汽车制动系统发展历程及发展趋势分析：持续升级，目前处于向线控制动迭代的关键期

——传统机械制动阶段

最早制动器的制动力来源主要来自于人力以及真空助力泵助力，再通过液压或气压传导。以液压伺服系统为例，驾驶员脚踩制动踏板，人力通过真空助力泵（发动机抽真空产生负压，可以将力量增大八倍左右）放大后，将制动主泵的制动液顺着管路推动到制动器的制动分泵里。

两种动力传导方式比较来看：1）液压伺服制动系统制动响应精准而快速，易于操控，更易集成于高级驾驶辅助系统，但力量较小无法用于重型车辆；2）气压动力制动系统力量大，多用于重型车辆，但因气体易被压缩，响应时间较长。

执行端以传统机械制动装置为主：1）行车制动方面：盘式/鼓式制动器是最终实现车辆制动的执行装置，原理是利用与车身相连的非旋转元件和与车轮相连的旋转元件产生摩擦力抵消轮胎的动能，其中盘式制动器由于散热性好、可靠性高普遍应用于乘用车。2）驻车制动方面：传统机械拉索式手制动，通过钢制拉绳对制动盘施加拉力，从而夹紧车轮实现驻车制动功能。拉索式手制动的优点在于：1）结构简单，成本低；2）易于实现漂移等极限驾驶功能。缺点在于：1）无法自动检查拉索松紧度；2）停止和起步需要频繁操作，便利程度低于电子手刹；3）无法进行二次夹紧，制动盘热胀冷缩易导致制动力不足。

盘式/鼓式制动器对比

来源：卡车网

拉索式手制动结构图

来源：公开资料

——引入电子辅助控制，推出电控产品

行车制动方面：一方面机械制动部件向电子化升级，如真空助力器升级电子助力系统；另一方面集成辅助制动系统 ABS（纵向制动控制）/ESC（横向+纵向制动控制），ABS 可防止车辆紧急制动时因车轮抱死造成车辆失控，ESC 通过将制动力输出的液压进行再分配实现车身行驶稳定。

驻车制动方面：传统拉索式手制动升级为拉索式 EPB（电子手刹），进一步可升级为集成式 EPB。新的行业趋势是将 EPB 的基本硬件和逻辑电路与 ESC 架构集成，既可实现硬件有效降本、降低制动系统复杂性，亦可提高系统可靠性。

引入电控产品后的制动系统结构

来源：汽车之家

行车制动系统融入电控产品ABS/ESC，更有利于行车稳定性与安全性。在液压制动系统的基础上，现代的汽车制动系统引进了电子制动产品ABS及ESC：1）ABS防抱死系统，能够保证车轮始终保持最大的制动力，并保证转向功能和增加制动时方向的稳定性，从而实现最佳的纵向制动控制；2）ESC车身稳定系统，该产品为ABS的升级产品，通过多项传感器的数据，对车身姿态进行调整控制，在保留ABS系统功能的基础上，能够防止转向过度/不足，并具有主动建压功能。

ABS系统工作原理

来源：汽车之家

ESC系统工作原理

来源：汽车之家

电子驻车制动（EPB）最初实现静态制动功能，逐渐向动态控制演变。

拉索式EPB，电子驻车系统过渡形态。拉索式EPB通过电控的方式，将驻车制动拉索进行拉紧和放松。除了具备传统手制动的静态驻车还有静态释放功能外，拉索式EPB能够集成自动驻车（AUTOHOLD）和上坡起步辅助功能。并且免去了手刹拉杆，使得驾驶舱内空间布局有较大的优化。

硬件解耦，集成式EPB实现线控功能。集成式EPB在拉索式的基础上，通过电动机组件代替了制动拉索，当驾驶者操作驻车电子按钮后，电子控制单元将控制集成在左右制动卡钳中的电动机工作，带动卡钳活塞产生机械夹紧力，从而完成驻车动作。集成式EPB通过驻车制动系统硬件的解耦，实现了驻车制动的线控功能。在线控功能的基础上，EPB能够作为行车制动的冗余部分，在制动失效的情况下介入行车制动。

拉索式EPB：机械拉索向电子拉索升级

来源：汽车之家

集成式EPB执行机构

来源：汽车之家

——线控制动作为自动驾驶时代必需品，放量可期

线控制动（Brake-by-wire）实现硬件解耦，数据线传递信号，成为电动智能化背景下最佳选择。线控制动主要构成包括传感器、中央控制器（ECU）、制动执行模块、通信单元和电源五部分，踏板位移与制动力传导解耦，通过踏板位移传感器来识别制动意图，ECU单元通过车载网络接受制动指令信号并计算出各个车轮所需的最佳制动力，并通过电机来完成建压过程。线控制动系统可以分为电子液压制动（EHB）和电子机械制动（EMB两种。

线控制动系统EHB和EMB结构对比

来源：CNKI

线控制动系统EMB总体结构

来源：CNKI

EHB是目前的主流选择，是目前兼顾成本、性能的最优解。

1）结构上，EHB更加精简，相较于传统液压制动取消了真空助力器（用电机取代）以及制动踏板和车轮制动器的机械或液压管的链接，主要由踏板感觉模拟器、液压控制单元和电控单元三部分组成。按照是否集成ESC或ABS，EHB可分为Onw-Box和Two-Box两种形式。

2）功能上，1）取消了真空助力器，更适用于新能源汽车；2）响应速度提升，短距离制动停车和行驶稳定性方面有了较大改善；3）系统算法可补足由于机械特性变化导致的制动力不足等情况；4）安全性更高，eBooster失效时可切换ESC作为备份制动；5）系统能够实现制动能量回收，降低能耗。6）与EMB方案相比，可直接采用现有的车载12V电源，更为可靠。

EHB系统工作原理

来源：CNKI

Two-Box方案的EHB系统结构

来源：CNKI

电子机械制动（EMB）是未来方向：1）结构上，EMB完全取消液压传导，四轮的电控制动模块取代了传统的盘式制动器/鼓式制动器，使用通过电信号直接控制轮侧电机制动器。2）功能上，EMB使用电信号完全取代了液压制动，制动速度更快且能实现四轮制动器的独立控制，更适配与新能源汽车，是完全自动驾驶时代的必然选择。但是诸多难题制约EMB量产，如电源适配问题、安全控制问题、恶劣工况下驱动电机稳定性问题以及成本问题。

制动系统工作原理变化

来源：汽车之家