劉晏宇 喻凡 郭中陽

（1.上海交通大學，上海200240；2.浙江力邦合信智能制動系統(tǒng)股份有限公司上海分公司，上海201702）

主題詞：制動安全 制動助力 功能安全

1 前言

汽車已經成為當今人類生活中一種必需的大件耐久移動工具。動力性、制動性、轉向性是汽車本身必須具備的三大特性，也是對汽車產品要求的基本保障，其中，制動性更是汽車安全的首要保障。為了實現汽車在行駛過程的減速停車、汽車下坡行駛中以合理的車速穩(wěn)定運行以及已停止運行的汽車靜止狀態(tài)的維持，制動系統(tǒng)是汽車的必備系統(tǒng)[1]。隨著車速的上升與整車質量的變大，由簡單機械構成、完全依靠人力的制動系統(tǒng)難以滿足制動需求，汽車制動助力系統(tǒng)應運而生，汽車制動助力系統(tǒng)的出現極大地減少了駕駛員在制動過程中的體力消耗、提升了汽車的制動性能[2]。

汽車制動助力系統(tǒng)的發(fā)展歷經最初的真空制動助力系統(tǒng)，到后來更為先進的液壓制動助力系統(tǒng)，再到能夠應用于混合動力汽車與電動汽車的電動制動助力系統(tǒng)。經過持續(xù)地更新換代，汽車制動助力系統(tǒng)不斷在技術上取得新的突破[3]。在數十年的發(fā)展與演變過程中，汽車制動助力系統(tǒng)的發(fā)展始終與現代汽車工程技術三大主題——安全、節(jié)能、環(huán)保相契合[4]，在繼承了原有系統(tǒng)優(yōu)良特性的前提下，汽車制動助力系統(tǒng)在安全性、適應性、節(jié)能性等方面得到了極大的提升。在智能汽車蓬勃發(fā)展的今天，汽車的智能化發(fā)展更是為汽車制動助力系統(tǒng)指引了新的發(fā)展方向[5]。智能汽車的出現使原有的汽車制動助力系統(tǒng)不再滿足要求，同時為汽車制動助力系統(tǒng)的功能提升與創(chuàng)新發(fā)展注入了動力。因為操作的主體由駕駛員擔當轉為由駕駛員與車輛控制系統(tǒng)共同擔當，所以智能汽車的輔助駕駛功能與自動駕駛功能對汽車制動助力系統(tǒng)的要求遠遠高于傳統(tǒng)車輛由駕駛員單一操作時對汽車制動助力系統(tǒng)的要求。能夠協助實現主動減速、自動緊急制動、再生制動等形式的復雜制動是汽車智能化發(fā)展對汽車制動助力系統(tǒng)提出的新要求，助推了汽車制動助力系統(tǒng)的智能化發(fā)展[6]。

本文分析了汽車制動助力系統(tǒng)對提升汽車制動性、安全性的積極作用，將汽車制動助力系統(tǒng)數十年來的發(fā)展情況加以概括，以汽車智能助力系統(tǒng)為對象進行了助力控制方法的綜述，并且將汽車助力系統(tǒng)的功能安全設計進行了概述，最后在文末提出了汽車制動助力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與今后的發(fā)展趨勢。

