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01 — chapter 11 底盤(pán)域控制器的概念
 2 線控底盤(pán)技術(shù)線控底盤(pán)技術(shù)是指利用傳感器感知駕駛員駕駛意圖（方向，油門(mén)和制動(dòng)），并將其通過(guò)硬線輸送給底盤(pán)域控制器，然后底盤(pán)域控制器計(jì)算或決策出線控驅(qū)動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)和線控懸掛的控制指令，然后響應(yīng)的執(zhí)行控制器根據(jù)控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)等功能，從而取代傳統(tǒng)汽車(chē)靠機(jī)械或液壓來(lái)傳遞操縱信號(hào)的控制方式。 線控底盤(pán)技術(shù)是自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的基石，為何這么說(shuō)？是因?yàn)樽詣?dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括感知，規(guī)劃，控制和執(zhí)行，其具體過(guò)程是：首先，依賴(lài)感知傳感器對(duì)道路周邊環(huán)境信息進(jìn)行采集，包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)和慣導(dǎo)等，采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街邱{域控制器進(jìn)行計(jì)算，用來(lái)識(shí)別車(chē)輛周邊障礙物和可行駛區(qū)域；然后，進(jìn)行路線規(guī)劃，制定方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和速度等信息；再傳輸?shù)降妆P(pán)域控制器，底盤(pán)域控制器進(jìn)行計(jì)算決策出控制指令；最后，各執(zhí)行控制器按照指令進(jìn)行精確執(zhí)行，如下示意：
在上述的整個(gè)控制與執(zhí)行過(guò)程中，對(duì)底盤(pán)控制系統(tǒng)的要求非常高，尤其是線控制動(dòng)和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 2.1 線控制動(dòng)系統(tǒng)  2.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) source: Steer by wire toyota (automotorpad.com) 02 — chapter 21 制動(dòng)系統(tǒng)基本概念 為了建立對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的最初步認(rèn)識(shí)，先了解兩個(gè)基本概念：制動(dòng)系統(tǒng)原理和電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP，當(dāng)然也是為理解下文奠定基礎(chǔ)。 1.1 制動(dòng)系統(tǒng)原理 關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)原理，本質(zhì)上各種類(lèi)型制動(dòng)系統(tǒng)都一樣，這里以典型的真空助力制動(dòng)系統(tǒng)為例子來(lái)說(shuō)明。如下圖所示，真空助力制動(dòng)系統(tǒng)組成包括制動(dòng)踏板，真空助力器，制動(dòng)液，制動(dòng)油管，制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸和車(chē)輪制動(dòng)器（盤(pán)式/鼓式制動(dòng)器）等。
source: What You Need to Know About Brakes - R&L Automotive (rnlautomotive.com) 其具體工作原理是：
source：vehicle brake system - Bing images 1.2 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP汽車(chē)雖然具備基本的制動(dòng)系統(tǒng)，但隨著汽車(chē)速度越來(lái)越快，并不能完全保證行駛的安全穩(wěn)定。比如緊急剎車(chē)，踏板踩到底，這時(shí)車(chē)輛可能會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向困難或側(cè)滑；或在光滑路面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑而失控，或者有時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足或過(guò)度而失控等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，一代代工程師不斷努力，迭代出了基于制動(dòng)系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)（ESP, Electronic Stability Program）。ESP的核心功能主要包含3塊：ABS（Anti-lock Brake System，防抱死系統(tǒng)）、TCS（Traction Control System，牽引力控制系統(tǒng)）、VDC（Vehicle Dynamics Controller，車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制器）。
