行精確的制動動作。
轉(zhuǎn)子（Rotor）：
- 轉(zhuǎn)子是電機中旋轉(zhuǎn)的部分，它受到定子的電磁場作用而旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)最終通過減速器傳遞給其他機械部件，帶動制動操作。
- 在EMB中，轉(zhuǎn)子的運動直接決定了夾緊裝置的動作，從而控制摩擦片對制動盤的壓力。
1.2 電機控制
工作原理：通過控制電機定子的電流，精確調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，以達到對制動器的精準控制。
控制方式：通常采用閉環(huán)控制方式，即通過傳感器監(jiān)測電機的實時轉(zhuǎn)速和位置，并根據(jù)預(yù)設(shè)值實時調(diào)整控制信號，確保制動力度的準確性。
響應(yīng)速度：電機控制的核心是快速響應(yīng)。相比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)，電機能夠提供更快的響應(yīng)速度，實現(xiàn)更靈敏的制動效果。
1.3 控制器
功能：控制器是整個EMB系統(tǒng)的大腦，負責接收駕駛員的制動指令，處理傳感器反饋數(shù)據(jù)，并實時調(diào)節(jié)電機的工作狀態(tài)。
組成：控制器通常包括一個微控制單元（MCU），用于處理控制算法，輸出控制信號給電機驅(qū)動器。同時，控制器還監(jiān)測來自壓力傳感器、位置傳感器等的數(shù)據(jù)，以確保制動器工作狀態(tài)的實時調(diào)整。
電子控制模塊（ECU）：這一模塊會對電機的工作電流、電壓和轉(zhuǎn)速進行控制，通過精確的電流控制，保證電機的動力輸出與車輛的制動需求匹配。
#02 機械關(guān)鍵技術(shù)
2.1 減速器
功能：減速器的作用是將電機的高速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為低速、高扭矩的旋轉(zhuǎn)運動。電機的輸出通常是高轉(zhuǎn)速、低扭矩，而制動系統(tǒng)需要高扭矩才能產(chǎn)生足夠的摩擦力，因此減速器在這里起到至關(guān)重要的作用。
設(shè)計：通常使用行星齒輪或平行軸齒輪來實現(xiàn)減速。行星齒輪減速器體積小，適合嵌入式設(shè)計，有助于減小EMB系統(tǒng)的總體積。
傳動效率：減速器的傳動比直接決定了摩擦片的夾緊速度和夾緊力的精度，是EMB中關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。
2.2 夾緊裝置
功能：夾緊裝置的作用是將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為摩擦片的直線運動。通過這個裝置，摩擦片被推向制動盤，產(chǎn)生摩擦力以實現(xiàn)制動。
形式：最常見的設(shè)計是使用滾珠絲杠，即通過螺旋形的絲杠結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線推動力。關(guān)鍵點：夾緊裝置的精度直接影響制動力的大小，以及制動系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。高精度的絲杠裝置能夠保證摩擦片均勻受力，并在制動時保持穩(wěn)定。
2.3 卡鉗本體
功能：卡鉗本體是制動系統(tǒng)中支撐和固定摩擦片、夾緊裝置等部件的結(jié)構(gòu)部分。它直接承載制動力，并通過其機械結(jié)構(gòu)確保摩擦片與制動盤的有效接觸。
設(shè)計：卡鉗通常采用高強度材料，如鋁合金或鋼材，以確保在高應(yīng)力狀態(tài)下具有足夠的剛性和強度，同時具備耐高溫性能。結(jié)構(gòu)：卡鉗的U形設(shè)計通常能夠夾住制動盤，使摩擦片在制動時能夠?qū)χ苿颖P施加足夠的摩擦力。卡鉗通過導(dǎo)向銷與其他部件配合，使其能夠在滑軌上平穩(wěn)移動。
2.4 駐車機構(gòu)
功能：駐車機構(gòu)用于在車輛靜止時保持制動狀態(tài)，防止車輛滑動。它通過電機或機械自鎖機制保持摩擦片與制動盤的夾緊狀態(tài)。
工作原理：駐車機構(gòu)可以由電子控制的單向軸承或自鎖裝置組成。當車輛處于停車狀態(tài)時，電機會激活駐車制動，將摩擦片固定在制動盤上，防止車輛移動。自動與手動模式：現(xiàn)代的EMB系統(tǒng)通常集成電子駐車功能，能夠根據(jù)車輛狀況自動激活或釋放駐車制動。同時，部分系統(tǒng)還保留了手動控制駐車功能，確保在電子系統(tǒng)失效時仍能手動駐車。