2 汽車制動助力系統(tǒng)發(fā)展概況

汽車制動助力系統(tǒng)的概念源于上世紀三十年代，其發(fā)展進程見圖1。早期制動系統(tǒng)的結構見圖2，其制動能量完全由駕駛員的肌體提供[7]，其制動控制是通過司機利用一簡易的機械機構將人力作用到制動器摩擦片上加壓完成的，該機械機構運用杠桿原理，將一根長杠桿與一塊摩擦襯片相連，當駕駛員踩下與杠桿一端相連的制動踏板時，與杠桿另一端相連的摩擦襯片會壓緊輪胎從而完成制動[8]，作用在摩擦襯片上的力是駕駛員腳踩制動踏板力經過杠桿作用放大后的結果[9]。因為早期汽車的重量輕、速度低，所以不帶有助力裝置的制動系統(tǒng)可以較好地滿足汽車制動的需求[10]。隨著生產生活的需要，汽車整車質量越來越大，必須在機械制動器上加裝助力裝置才能完成制動任務，于是，真空助力裝置應運而生[11-12]。產于1932年的卡迪拉克V16轎車首次加裝了真空助力裝置，是汽車制動助力從無到有的重要標志；同年，福特公司旗下的林肯V12汽車也加裝了真空助力器，與卡迪拉克V16不同的是，其真空助力器利用軟索控制[13]。科技的進步推動了汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，促使車輛制動技術不斷取得突破，液壓制動開始逐步應用于汽車[14]，與氣壓制動相比，液壓制動具有反應速度快、結構簡單、機械效率高等優(yōu)點[15]。通用和福特兩大汽車制造商先后在1934年與1939年開始把液壓制動技術應用于旗下汽車，液壓制動在汽車上的應用為制動助力系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎[16]；20世紀中期，液壓制動助力器的產生標志著車輛的制動技術邁向了更高的臺階[17]。用于避免抱死制動的ABS被稱作汽車制動領域最顯著的成就，制動助力系統(tǒng)與ABS配合，能夠更好地完成制動動作[18]。1969年，福特公司將帶有真空助力的ABS應用于旗下汽車；1979年，奔馳公司推出了一種裝有液壓助力器的全數字電子系統(tǒng)控制的ABS制動裝置[19]。

進入二十一世紀后，節(jié)能、環(huán)保、安全三大汽車工程領域的主題逐漸深入人心[4]。2013年，博世公司推出了第一代智能化助力器——iBooster[20]，iBooster因其不依賴真空源且具備較高制動能量回收能力的特性（與博世ESP配合）使之與節(jié)能減排和汽車智能化發(fā)展的需求非常契合[21]；2017年，博世公司推出了結構更緊湊、質量更輕、更為先進的第二代iBooster[22]。

圖1 制動助力系統(tǒng)發(fā)展史

圖2 早期制動系統(tǒng)結構圖

3 汽車制動助力系統(tǒng)的組成與結構原理

3.1 真空制動助力系統(tǒng)的組成與結構原理

真空制動助力系統(tǒng)（見圖3）是以真空助力器為核心部件的制動系統(tǒng)[23]。液壓制動助力系統(tǒng)上加裝一套以真空作為制動力來源的裝置構成伺服制動系統(tǒng)，使人力和助力器的作用效果疊加。真空助力器處于非工作狀態(tài)時，真空單向閥的閥口是打開的，真空助力器的兩個氣室（應用氣室和真空氣室）是不與外界大氣相通的；真空助力器由非工作狀態(tài)轉為工作狀態(tài)后，隨著發(fā)動機進氣管的真空度上升，真空助力器氣室的真空度也會隨之上升[24]。當車輛需要減速時，駕駛員踩下制動踏板，駕駛員腳踩踏板的力作用于控制閥的推桿上，在控制閥的作用下，真空單向閥的閥口轉入關閉狀態(tài)，助力器的兩個氣室不再連通[25]。外界空氣流經開啟的助力器空氣閥口流入助力器的應用氣室，從而產生伺服力，因為伺服力資源是有限的，所以伺服力增長會存在一個峰值，達到此峰值后，助力器的輸入力與輸出力將保持等量增長[26]。當制動動作完成后，踏板力的不斷下降導致控制閥的推桿向后移動，真空單向閥閥口的開啟使助力器的兩個氣室達到連通狀態(tài)，此時伺服力不斷減小，直至制動踏板歸位（整個制動過程結束）[27]。正常使用條件下，真空制動助力系統(tǒng)產生的工作壓力大部分是由動力伺服系統(tǒng)提供的，所以在動力伺服系統(tǒng)不能正常工作的情況下，人力液壓系統(tǒng)仍然可以產生制動力，從而保證制動系統(tǒng)能夠起作用[28]。

圖3 真空助力（直動式）制動系統(tǒng)回路

3.2 電動制動助力系統(tǒng)的組成與結構原理

傳統(tǒng)真空制動助力系統(tǒng)的正常工作需要發(fā)動機或真空泵提供真空源[29]，而對于電動汽車與混合動力汽車，提供真空源非常不便，因此無需任何真空源即可為汽車制動進行助力的電動制動助力系統(tǒng)更適合電動汽車與混合動力汽車[30]。在電動制動助力系統(tǒng)領域，博世公司與日立公司做出了較大的努力，取得了不錯的成果，而在成熟的產品方面，最為成功的當屬博世公司的智能制動助力系統(tǒng)[20]。