source：Login Page (carsomesg.com) 注：ESP是博世的叫法，另外：通用叫ESC；日產(chǎn)、斯巴魯叫VDC；豐田叫VSC；本田叫VSA；寶馬叫DSC；沃爾沃又叫DTSC。 1）ABS緊急剎車(chē)會(huì)使輪胎抱死（車(chē)輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)），前輪抱死會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力，后輪抱死易側(cè)滑。這時(shí)有了ABS功能，就會(huì)采用類(lèi)似于點(diǎn)剎的操作，讓車(chē)輪處于“邊滾邊滑”的狀態(tài)，使得車(chē)輪不抱死，車(chē)輛就不會(huì)失控，從而避免撞上障礙物。
source：Is it Possible to Upgrade a Car's Braking System into ABS? (pakwheels.com) 2）TCS 車(chē)輛起步時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑，無(wú)法起步，同時(shí)可能會(huì)方向失控。這時(shí)啟用TCS，比如車(chē)輛在冰面起步，通過(guò)TCS調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力，使得車(chē)輛正常起步；或車(chē)輛在分離路面（一側(cè)高附，另一側(cè)低附），通過(guò)TCS調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，對(duì)低附側(cè)車(chē)輪施加制動(dòng)力，使得車(chē)輛正常起步。
source: Fahami fungsi butang Traction Control System(TCS) di kereta anda | Iluminasi 3）VDCABS/TCS解決了車(chē)輛縱向方向的控制問(wèn)題，比如制動(dòng)和起步，但是車(chē)輛橫向方向的控制問(wèn)題，比如轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過(guò)度。這時(shí)需要使用VDC來(lái)解決，針對(duì)車(chē)輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足時(shí)，VDC將對(duì)車(chē)輛內(nèi)側(cè)后輪進(jìn)行額外的制動(dòng)，以增加車(chē)輛橫擺，讓車(chē)頭向彎內(nèi)方向擺動(dòng)；針對(duì)車(chē)輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)，VDC將對(duì)車(chē)輛外側(cè)前輪進(jìn)行額外的制動(dòng)，以減少車(chē)輛橫擺，讓車(chē)頭向彎外方向擺動(dòng)。
source: Subaru Canada 隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化與迭代，除了上述三大功能，ESP還增加了更多的功能，比如：HHC（上坡輔助功能）、EBD（電子制動(dòng)力分配功能）、HBA（液壓制動(dòng)輔助）和HDC（陡坡緩降）等。 2 制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展上述提到這些技術(shù)具體是怎樣的積累與發(fā)展過(guò)程，可以通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程一探究竟。 1）人力機(jī)械式到真空助力液壓式 最初的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是人力機(jī)械式，即駕駛員操縱一組簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器直接施加作用力。那時(shí)汽車(chē)小，重量輕，速度低，人力機(jī)械制動(dòng)能夠滿(mǎn)足汽車(chē)制動(dòng)的要求。隨著汽車(chē)的不斷發(fā)展，汽車(chē)變得越來(lái)越大，也越來(lái)越重，人力機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)不再好使了，同時(shí)伴隨著科技的不斷進(jìn)步，一些新技術(shù)被引入到汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，真空助力液壓制動(dòng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)出來(lái)。
