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在汽車技術飛速發(fā)展的當下，制動系統(tǒng)作為汽車安全的核心組件之一，也在不斷演進。博世作為全球汽車零部件領域的領軍者，其推出的 iBooster 制動系統(tǒng)，以創(chuàng)新的技術理念和卓越的性能表現(xiàn)，成為汽車制動技術發(fā)展歷程中的重要里程碑，為現(xiàn)代汽車的安全性、節(jié)能性和智能化發(fā)展注入了新的活力。
一、技術原理與創(chuàng)新設計
（一）工作原理
博世 iBooster 是一種機電伺服制動助力系統(tǒng)，它革新了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的真空助力方式。在傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中，真空助力器依賴發(fā)動機進氣歧管產(chǎn)生的真空度來輔助制動，而 iBooster 則采用電機驅動的方式實現(xiàn)制動助力。當駕駛員踩下制動踏板時，踏板行程傳感器會迅速感知踏板的動作，并將這一信號傳輸至電子控制單元（ECU）。ECU 根據(jù)車速、車輛動態(tài)信息以及駕駛員的制動需求等多方面數(shù)據(jù)，精確計算出所需的制動力大小。隨后，ECU 向電機發(fā)出指令，電機通過減速機構將扭矩放大，并與駕駛員施加在踏板上的力相結合，共同推動制動主缸產(chǎn)生制動液壓，進而實現(xiàn)車輛的制動。這種由電子系統(tǒng)精確控制的制動助力方式，相較于傳統(tǒng)真空助力，具有更高的響應速度和制動力調(diào)節(jié)精度。
1. 信號采集
當駕駛員踩下制動踏板時，踏板行程傳感器會實時感知踏板的位移變化。這個傳感器就像系統(tǒng)的 “眼睛”，能精確地將踏板的位置信息轉化為電信號，并迅速傳輸給電子控制單元（ECU）。同時，車輛的其他傳感器，如車速傳感器、輪速傳感器等，也會將車輛的實時行駛狀態(tài)信息，如車速、車輪轉速等，一并傳遞給 ECU。
2. 信號處理與指令生成
ECU 是 iBooster 系統(tǒng)的 “大腦”，它接收來自踏板行程傳感器以及其他車輛傳感器的信號后，會進行復雜的運算和分析。ECU 會根據(jù)這些輸入信號，結合預先設定的算法和邏輯，精確計算出當前情況下所需的制動力大小。例如，在高速行駛時緊急制動和低速行駛時緩慢制動，所需的制動力是不同的，ECU 能夠準確判斷并計算出相應的數(shù)值。然后，ECU 會向永磁同步電機（PMSM）發(fā)出指令，這個指令包含了電機需要輸出的扭矩大小和轉動方向等信息。
3. 電機驅動與減速增扭
接收到 ECU 指令后，永磁同步電機開始運轉。電機本身輸出的是高速低扭矩的旋轉運動，但在制動助力過程中，需要的是低速高扭矩的動力輸出。因此，電機的旋轉運動首先會傳遞到減速機構。iBooster 通常采用多級減速設計，比如兩級齒輪機構和一級螺母螺桿減速機構。通過這些減速機構，電機的轉速被降低，而扭矩則被大幅度放大。經(jīng)過減速增扭后的動力，能夠滿足制動助力所需的較大扭矩要求。
4. 制動助力實現(xiàn)
經(jīng)過減速增扭后的動力，會與駕駛員施加在制動踏板上的力進行耦合。具體來說，電機和減速機構產(chǎn)生的助力通過機械結構，與駕駛員踩踏板的力共同作用于制動主缸推桿上。推桿將力傳遞給制動主缸，使制動主缸內(nèi)的制動液產(chǎn)生壓力。這個壓力通過制動管路傳遞到各個車輪的制動器上，如剎車卡鉗或剎車分泵，從而推動制動蹄片或制動摩擦片與車輪的制動盤或制動鼓接觸，產(chǎn)生摩擦力，實現(xiàn)車輛的制動。
5. 能量回收協(xié)同（在新能源汽車中）