圖4為智能制動助力系統(tǒng)的結構原理圖。智能制動助力系統(tǒng)由電子換向電機、電子控制單元（ECU）、二級齒輪裝置、制動主缸、踏板行程傳感器等部分組成[21]，其工作原理與真空助力器相似，當制動踏板被踩下時，踏板位移傳感器將位移信息傳遞至ECU，ECU按照一定的控制策略進行計算后，會輸出控制信號來控制永磁無刷直流電機，使之產生合適的轉矩，轉矩經二級齒輪裝置轉變成為推動閥體的力，這樣輸入桿和閥體會共同推動主缸頂桿，使之向前運動產生制動壓力[22]。

圖4 智能制動助力系統(tǒng)的結構原理圖[21]

圖5 為智能制動助力系統(tǒng)的制動助力特性圖。智能制動助力系統(tǒng)可以根據駕駛員的駕駛習性不斷對助力比進行調整，從而在同一臺車上實現運動型、舒適型等不同的行駛風格。智能制動助力系統(tǒng)的整個助力過程由跳增、助力等部分組成，駕駛員在踩下踏板并克服踏板的自由行程后，助力系統(tǒng)開始助力，并在助力至主缸壓力達到拐點壓力后停止助力，此后主缸壓力的上升依靠駕駛員腳部對踏板作用的壓力實現。智能制動助力系統(tǒng)還可以實現再生制動，其與ESP閥塊配合工作，能夠將覆蓋絕大部分工況的減速度小于0.3 g的制動能量回收，對于電動車續(xù)航能力的提升具有相當積極的影響[31]。

圖5 智能制動助力系統(tǒng)的制動助力特性圖

4 汽車電動制動助力系統(tǒng)的助力控制研究

4.1 汽車電動制動助力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與工作原理

智能化與電動化是汽車未來發(fā)展的主要趨勢[32]。汽車的智能化要求汽車行駛過程對駕駛員的依賴盡可能減小，利用控制系統(tǒng)協助或者代替駕駛員進行解決方案的選擇[33]。汽車的電動化則要求將汽油、柴油等傳統(tǒng)能源用電能加以替代，實現對各種傳統(tǒng)能源依賴度的減小與一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物等污染物排放的減少，利用技術的進步達到節(jié)能減排的目標[34]。

圖6 電動制動助力系統(tǒng)的控制算法結構圖[1]

在汽車綠色化與智能化發(fā)展的趨勢之下，電動制動助力系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)制動助力系統(tǒng)的優(yōu)點不斷突顯。電動制動助力系統(tǒng)的控制算法結構圖如圖6所示，文獻[1]提出的控制算法由制動行為識別、目標位移設計、電機跟隨控制三部分組成。制動行為識別以推桿位移傳感器為核心部件，可用來判斷制動狀態(tài)[35]；目標位移設計的目的是設計適當的電機目標位移曲線以保證電動制動與真空助力能達到相近的助力特性[36]；電機跟隨控制是電動制動助力控制的底層，要求能夠迅速穩(wěn)定地跟隨目標位移曲線，是保證系統(tǒng)性能至關重要的組成部分[37]。

制動行為識別由信號處理和制動狀態(tài)判斷組成[33]，是制動助力控制的基礎。信號處理大多采用卡爾曼濾波[38]，因為卡爾曼濾波可以令信號圖線更加光滑，還能減少系統(tǒng)的延遲[39]；制動狀態(tài)識別能夠精準判斷出駕駛員的制動意圖[40]，為接下來的目標位移設計和電機跟隨控制奠定堅實的基礎。文獻[41]根據隱馬爾科夫模型（HMM）的特性，建立了包含行為層和意圖層的雙層HMM模型，能夠用來識別制動行為和制動意圖；文獻[42]提出了一種緊急制動行為識別的算法，并以CAN總線的數據特點為依據在嵌入式系統(tǒng)中通過此算法得到了較高的識別準確率；文獻[35]用PreScan和G27搭建了仿真平臺并建立了制動意圖識別模型，此模型利用k-means聚類分析確定模糊推理的輸入。