source：148-001-Brakes101-BrakeDiagram.jpg (1275×600) (dsportmag.com) 2）ABS+TCS+VDC-->ESP 隨著汽車(chē)的速度越來(lái)越快，對(duì)汽車(chē)的操作穩(wěn)定性能要求也越來(lái)越高。因此，最先是應(yīng)用ABS功能來(lái)解決車(chē)輪抱死問(wèn)題，然后是應(yīng)用TCS功能來(lái)解決牽引力驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，再是應(yīng)用VDC功能來(lái)解決車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制問(wèn)題。這三個(gè)功能集成在一個(gè)控制器，也就是前面所提到的ESP，這樣，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)化成真空助力液壓制動(dòng)+ESP組合形式。
source: (8條消息)汽車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)ibooster詳解_ibooster工作原理_WY_16的博客-CSDN博客 3）電動(dòng)助力代替真空助力 面對(duì)日益緊張的能源問(wèn)題，對(duì)于汽車(chē)，一方面，需要發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率不斷提升，這時(shí)需要采取將更多的空氣通入氣缸的方法來(lái)提升燃燒效率，而這種方法會(huì)導(dǎo)致真空度降低，對(duì)制動(dòng)助力產(chǎn)生不利影響。另一方面，發(fā)展新能源汽車(chē)，用電機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生真空源，沒(méi)了發(fā)動(dòng)機(jī)，真空助力器就使用受限。另外，新能源汽車(chē)為了更加節(jié)能，有再生制動(dòng)和能量回收的需求。為了解決這些問(wèn)題，電動(dòng)助力就被推出，比如博世最先推出了iBooster：
source: 【中文】博世Bosch iBooster工作原理，ESP HEV Tesla model3_嗶哩嗶哩_bilibili 采用電動(dòng)助力后，制動(dòng)系統(tǒng)不需要真空源，取代了傳統(tǒng)的真空泵和真空軟管，使得整個(gè)系統(tǒng)體積更小，重量也更輕；又可以再生制動(dòng)和能量回收，整體系統(tǒng)更加節(jié)能；另外相較于真空助力，電動(dòng)助力響應(yīng)速度更快，控制壓力也更精準(zhǔn)。 4）線控制動(dòng)系統(tǒng) 最近幾年，隨著智能駕駛的更高智能化需求，也考慮到未來(lái)自動(dòng)駕駛的發(fā)展，對(duì)線控制動(dòng)系統(tǒng)的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈。各大供應(yīng)商積極響應(yīng)市場(chǎng)需求，陸續(xù)量產(chǎn)了相應(yīng)的產(chǎn)品。
source: 線控制動(dòng)之BOX之爭(zhēng)_搜狐汽車(chē)_搜狐網(wǎng) (sohu.com) 比如博世的IPB（Integrated Power Brake），本質(zhì)上是將iBooster和ESP合二為一。但IPB縮小了制動(dòng)系統(tǒng)的體積，減輕了重量，降低了成本；同時(shí)，IPB解耦了踏板系統(tǒng)，更能滿(mǎn)足智能駕駛的制動(dòng)需求。
source: 博世Bosch 智能制動(dòng)系統(tǒng) IPB_嗶哩嗶哩_bilibili 5）線控制動(dòng)系統(tǒng): EHB & EMB 上面的iBooster+ESP和IPB都被劃分為線控制動(dòng)系統(tǒng)的一種-電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)即EHB（Electro-hydraulic brake system），而EMB(Electro-mechanical brake system)屬于另一種-電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。EMB是一種電控純機(jī)械制動(dòng)，采用電子機(jī)械系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓系統(tǒng)，四輪的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別由獨(dú)立的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，如下簡(jiǎn)圖：
source: FlexRay_E: Brake-by-wire (vector.com) 可以說(shuō)，EMB 是真正意義上的線控制動(dòng)系統(tǒng)，但一些EMB的核心技術(shù)問(wèn)題仍未解決，所以目前的EMB方案都沒(méi)有量產(chǎn)?，F(xiàn)在市場(chǎng)主流的線控制動(dòng)系統(tǒng)都是EHB。
source: Bosch video & Braking 101: The System, Physics and Science of the Motion Management (dsportmag.com) 以上就簡(jiǎn)單介紹了制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程與趨勢(shì)，接下來(lái)繼續(xù)介紹主流的線控制動(dòng)系統(tǒng)--EHB。 3 線控制動(dòng)系統(tǒng)--EHB 聊起線控制動(dòng)系統(tǒng)，就常聽(tīng)到two box和one box，它們是什么？