在新能源汽車中，iBooster 還能與電子穩(wěn)定程序混合動力版（ESP HEV）協(xié)同工作實現(xiàn)能量回收。當車輛減速或制動時，iBooster 系統(tǒng)會根據(jù) ECU 的指令，精確控制制動液壓，使得驅動電機能夠在最佳狀態(tài)下進行能量回收。此時，驅動電機不再消耗電能，而是作為發(fā)電機工作，將車輛的動能轉化為電能并儲存到電池中。通過這種方式，在車輛行駛過程中，約有 30% 的續(xù)航里程可通過能量回收來實現(xiàn)，有效提升了新能源汽車的能源利用效率和續(xù)航里程。
6. 制動結束與復位
當駕駛員松開制動踏板時，制動踏板上的力消失。此時，制動主缸內(nèi)的壓力降低，制動液回流。同時，iBooster 系統(tǒng)中的回位彈簧會發(fā)揮作用，推動系統(tǒng)內(nèi)的各個部件恢復到初始位置，為下一次制動做好準備。
（二）結構設計
iBooster 的結構設計緊湊且精巧，集成了多種先進的部件。以第二代 iBooster 為例，其主要由 ECU、輸入推桿、永磁同步電機（PMSM）、減速機構、耦合裝置、回位彈簧、助力閥體、制動主缸總成及位移差傳感器等構成。與第一代產(chǎn)品相比，第二代 iBooster 在多個方面進行了優(yōu)化升級。在減速機構方面，一代產(chǎn)品采用兩級減速，分別為蝸輪蝸桿和齒輪齒條；而二代則升級為三級減速，包括兩級齒輪機構和一級螺母螺桿減速機構，這種設計使得減速比更大，傳動效率更高，運動也更加平穩(wěn)。在傳感器配置上，一代使用兩個傳感器，即電機轉角傳感器和助力器推桿絕對位置位移傳感器；二代則僅采用一個位移差傳感器，簡化了結構的同時，依然能夠精準地獲取制動相關信息。此外，在電機參數(shù)上，一代電機具有 18 個定子線圈和 14 個磁極，二代電機調(diào)整為 12 個定子線圈和 8 個磁極，使得電機性能更加優(yōu)化。在外殼工藝上，一代采用鑄造工藝，而二代采用沖壓工藝，使得殼體更加輕薄，同一尺寸下，二代產(chǎn)品體積更小、重量更輕，這對于提升整車的輕量化水平具有積極意義。
關鍵部件
1. 電機：圖中位于下方的圓柱形部件是電機，通常為永磁同步電機（PMSM）。電機是iBooster的動力源，通過電子控制單元（ECU）的指令驅動，為制動助力提供動力。
2. 減速機構：在電機上方可以看到多級齒輪結構，這就是減速機構。博世iBooster采用多級減速設計，例如圖中可能包含兩級齒輪機構和一級螺母螺桿減速機構 。通過減速機構，電機的高速低扭矩輸出轉化為低速高扭矩輸出，以滿足制動助力所需的較大扭矩。
3. 制動主缸：位于圖左側的筒狀部件是制動主缸。制動主缸在制動過程中產(chǎn)生制動液壓，通過液壓系統(tǒng)將制動力傳遞到車輪制動器上。在iBooster系統(tǒng)中，電機和減速機構產(chǎn)生的助力會推動制動主缸，從而增加制動液壓。
4. 推桿和傳感器：圖中可以看到連接制動踏板的推桿，推桿上可能配備有位移傳感器。當駕駛員踩下制動踏板時，推桿的位移會被傳感器檢測到，并將信號傳輸給ECU。ECU根據(jù)這些信號以及其他車輛狀態(tài)信息，計算出所需的制動力，并控制電機輸出相應的助力。
5. 回位彈簧：圖中還可以看到一些彈簧結構，這些彈簧用于在制動結束后幫助系統(tǒng)部件恢復到初始位置，確保系統(tǒng)的正常運行和可靠性。
二、性能優(yōu)勢
（a）制動響應與精準度
傳統(tǒng)制動助力多采用真空助力方式，依賴發(fā)動機進氣歧管產(chǎn)生的真空度來輔助制動。在發(fā)動機啟動初期或一些特殊工況下（如發(fā)動機故障、渦輪增壓發(fā)動機在高負荷時等），真空度可能不足，導致制動助力效果減弱，制動響應延遲。并且，真空助力系統(tǒng)的響應速度相對較慢，從駕駛員踩下制動踏板到真空助力系統(tǒng)完全起作用，需要一定的時間。iBooster 最顯著的性能優(yōu)勢之一在于其出色的制動響應速度和精準度。在緊急制動情況下，傳統(tǒng)制動系統(tǒng)由于真空助力的響應延遲，往往需要一定時間才能建立起足夠的制動壓力。而 iBooster 通過電子控制和電機驅動，能夠在極短的時間內(nèi)迅速建立制動壓力。