目標位移設計是以使所設計的電動助力制動與常規(guī)的真空助力制動有相近的助力特性為目標來為電機設計合適的目標位移[36]。在實際應用中，因為電機和傳動機構輸出端直接連接于反應盤，如果忽略傳動機構的間隙，電機位移就是反應盤的負面位移[43]。因為推桿與反應盤間的空隙消除后，推桿位移與主面位移相等，所以電機的目標位移與推桿位移值和主負面位移差相加所得的結果相等。因為推桿的位移能夠通過位移傳感器直接得到，所以，反應盤主負面位移差的設計成為了電機目標位移設計的重要環(huán)節(jié)，同時，為了使電機目標位移的計算簡單易行，推桿位移必須要進行修正。文獻[36]設計了一套模糊邏輯控制器，此控制器可安裝于車輛，通過制動踏板位移對應的電壓變化量和電壓變化率得到駕駛員制動強度變化需求，為制動助力電機設計了合適的目標位移；文獻[37]提出了一種模型預測控制算法，將此算法應用于車輛制動，可基于駕駛員的制動請求信息令整車控制器裁決驅動電機可貢獻制動扭矩，從而對助力電機目標位移進行設計，與此同時解決了電動汽車制動能量回收的控制問題。

電機跟隨控制的目標是使電機的實際位移與目標位移相匹配[44]，包含了控制器（位移、速度、電流）子模塊、電壓約束子模塊和摩擦補償子模塊等。電機跟隨控制要求目標位移發(fā)生較大幅度變化時，電機可以快速響應，而目標位移不變或者變化不大時，要求電機電流保持較小的變化率。文獻[45]提出了一種混合動力制動助力系統(tǒng)的控制器調節(jié)的PI控制策略，可實現電機快速響應，從而提高車輛制動性能；文獻[46]提出了一種基于分層式控制結構的縱向碰撞預警與自動緊急制動控制器，通過系統(tǒng)的上下層控制器控制電機位移，獲得與目標位移較高的匹配度；文獻[47]提出了一種采用模糊編輯器獲取PI參數隨誤差變化的圖線，利用變增益PI法進行控制，可以達到較好的電機跟隨控制效果。

4.2 汽車電動制動助力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

隨著汽車智能化發(fā)展，汽車電動制動助力系統(tǒng)得到了相應的發(fā)展，但同時也面臨下述諸多挑戰(zhàn)。

（1）由于主制動助力系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用制動助力系統(tǒng)無法完全滿足制動要求，會發(fā)生諸如制動力不足、制動反應時間增加等問題。不論制動踏板輸入桿與制動主缸解耦與否，法規(guī)要求此類電控制動助力系統(tǒng)在故障失效的情況下產生大于2.44 m/s2的制動減速度，但是遠不能滿足配置于L4、L5級自動駕駛汽車的要求。

（2）由于電控系統(tǒng)的硬件電路隨機故障，或者數據總線傳遞的非意圖制動指令，或者踏板行程傳感器信號故障導致控制策略發(fā)出非意圖制動指令等系統(tǒng)的失效模態(tài)都將會危及汽車的行駛安全，因此對于實現電控制動助力系統(tǒng)的安全目標以及設計有效可靠的安全機制都面臨著極大挑戰(zhàn)。

5 汽車制動助力系統(tǒng)功能安全設計

汽車制動助力系統(tǒng)不僅有助于駕乘舒適性的提高，更重要的是由于電控制動助力系統(tǒng)的快速響應能力與增強助力性能使得制動距離縮短，從而提升了汽車的制動安全性。但是，對于電控制動助力系統(tǒng)來說，其故障安全設計成為設計驗證開發(fā)過程中保證汽車制動助力系統(tǒng)正常有效工作的重要議題[48]。國際標準化組織（ISO）的ISO 26262標準按照汽車的安全風險程度，定義了汽車安全完整性等級ASIL（Automo?tive Safety Integrity Level），ASIL劃分為由A到D的四個等級，其中A級為最低等級，D級為最高等級，ASIL等級是由事故中人員與車輛的傷害嚴重程度(S)、人員暴露在系統(tǒng)失效場景的發(fā)生概率(E)和危害可控程度(C)三個因素評估決定的，表1是對以上這三個因素的具體分級[49]。為了提高汽車制動系統(tǒng)的可靠性，汽車工程師對其進行了功能安全設計，將許多方法與技術應用到了制動助力系統(tǒng)的研發(fā)中，其中，診斷技術與冗余技術是制動助力系統(tǒng)功能安全設計中較為常用的兩種技術[50]。

表1 ASIL評定因素的分級[49]