EMB系統(tǒng)通過電機驅(qū)動代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓制動，實現(xiàn)了更高的控制精度和響應(yīng)速度。電機系統(tǒng)由定子、轉(zhuǎn)子和控制器構(gòu)成，利用高精度的閉環(huán)控制方式，實現(xiàn)快速、穩(wěn)定的制動控制。機械部分則通過減速器將高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為高扭矩，推動夾緊裝置與摩擦片，實現(xiàn)對制動盤的夾緊。同時，駐車機構(gòu)通過單向軸承或機械鎖定功能，確保停車時的安全性。
#03 華為在EMB方面的進展
在全球汽車行業(yè)不斷向電動化和智能化轉(zhuǎn)型的背景下，電子機械制動系統(tǒng)（EMB）作為一種創(chuàng)新的制動技術(shù)，正逐漸成為現(xiàn)代車輛的重要組成部分。EMB系統(tǒng)結(jié)合了電動驅(qū)動與機械控制的優(yōu)勢，以其更快的響應(yīng)速度、更高的制動精度以及更小的體積，成為替代傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)的理想選擇。這一技術(shù)不僅提升了車輛的安全性和操控性，還為未來自動駕駛和智能交通系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
接下來的專利解析將詳細闡述相關(guān)各項的技術(shù)特征，包括電機驅(qū)動機制、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、冗余控制方案等。通過對這些創(chuàng)新要素的分析，我們將展示EMB在提升制動效率、降低能耗和實現(xiàn)智能化控制方面的巨大潛力，為汽車行業(yè)的未來發(fā)展提供新的思路和解決方案。
3.1 電子機械制動裝置和車輛_小型化方案
根據(jù)文件CN202410391814中的發(fā)明內(nèi)容，以下是詳細的解析與重點提取：
1. 發(fā)明背景與領(lǐng)域
- 該發(fā)明涉及電子機械制動裝置及其在車輛上的應(yīng)用，屬于車輛制動技術(shù)領(lǐng)域。
- 電子機械制動裝置（EMB）的主要特點是通過電機驅(qū)動摩擦片制動，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳遞效率高、無需液壓管路、小型化發(fā)展等優(yōu)勢，特別適用于現(xiàn)代車輛的輪邊制動系統(tǒng)。
2. 發(fā)明內(nèi)容
- 關(guān)鍵創(chuàng)新點：該發(fā)明通過將電機軸的單向軸承沿徑向移動，從而縮短制動裝置的軸向尺寸，實現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化，有助于適配輪邊狹窄的空間。
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計：裝置由多個關(guān)鍵組件組成，包括：- 制動電機：通過電機軸驅(qū)動摩擦片制動。
- 單向軸承：用于限制電機軸的反向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)駐車功能。
- 軸承套和限位座：限制軸承套的旋轉(zhuǎn)和偏移，確保單向軸承在正確的徑向位置滑動。
- 驅(qū)動件：用于推動單向軸承在電機軸的兩段（直徑不同的兩段）之間滑動，實現(xiàn)摩擦片的接合或釋放。
3. 工作原理
- 摩擦片的制動過程：
當電機反轉(zhuǎn)時，絲杠帶動摩擦片離開制動盤，解除制動狀態(tài)。
駐車功能：通過單向軸承限制電機軸的反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)駐車制動，確保車輛在駐車時摩擦片保持與制動盤的接觸。
4. 創(chuàng)新技術(shù)細節(jié)
- 單向軸承設(shè)計：軸承內(nèi)的凹槽用于容納活動件，活動件在凹槽內(nèi)滑動，以調(diào)整軸承的內(nèi)徑大小，從而控制電機軸的旋轉(zhuǎn)或限制其反轉(zhuǎn)。