例如，在自動緊急制動場景中，iBooster 可以在 190 毫秒內(nèi)啟動完全制動，整車1g制動請求響應達到95%時，只需要350ms以內(nèi)，這一速度遠遠快于傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，傳統(tǒng)制動同樣條件時間在600ms左右，為避免碰撞或減輕碰撞程度贏得了寶貴的時間。同時，iBooster 能夠根據(jù)車輛的實時狀態(tài)和駕駛員的制動意圖，精確地調(diào)節(jié)制動力的大小，使制動過程更加平穩(wěn)、線性，有效避免了因制動力過大或過小導致的車輛失控或制動距離過長等問題，極大地提升了制動的安全性和舒適性。
（b）能量回收效率
傳統(tǒng)的制動助力系統(tǒng)在制動過程中，車輛的動能主要通過制動器轉化為熱能散失掉，無法實現(xiàn)能量的回收利用，對于燃油車而言，這意味著能量的浪費；對于新能源汽車來說，更是影響了車輛的續(xù)航里程。
在新能源汽車日益普及的今天，能量回收系統(tǒng)對于提升車輛續(xù)航里程至關重要。iBooster 與 ESP HEV（電子穩(wěn)定程序混合動力版）協(xié)同工作，能夠實現(xiàn)近乎 100% 的制動能量回收，在車輛行駛過程中，約有 30% 的續(xù)航里程可通過能量回收來實現(xiàn)，即使在擁堵路段頻繁制動的情況下，也能保持能量的有效回收，為整車綜合續(xù)航里程提升約 10%。當車輛減速制動時，iBooster 能夠精確控制制動液壓，使得驅動電機能夠在最佳狀態(tài)下進行能量回收，將車輛的動能轉化為電能并儲存起來，從而減少了車輛對電池電能的消耗，提高了能源利用效率，這對于緩解新能源汽車的續(xù)航焦慮具有重要意義。
（c）踏板特性與駕駛體驗
傳統(tǒng)制動系統(tǒng)制動踏板的特性（如踏板行程、力度反饋等）由機械結構決定，一旦車輛設計定型，踏板特性就難以改變，無法滿足不同駕駛員對踏板腳感的個性化需求，也不能根據(jù)車輛的不同駕駛模式（如運動模式、舒適模式等）進行調(diào)整。
iBooster 使得制動踏板的特性可以通過軟件進行靈活調(diào)整。汽車制造商可以根據(jù)不同車型的定位和駕駛風格需求，對踏板的行程、力度反饋等進行個性化標定。例如，對于追求運動性能的車型，可以將踏板調(diào)校得更加靈敏，讓駕駛員感受到更直接、更強勁的制動反饋；而對于注重舒適性的車型，則可以將踏板調(diào)校得更加柔和，使制動過程更加平穩(wěn)、舒適。這種可調(diào)節(jié)的踏板特性不僅提升了駕駛體驗的多樣性，還能更好地滿足不同用戶對于駕駛感受的個性化需求，讓駕駛員在制動過程中能夠更加精準地控制車輛，增強了駕駛的信心和安全感。
（d）系統(tǒng)集成與車輛適配性
傳統(tǒng)制動系統(tǒng)結構相對獨立，與車輛其他電子系統(tǒng)的集成度較低，在應對車輛智能化、電動化發(fā)展趨勢時，兼容性和擴展性較差。例如，在自動駕駛技術應用中，傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的響應速度和控制精度難以滿足自動駕駛系統(tǒng)對制動的高要求。
博世 iBooster 制動系統(tǒng)：具有高度的集成化和智能化，能夠與車輛的其他電子系統(tǒng)（如自動駕駛系統(tǒng)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)等）進行深度融合。它可以根據(jù)自動駕駛系統(tǒng)的指令，獨立、迅速地建立制動壓力，實現(xiàn)車輛的精確制動，并且與博世的 ESP 系統(tǒng)配合，為自動駕駛車輛提供制動系統(tǒng)冗余，滿足自動駕駛對安全性的嚴格要求，更好地適配車輛智能化、電動化的發(fā)展趨勢。
三、技術參數(shù)