5.1 診斷技術在汽車制動助力系統(tǒng)功能安全設計中的應用

對汽車來說，制動助力系統(tǒng)能否正常工作，對汽車的制動性能有直接影響。根據交通部門的統(tǒng)計資料，大部分道路交通事故是汽車制動不及時或制動誤操作引起的[51]，所以為了保證汽車的制動性能從而降低交通事故發(fā)生的幾率，提升制動助力系統(tǒng)的可靠性與有效性十分重要。采用診斷技術是保證汽車制動助力系統(tǒng)正常工作的最常見、最有效的方法。診斷技術是指在不使診斷對象解體的前提下，運用某些技術手段確定對象的狀態(tài)、診斷對象可能存在的故障及預測故障發(fā)展趨勢的技術[51]。FTTI（Fault Tolerant Time Interval，容錯時間間隔）表示對失效的控制策略與控制速度，是ISO 26262中一個非常重要的概念，其定義為：當系統(tǒng)正常運行時，突然發(fā)生故障，從故障開始發(fā)生到安全裝置診斷到此故障后將系統(tǒng)恢復為安全狀態(tài)的這段時間[49]。容錯時間間隔是針對設計功能在整車系統(tǒng)水準上的丈量。在汽車制動助力系統(tǒng)中，診斷技術的提高對減少故障發(fā)生時的FTTI起到至關重要的作用。就診斷技術的分類，文獻[52]提出可將診斷技術歸納為三類:基于解析模型技術、基于信號處理技術、基于知識技術。文獻[53]提出一種診斷引擎，可以不斷地從診斷汽車制動助力系統(tǒng)的過程中學習得到新知識，充分利用所獲得的新知識的同時擯除陳舊的、不準確的知識，以此不斷地提升診斷能力。文獻[54]提出汽車電控制動助力系統(tǒng)診斷技術的重點在于對液壓調節(jié)器的電磁閥、電動泵或內部繼電器等元器件所發(fā)生故障進行及時準確的判斷。

5.2 冗余技術在汽車制動助力系統(tǒng)功能安全設計中的應用

冗余設計思想是保證機構安全可靠動作的不可缺失的設計理念[55]，在汽車依靠電控系統(tǒng)實現了性能優(yōu)化提升的同時，安全可靠的冗余實現方案成為電控設計不可回避的論證。汽車電控制動助力系統(tǒng)在考慮機構安全可靠冗余的基礎上，結合橫向穩(wěn)定性控制ESC，需對應功能安全ASIL D級的要求[56]。在汽車制動助力系統(tǒng)中，通常令單一系統(tǒng)達到較高的系統(tǒng)功能安全級別的難度較大，在汽車制動助力系統(tǒng)功能安全設計中可通過冗余技術將冗余的安全要求分配給足夠獨立的系統(tǒng)來實現高級別ASIL，即通過分解的方法實現高效率的安全要素分配。例如，為了使汽車制動助力系統(tǒng)達到ASIL D級的目標，可通過令兩個獨立的系統(tǒng)分別達到ASIL B級（即ASIL B+ASIL B=ASIL D）的方法將獨立的系統(tǒng)加以冗余來實現[57]。文獻[58]根據冗余體系結構的不同將冗余控制分為并聯、表決和旁聯方式。

硬件的冗余是冗余技術常用的方法[59]，文獻[59]提出了一種冷備份冗余設計，正常工作時，其中一套裝置得電工作，另一套不得電，處于非工作狀態(tài),一旦得電工作的那套制動助力裝置出現故障，系統(tǒng)可令故障裝置失電并使備用裝置得電，保證制動系統(tǒng)的正常工作。文獻[60]提出了一種將控制器進行冗余的系統(tǒng)，在主控制器不能正常工作時，冗余的備份控制器可立即接管控制權。文獻[61]提出了一種包含仲裁器的冗余控制系統(tǒng)，用來判斷主控制器的故障狀態(tài)并輸出正確的通道選擇信號，來確定系統(tǒng)的有效工作組。文獻[62]提出了一種采用整流器傳感器進行冗余控制的系統(tǒng)，文獻[63]提出了一種利用雙冗余技術來提高定位電液伺服系統(tǒng)可靠性的方法，可用以保持制動助力系統(tǒng)有較好的控制性能。文獻[64]提出了一種以兩個PLC為核心，利用N:N網絡通信實現兩個PLC之間的冗余控制的控制系統(tǒng)。對于汽車制動助力系統(tǒng)中供電系統(tǒng)的冗余設計與冗余控制，文獻[65]提出了一種可實現擴展供電、應急供電等冗余設計的供電系統(tǒng)，文獻[66]提出了一種采用框架外冗余供電與框架內冗余供電的電源冗余控制系統(tǒng)。文獻[67]提出了一種包含了硬件系統(tǒng)冗余設計和軟件系統(tǒng)冗余設計的人機交互系統(tǒng)，可以通過駕駛員對觸屏的操作解除制動故障。