小型化設(shè)計：通過減小制動裝置的軸向尺寸，適配現(xiàn)代車輛對輪邊制動系統(tǒng)空間的需求。此設(shè)計不僅提高了安裝的便利性，還減少了整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
5. 車輛應(yīng)用
- 集成設(shè)計：電子機械制動裝置直接集成在車輛輪轂或車架上，通過軸向滑動連接車架與摩擦片，實現(xiàn)高效制動。
6. 優(yōu)勢與應(yīng)用前景
- 高效節(jié)能：與傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)相比，電子機械制動裝置具有高效的能量利用率，且易于與現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)集成。
該發(fā)明通過優(yōu)化電機軸、單向軸承、絲杠等關(guān)鍵部件的設(shè)計，實現(xiàn)了制動系統(tǒng)的小型化與高效控制，具有很強的應(yīng)用前景。
3.2 電子機械制動裝置和車輛_緊湊型設(shè)計
文件202410487214詳細介紹了一種電子機械制動裝置，主要涉及結(jié)構(gòu)與工作原理。以下是重點內(nèi)容的提取與詳細解析：
1. 系統(tǒng)組成
- 制動卡鉗和絲杠：制動卡鉗用于連接制動電機并容納絲杠，絲杠用于傳動連接制動電機，驅(qū)動摩擦片。
- 兩個摩擦片：分別安裝在制動卡鉗的兩個安裝面上，摩擦片用于與制動盤接觸產(chǎn)生摩擦力，進而實現(xiàn)制動。2. 工作原理
- 電機驅(qū)動：通過制動電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，進而推動摩擦片相向或相背運動，實現(xiàn)與剎車盤的接觸或分離，產(chǎn)生或解除制動。
- 壓力傳感器：裝置內(nèi)設(shè)有壓力傳感器，用于檢測摩擦片在制動過程中的壓力，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整制動電機的輸出，以確保制動力的精確控制。
3. 創(chuàng)新點
- 小型化設(shè)計：該裝置通過容納槽將壓力傳感器部分嵌入，減少了制動裝置的軸向尺寸，使其適應(yīng)更狹小的輪邊空間，便于在緊湊型車輛上使用。
- 兩種壓力傳感器的應(yīng)用：第一種壓力傳感器（量程較小）： 用于零點檢測，即檢測摩擦片與剎車盤接觸前的初始壓力，以保證制動過程的可靠性。第二種壓力傳感器（量程較大）： 用于檢測整個制動過程中的制動力，以便調(diào)整制動電機的輸出扭矩，保證制動效果。
4. 詳細部件解析
- 制動卡鉗：呈U形結(jié)構(gòu)，分為第一鉗體和第二鉗體，分別位于剎車盤的兩側(cè)，并安裝兩個摩擦片，卡鉗通過連接部固定。
- 減速器：用于調(diào)整制動電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，確保摩擦片能夠平穩(wěn)有效地與制動盤接觸。
- 螺套與絲杠：絲杠通過旋轉(zhuǎn)推動螺套沿軸向滑動，從而驅(qū)動摩擦片與制動盤接觸或分離，實現(xiàn)制動控制。5. 應(yīng)用前景
- 車輛：該電子機械制動裝置設(shè)計緊湊，適用于現(xiàn)代汽車的輪邊制動系統(tǒng)，尤其是在空間有限的電動車等新型車輛上具有廣泛的應(yīng)用前景。
總體而言，這種電子機械制動裝置通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計和精確的壓力傳感器布局，顯著提高了制動系統(tǒng)的緊湊性和效率，適合于新型車輛對高效、節(jié)能制動系統(tǒng)的需求。
3.3 分流式電子機械制動裝置和車輛
根據(jù)文檔CN202410681141的內(nèi)容，以下是對發(fā)明的詳細解析與重點提取：
1. 發(fā)明背景
- 領(lǐng)域：該發(fā)明涉及車輛技術(shù)領(lǐng)域，具體是電子機械制動裝置（EMB）。EMB 通過電機和機械結(jié)構(gòu)配合實現(xiàn)制動，特點是結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)靈敏、無液壓管路、小型化趨勢，傳遞效率高，適用于車輛輪邊空間。
2. 發(fā)明內(nèi)容
- 核心：發(fā)明了一種分流式電子機械制動裝置，其通過分流凸起結(jié)構(gòu)，使制動時摩擦片受力均勻，提升制動效率和裝置穩(wěn)定性。