1. 電機最大推力：6.2 kN ，博世iBooster制動系統(tǒng)的電機能夠提供的最大助力為6200牛頓。較大的電機推力意味著在制動過程中，系統(tǒng)可以為駕駛員提供更強勁的助力，尤其是在緊急制動情況下，能更快地建立起足夠的制動力，有效縮短制動距離，提升行車安全性。
2. 工作電壓：9.8 - 16 V（主要工作區(qū)間）。
3. 需求空間：與傳統(tǒng)真空助力器相同，這意味著博世iBooster在車輛上的安裝空間需求與傳統(tǒng)的英寸真空助力器相當。這樣的設計使得汽車制造商在將傳統(tǒng)制動系統(tǒng)升級為iBooster系統(tǒng)時，無需對車輛的制動系統(tǒng)安裝布局進行大幅改動，降低了改裝和生產(chǎn)的成本與難度，同時也提高了產(chǎn)品的通用性和適配性。
4. 重量：4.4 - 4.8 kg，相對較輕的重量有助于減少車輛的整體負重，對于提升車輛的燃油經(jīng)濟性（在燃油車中）或續(xù)航里程（在新能源車中）具有積極作用。同時，較輕的重量也有利于車輛的前后重量分配優(yōu)化，提升車輛的操控性能。
5. 耗電量：<1A / 10bar（舒適模式），在舒適模式下，當制動壓力達到10bar時，系統(tǒng)的電流消耗小于1安培。對車輛電能的消耗較少，有助于減少車輛電池的負擔，特別是在新能源汽車中，有利于延長電池的使用時間和車輛的續(xù)航里程。
6. 電機功率：機械功率最大450W，較高的電機功率保證了系統(tǒng)在各種工況下都能提供足夠的助力，無論是在低速行駛還是高速行駛時的制動過程中，都能滿足車輛對制動力的需求，確保制動性能的可靠性和穩(wěn)定性。
四、應用場景與市場影響
（一）在新能源汽車中的應用
隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)向新能源方向轉型，iBooster 在新能源汽車領域得到了廣泛應用。新能源汽車由于沒有傳統(tǒng)發(fā)動機，無法為真空助力制動系統(tǒng)提供真空源，iBooster 的出現(xiàn)恰好解決了這一難題。無論是純電動汽車還是混合動力汽車，iBooster 都能夠為其提供高效、可靠的制動助力。例如，吉利幾何 C 搭載了博世 iBooster 能量回收系統(tǒng)，配合 ESP HEV，極大地提升了車輛的續(xù)航能力。在新能源汽車市場競爭日益激烈的今天，iBooster 憑借其卓越的性能，成為眾多新能源汽車制造商提升產(chǎn)品競爭力的重要選擇，推動了新能源汽車技術的進一步發(fā)展。
（二）對自動駕駛技術發(fā)展的支持
自動駕駛技術的發(fā)展對制動系統(tǒng)提出了更高的要求，需要制動系統(tǒng)具備快速響應、精準控制以及冗余安全等特性。iBooster 的機電一體化設計使其能夠很好地滿足這些需求。在自動駕駛模式下，iBooster 可以根據(jù)自動駕駛系統(tǒng)的指令，獨立、迅速地建立制動壓力，實現(xiàn)車輛的精確制動。同時，iBooster 與博世的 ESP 系統(tǒng)配合，為自動駕駛車輛提供了制動系統(tǒng)冗余，滿足了自動駕駛對安全性的嚴格要求。例如，在自動緊急制動系統(tǒng)中，iBooster 能夠快速響應并準確施加制動力，避免車輛碰撞，為自動駕駛技術的實際應用提供了堅實的保障，助力自動駕駛技術從理論研究向實際商業(yè)化應用邁進。
（三）市場競爭格局與行業(yè)推動
博世 iBooster 的推出，對汽車制動系統(tǒng)市場的競爭格局產(chǎn)生了深遠影響。作為一項具有創(chuàng)新性和前瞻性的技術，iBooster 為博世在汽車制動領域贏得了顯著的競爭優(yōu)勢，吸引了眾多汽車制造商的關注和合作。同時，iBooster 也激發(fā)了其他汽車零部件供應商加大在制動技術研發(fā)方面的投入，推動了整個行業(yè)的技術進步。在市場需求的驅動下，越來越多的汽車品牌開始采用 iBooster 或類似的先進制動技術，促使制動系統(tǒng)市場不斷向高端化、智能化方向發(fā)展，為消費者帶來更加安全、高效、舒適的汽車產(chǎn)品。