5.3 汽車制動助力系統(tǒng)功能安全設計面臨的挑戰(zhàn)

汽車制動助力系統(tǒng)的功能安全設計對汽車的智能化具有非常重要的意義，汽車的智能化之路并不平坦，而汽車制動助力系統(tǒng)按照ISO 26262標準規(guī)程來推進功能安全設計也面臨諸多挑戰(zhàn)，列舉如下。

（1）在車輛道路行駛過程中的制動相關安全危害以及風險評估缺乏權威機構的相關事故統(tǒng)計數據，主機廠自身在汽車電控制動助力功能安全設計開發(fā)方面的經驗積累也非常匱乏，因此對于功能安全的目標制定以及ASIL級別界定缺失有力數據的支持。

（2）功能安全設計開發(fā)需要系統(tǒng)化的開發(fā)流程以及體系化的安全措施植入開發(fā)。而現實中，開發(fā)過程中的需求管理/構成管理/變更管理在大多數開發(fā)中尚未落地固化，故障模式有效性分析迭代開發(fā)FMEA（Failure Mode and Effect Analysis）尚未成為必備工具；因此也無從談起功能安全需求FSR（Function Safety Requirement）與FMEA關聯的安全文化思想。

（3）硬件以及軟件基線釋放的開發(fā)成果物，缺失充分的審核機制；測試覆蓋范圍以及案例的置信度尚不足以實現比較健全的驗證歷程來確保開發(fā)功能的安全可靠性。

（4）ISO 26262雖不強調實現功能的性能水平評價，但是作為實現預期功能安全SOTIF（Safety Of The Intended Function,國際標準ISO/WD/PSA 21448即將頒布適用）設計的基本理念，需要植入系統(tǒng)因為故障而導致的功能失效風險評以及預期功能安全實現的系統(tǒng)誤判誤動作風險評估。在系統(tǒng)正常運行中對于常規(guī)性能以外的不確定性評估以及功能安全設計對策等方面知識與經驗的不足，是目前面臨的挑戰(zhàn)性課題。例如，電控制動助力系統(tǒng)正常動作，但是制動助力不足的情形，或者非駕駛員意圖而發(fā)生的非預期制動助力的情形。

（5）功能安全的實現前提是電控單元ECU不受外界侵入干預控制的安保（Security）機能起到保障作用。汽車轉向與制動的電控ECU的總線被劫持發(fā)生非意圖轉向與失去制動助力的報道[68]說明車載網絡安全保障是實現功能安全的先決條件。汽車的安保（Security）涉及面很廣（如圖7所示），有關研究活動業(yè)已開展。對于安保設計的指南性國際標準ISO/SAE 21434，預期2019年將會推出草案以恤研討，ISO/SAE 21434提出安保設計在產品生命周期內的開發(fā)范疇管理與風險管理以及支持流程管理的框架指南，如何在保障ISO/SAE 21434的架構跟進下實現預期功能安全設計，將是不期而至的巨大挑戰(zhàn)。

圖7 汽車ECU網絡安保[69]

6 結論與展望

汽車制動助力系統(tǒng)是保證汽車制動系統(tǒng)高效可靠工作的關鍵組成部分，經過近百年的發(fā)展，汽車制動助力系統(tǒng)從最開始的簡易杠桿助力系統(tǒng)到后來的真空助力系統(tǒng)、液壓助力系統(tǒng)，再到現在能夠應用于混合動力汽車與電動汽車的iBooster等智能制動助力系統(tǒng)，制動助力系統(tǒng)逐漸實現了從液動到電動的變化，其發(fā)展不僅與現代汽車三大主題相契合，還體現了汽車智能化的提升。為了使汽車制動助力系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保日益受到重視的社會更好地應用于智能化程度不斷提高的汽車上，可將研究重心放在以下幾點：