- 結(jié)構(gòu)：該裝置包括制動電機、減速器、滾珠絲杠和分流活塞。滾珠絲杠一端連接減速器，另一端驅(qū)動分流活塞，通過分流凸起傳遞驅(qū)動力推動摩擦片，實現(xiàn)制動。
- 創(chuàng)新點：分流活塞設(shè)計成兩個端面，端面上設(shè)有分流凸起，能夠分流驅(qū)動力，優(yōu)化摩擦片受壓情況，避免因受力不均導(dǎo)致制動性能下降。3. 具體技術(shù)細節(jié)
分流活塞：
- 分流凸起用于同時推動同一個摩擦片，增強其與剎車盤的接觸面積，提高制動效果。
滾珠絲杠：
- 通過減速器驅(qū)動，并與分流活塞相連，負責在制動時推動分流活塞產(chǎn)生滑動運動，最終實現(xiàn)制動。
4. 工作原理
- 制動時：滾珠絲杠通過減速器傳動，推動分流活塞，使摩擦片夾緊剎車盤產(chǎn)生摩擦，完成制動動作。
- 解除制動時：滾珠絲杠反向驅(qū)動分流活塞，使摩擦片遠離剎車盤，解除制動狀態(tài)。
5. 應(yīng)用場景
- 車輛制動系統(tǒng)：該制動裝置可應(yīng)用于多種車輛制動系統(tǒng)，通過提高制動效率和延長使用壽命，適用于現(xiàn)代高效能制動需求的汽車等。
該發(fā)明通過分流活塞的創(chuàng)新設(shè)計，顯著優(yōu)化了傳統(tǒng)電子機械制動裝置的結(jié)構(gòu)和性能，是一種高效、穩(wěn)定的小型化制動系統(tǒng)，尤其適合應(yīng)用在空間有限的車輛輪邊制動系統(tǒng)。
3.4 一種制動冗余控制的電機控制器及電子機械制動系統(tǒng)
文檔202410235108描述了一種新型電機控制器及其在電子機械制動系統(tǒng)中的應(yīng)用，旨在提高電動車的制動可靠性和安全性。下面我將詳細解析文檔內(nèi)容，并解釋其關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)勢。
1. 技術(shù)背景
- 電子機械制動系統(tǒng): 使用電機作為動力源，將剎車盤壓緊，產(chǎn)生制動力。相較于傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)，它具有響應(yīng)速度快、控制精度高等優(yōu)勢。
- 功能安全問題: 電子機械制動系統(tǒng)依賴于電信號傳輸，若出現(xiàn)故障（例如中央控制器或制動踏板傳感器失效），可能導(dǎo)致制動失靈，存在安全隱患。
2. 發(fā)明內(nèi)容
（1）制動冗余控制的電機控制器
- 功能: 控制驅(qū)動電機輸出扭矩，接收制動踏板信號，連接中央控制器和輪端制動裝置。
- 冗余設(shè)計: 當中央控制器失效時，電機控制器可以根據(jù)制動踏板信號控制輪端制動裝置輸出制動力，避免制動失靈。
其他功能:
- 響應(yīng)輪端制動裝置失效，通過驅(qū)動電機輸出負扭矩產(chǎn)生感應(yīng)電流進行制動。
- 響應(yīng)制動踏板信號和中央控制器同時失效，控制輪端制動裝置輸出固定制動力。
- 接收整車控制器的能量回收信號，控制驅(qū)動電機進行能量回收。
- 接收兩路制動踏板信號，提高制動控制的可靠性。
- 通過制動CAN網(wǎng)絡(luò)與輪端制動裝置和中央控制器通信，獲取狀態(tài)信息。
- 監(jiān)測滑移率，控制驅(qū)動電機輸出負扭矩，避免車輪打滑。
（2）電子機械制動系統(tǒng)- 組成: 中央控制器、輪端制動裝置（包含輪端控制器和制動執(zhí)行器）。
- 冗余設(shè)計: 當中央控制器失效時，輪端控制器可以根據(jù)電機控制器的指示控制制動執(zhí)行器輸出制動力。
其他功能:
- 中央控制器可以接收制動踏板信號，控制輪端制動裝置輸出制動力。
- 中央控制器可以向電機控制器發(fā)送制動請求信號，控制驅(qū)動電機進行能量回收。
- 中央控制器可以控制輪端制動裝置輸出固定制動力，保證制動安全性。
3. 電動車輛- 組成: 動力電池、車輪、制動冗余控制的電機控制器、電子機械制動系統(tǒng)。
- 優(yōu)勢: 具有更高的制動可靠性和安全性，同時實現(xiàn)能量回收，提高能量利用率。
技術(shù)優(yōu)勢
- 提高制動可靠性: 通過冗余設(shè)計，即使部分部件失效，仍能保證制動系統(tǒng)正常工作。
- 提高制動安全性: 避免制動失靈，降低交通事故風險。
- 實現(xiàn)能量回收: 提高能量利用。