這兩詞其實(shí)指從集成度角度劃分的兩種EHB技術(shù)方案。two box是指制動(dòng)系統(tǒng)主體包括電子助力器和電子穩(wěn)定控制模塊，比如博世的iBooster+ESP。而one box是指將制動(dòng)系統(tǒng)將電子助力器和ESP模塊集成為一體，比如博世的IPB。 下面借助博世這兩個(gè)產(chǎn)品，說(shuō)明它們的組成和基本工作原理，以此來(lái)加深two box 和 one box的概念。 3.1 Two box - iBooster+ESP
source: 【中文】博世Bosch iBooster工作原理，ESP HEV Tesla model3_嗶哩嗶哩_bilibili 先了解iBooster。iBooster這項(xiàng)制動(dòng)技術(shù)是博世2013推出，目前博世 iBooster 已經(jīng)更新到第二代產(chǎn)品。iBooster的組成如下圖所示：
source: 博世IBooster系統(tǒng)解析 - 知乎 (zhihu.com) iBooster的工作原理是：駕駛員踩下制動(dòng)踏板，踏板移動(dòng)輸入推桿；踏板行程差傳感器檢測(cè)到輸入推桿的位移，提供位移信號(hào)給電控單元；電控單元計(jì)算并控制電機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)助力扭矩；傳動(dòng)裝置將該扭矩轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的制動(dòng)力，與踏板的輸入產(chǎn)生的輸入推桿力一起作用在制動(dòng)主缸，共同轉(zhuǎn)化為制動(dòng)器輪缸液壓力，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
source: 博世iBooster系統(tǒng)解析 - 知乎 (zhihu.com) 另外，iBooster的電機(jī)助力特性可充分考慮駕駛員的駕駛喜好和風(fēng)格，可提供不同類(lèi)型的踏板感，可以偏舒適類(lèi)型，也可以偏運(yùn)動(dòng)類(lèi)型。 再了解ESP。ESP是以車(chē)輪滑動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，它不僅集成了ABS，TCS和VDC三大核心功能，還包括EBD(電子制動(dòng)力分配系統(tǒng))，HDC(陡坡緩降控制)，HAS(坡道起步輔助)，DTV（動(dòng)態(tài)扭矩哦控制）等多項(xiàng)功能。
source: 【中文】博世Bosch iBooster工作原理，ESP HEV Tesla model3_嗶哩嗶哩_bilibili ESP的組成包括傳感器（信號(hào)輸入裝置）、電子控制單元，制動(dòng)液壓系統(tǒng)和執(zhí)行器等部件，如下所示：
source：圖解汽車(chē)ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能_搜狐汽車(chē)_搜狐網(wǎng) (sohu.com) ESP的工作原理是：輪速傳感器、加速度傳感器 制動(dòng)壓力傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器等檢測(cè)相應(yīng)的信號(hào)，提供給控制器；控制器根據(jù)這些信號(hào)和其他控制器提供的信息對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行判斷和計(jì)算，決策如何去控制相應(yīng)的執(zhí)行器；執(zhí)行器接收到實(shí)際的激勵(lì)而動(dòng)作，以此實(shí)現(xiàn)ESP里相應(yīng)的功能，確保車(chē)輛的操作穩(wěn)定性能。 通過(guò)上述對(duì)iBooster與ESP的基本說(shuō)明，不難理解，使用兩者構(gòu)成two box的方案，一方面既可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能又可確保操作穩(wěn)定性能；另一方面兩者可互為冗余，一旦 iBooster 失效，ESP 系統(tǒng)將接管并提供制動(dòng)助力，即使兩者都失效，仍然可依靠純液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)，這樣雙冗余備份方法將對(duì)智能駕駛功能的實(shí)現(xiàn)極具價(jià)值。
source：【雜談】——博世iBooster探秘 - 知乎 (zhihu.com) 3.2 One box -IPB IPB是博世著手針對(duì)未來(lái)更高智能化需求的L3和L4而推出，IPB可理解是將電子助力器和ESP集成為一體, 它具有最高的動(dòng)力性能，有助于提高混合動(dòng)力車(chē)和電動(dòng)車(chē)的效率，由于采用了一體化設(shè)計(jì)，重量和復(fù)雜性都降到了最低。
source: 博世Bosch 智能制動(dòng)系統(tǒng) IPB_嗶哩嗶哩_bilibili 對(duì)于IPB工作原理，與iBooster+EPS方案一樣，也就是：當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，控制單元通過(guò)集成傳感器計(jì)算駕駛員的制動(dòng)要求；IPB使兩個(gè)制動(dòng)回路與制動(dòng)踏板解耦，并與踏板感模擬器建立連接。與此同時(shí)，控制單元會(huì)計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)通過(guò)一個(gè)齒輪裝置產(chǎn)生液壓活塞移動(dòng)，由此產(chǎn)生的液壓力通過(guò)制動(dòng)液傳遞到車(chē)輪制動(dòng)器，以此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