（1）制動過程中能量回收能力的提升。盡管工程師們在制動能量回收方面的研究中做出了努力，在相關軟硬件的支持下，制動能量回收率也得到了一定的提升，但目前市面上的制動助力系統(tǒng)在輔助能量回收能力方面，仍有相當大的可提升空間。

（2）制動可靠性的提升。目前絕大多數新能源汽車通過保留傳統(tǒng)汽車制動助力器及相關管路并加裝電子真空助力泵的方式進行制動助力，電子真空助力泵的工作壽命和工作穩(wěn)定性對制動系統(tǒng)的制動可靠性存在一定制約，而且在失電狀態(tài)下，制動助力系統(tǒng)如何進行正常的助力是新能源汽車面臨的一項極大挑戰(zhàn)。

（3）極端工況、復雜工況下制動力、響應速度的保證。當前，對制動系統(tǒng)的研究應以設計出一款能夠在極端工況與復雜工況下完成助力工作的制動助力系統(tǒng)為目標，著力滿足汽車智能化程度進一步加深的需求。

（4）集成化程度的提高。目前的制動助力系統(tǒng)普遍存在集成化程度低的缺點，導致空間利用不合理、制造成本高等問題，應通過優(yōu)化設計，適當降低制動助力系統(tǒng)的質量、體積，使結構更加緊湊、合理。

（5）液壓系統(tǒng)可靠性提升。目前，絕大多數汽車制動助力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)進行力的傳輸，從而實現制動，液壓系統(tǒng)一旦出現液體泄露或漏氣現象，對制動系統(tǒng)乃至整輛車的負面影響是致命的，因此，提升液壓系統(tǒng)的可靠性對提升汽車的安全性具有重要意義。

（6）模塊化設計。隨著汽車的制動系統(tǒng)從傳統(tǒng)的真空助力向著電機助力發(fā)展，為了使非傳統(tǒng)制動系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用，應針對不同底盤進行專門的模塊化設計。從長期看，底盤模塊化不僅可以降低制造成本，待技術成熟后，還可按照駕駛習慣實現個性化定制，令駕駛員駕車出行更加舒適。

（7）提升制動冗余技術的自動化程度。目前汽車制動助力系統(tǒng)的主系統(tǒng)失效后，備用系統(tǒng)由于滯后、助力不足等原因很難滿足汽車的制動需求，這就要求主系統(tǒng)發(fā)生故障無法正常工作時，備用系統(tǒng)可以達到與主系統(tǒng)等同的助力能力，這樣才能夠滿足汽車智能化程度提高的要求。

（8）不同領域人才的合作開發(fā)。制動不再單單是由機械系統(tǒng)完成的簡單動作，因此對于車企來講，只有擁有包括電氣化（強弱電）方面、軟件設計方面、機械設計方面的人才，以全方位知識為依托，才能夠開發(fā)更為先進的汽車制動助力系統(tǒng)。

（9）提升車載軟件的安全性。車載軟件在汽車上的應用越來越廣泛，在方便了人們生活的同時也為不法分子入侵汽車提供了道路，所以，防止惡意軟件入侵的重要性日益提高，從根本上保證車載軟件的安全性是汽車制動助力系統(tǒng)發(fā)揮作用的前提，對此，可以通過對每一輛車的軟件系統(tǒng)進行保護、對不同車輛之間的通信進行保護、對車輛的外接口進行保護等多方位的措施將企圖阻止汽車制動助力系統(tǒng)正常工作的因素擯除。

從本文的分析中可以看到，隨著汽車向混合動力化、電動化與智能化發(fā)展，制動助力系統(tǒng)亦向著去真空助力器化發(fā)展，轉而利用電機為其提供動力，制動助力系統(tǒng)極大程度上決定了汽車的安全性，因此對電機的要求較高。完全線控制動助力系統(tǒng)不同于已較為成熟的線控油門系統(tǒng)與線控轉向系統(tǒng)，因受剎車力不足、工作環(huán)境惡劣等條件限制，在未來的發(fā)展中受到技術層面的制約，很難快速推廣生產使用，因此在短期內，非完全線控制動助力系統(tǒng)即電液線控制動系統(tǒng)的應用會更加廣泛，這既符合汽車發(fā)展“節(jié)能、環(huán)保、安全”的三大主題，又與當前汽車智能化發(fā)展的趨勢相契合。