source: Integrated Power Brake – modular set extension for highly automated driving 關(guān)于失效處理，IPB會(huì)比較復(fù)雜，不同的失效類(lèi)型會(huì)對(duì)應(yīng)不同的降級(jí)模式。比如因斷電造成助力失效時(shí)，IPB會(huì)進(jìn)入機(jī)械備份模式，通往踏板感模擬器的電磁閥關(guān)閉，電機(jī)通往輪端的電磁閥也關(guān)閉，主缸主、副腔通往輪端的電磁閥打開(kāi)，駕駛員踩踏板建立的壓力直接傳遞到制動(dòng)輪缸，以此實(shí)現(xiàn)車(chē)輛制動(dòng)。 而對(duì)于更高級(jí)別自動(dòng)駕駛制動(dòng)系統(tǒng)，在任何情況下，制動(dòng)都由制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)完成，不在由駕駛員操作，因此失效處理就更為棘手。博世提出了一個(gè)冗余制動(dòng)單元(RBU，Redundant Brake Unit)作為IPB的補(bǔ)充，具體可參考：Integrated Power Brake – modular set extension for highly automated driving。
這樣，IPB作為主要的制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行絕大多數(shù)情況下的制動(dòng)請(qǐng)求，RBU作為IPB失效情況下的冗余制動(dòng)，代替駕駛員操作，以此進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。 03 — chapter 31. 駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是指通過(guò)鎖住傳動(dòng)軸或者后輪來(lái)達(dá)到控制停車(chē)制動(dòng)的系統(tǒng)，主要包括機(jī)械手剎和電子手剎。
Source：你能hold住嗎？詳解四大駐車(chē)制動(dòng)裝置 關(guān)于機(jī)械手剎，即傳統(tǒng)的手剎或腳剎，由制動(dòng)桿、拉線、制動(dòng)機(jī)構(gòu)以及回位彈簧組成。制動(dòng)桿通過(guò)杠桿原理，使得駕駛員用很小的拉力就能將其拉到固定位置，然后通過(guò)鎖止牙鎖止駐車(chē)。
Source: What Is Electric Parking Brake (EPB)? How Does It Work? - CarBikeTech 關(guān)于電子手剎，分為拉索式與卡鉗式兩種。拉索式電子手剎與傳統(tǒng)手剎差別不大，同為制動(dòng)蹄式，只是把手動(dòng)的拉索改為電動(dòng)形式。對(duì)于線控制動(dòng)，關(guān)注的是卡鉗式電子手剎，即電子駐車(chē)系統(tǒng)，即EPB（Electrical Park Brake）。
Source: What Is Electric Parking Brake (EPB)? How Does It Work? - CarBikeTech EPB主要由EPB開(kāi)關(guān)，電控單元ECU，卡鉗和卡鉗電機(jī)組成，其工作原理是駕駛員按下EPB開(kāi)關(guān)，電控單元ECU檢測(cè)到駐車(chē)功能激活，就會(huì)計(jì)算和發(fā)出控制指令來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)，進(jìn)而執(zhí)行電機(jī)會(huì)使卡鉗卡緊剎車(chē)片，從而控制停車(chē)制動(dòng)。 2. EPB的功能EPB的功能要求包括下面3個(gè)方面：
Source: Teemo天尚元 EPB電子駐車(chē)系統(tǒng) 剎車(chē)冗余 防溜坡功能 (baidu.com) 下面列舉了幾項(xiàng)EPB的具體功能：
當(dāng)然這些功能的實(shí)現(xiàn)需要EPB與其他ECU進(jìn)行信息交互，也要充分考慮車(chē)輛的狀態(tài)等信息，其控制邏輯比較復(fù)雜，如下示意其系統(tǒng)原理圖：  3. EPB的實(shí)現(xiàn)方案隨著汽車(chē)的電動(dòng)化和智能化的快速發(fā)展，EPB的實(shí)現(xiàn)方案也在不斷更新。 出于安全冗余等方面的考慮，正呈現(xiàn)出行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)“合二為一”的趨勢(shì)。比如one box+EPB方案，即one box和EPB分別控制一個(gè)后輪端駐車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；或比如one box+底盤(pán)域控制器（CDC）方案，這時(shí)直接取消了EPB，即one box和CDC分別控制一個(gè)后輪端駐車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
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