作者 | 北湾南巷
出品 | 汽车电子与软件
电子机械制动系统（EMB）是一种现代车辆制动技术，它结合了电动驱动和机械制动的优势，以实现高效、精确和灵敏的制动性能。EMB系统主要由电机、减速器、夹紧装置、卡钳和控制器等组成。
华为在电子机械制动（EMB）领域的进展显著，正积极推动该技术的商业化和量产。2024年4月，华为发布了DriveONE纯电智动（EMB方案），并与江淮汽车在EMB领域展开深度合作。这一方案通过驱动和制动系统的融合控制，旨在大幅缩短刹车距离和高速避障距离，提供更安全、更舒适的驾乘体验。
华为的EMB技术以控制安全、执行安全、通讯安全为核心，具备高密高效电机驱动和快速响应的能力，扭矩响应速度可低至100ms。此外，华为的PSiP技术能够支撑轮端总成的精细化控制和分布式控制，软件能力上，分布式ABS算法和自适应寻优算法进一步提升了减速效率和标定效率。
在专利方面，华为也在积极布局，这表明华为在EMB领域的技术创新和专利申请上都有所行动。
华为的这些进展表明，它正努力在EMB技术上实现突破，并可能在未来的汽车制动系统中发挥重要作用。随着技术的发展和合作伙伴的加入，华为有望在EMB领域取得更多成果。
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定子（Stator）：
定子是电机中的静止部分，通常由线圈和铁芯组成。在线圈中通入电流后，定子产生旋转磁场，驱动转子进行旋转。
在EMB系统中，定子起到了提供电磁力的作用，控制转子的旋转方向和速度，以驱动制动器执行精确的制动动作。
转子（Rotor）：
转子是电机中旋转的部分，它受到定子的电磁场作用而旋转。转子的旋转最终通过减速器传递给其他机械部件，带动制动操作。
在EMB中，转子的运动直接决定了夹紧装置的动作，从而控制摩擦片对制动盘的压力。
工作原理：通过控制电机定子的电流，精确调节电机的转速和转向，以达到对制动器的精准控制。
控制方式：通常采用闭环控制方式，即通过传感器监测电机的实时转速和位置，并根据预设值实时调整控制信号，确保制动力度的准确性。
响应速度：电机控制的核心是快速响应。相比传统液压系统，电机能够提供更快的响应速度，实现更灵敏的制动效果。
功能：控制器是整个EMB系统的大脑，负责接收驾驶员的制动指令，处理传感器反馈数据，并实时调节电机的工作状态。
组成：控制器通常包括一个微控制单元（MCU），用于处理控制算法，输出控制信号给电机驱动器。同时，控制器还监测来自压力传感器、位置传感器等的数据，以确保制动器工作状态的实时调整。
电子控制模块（ECU）：这一模块会对电机的工作电流、电压和转速进行控制，通过精确的电流控制，保证电机的动力输出与车辆的制动需求匹配。
功能：减速器的作用是将电机的高速旋转运动转化为低速、高扭矩的旋转运动。电机的输出通常是高转速、低扭矩，而制动系统需要高扭矩才能产生足够的摩擦力，因此减速器在这里起到至关重要的作用。
设计：通常使用行星齿轮或平行轴齿轮来实现减速。行星齿轮减速器体积小，适合嵌入式设计，有助于减小EMB系统的总体积。
传动效率：减速器的传动比直接决定了摩擦片的夹紧速度和夹紧力的精度，是EMB中关键的能量转换环节。
功能：夹紧装置的作用是将电机的旋转运动转化为摩擦片的直线运动。通过这个装置，摩擦片被推向制动盘，产生摩擦力以实现制动。
形式：最常见的设计是使用滚珠丝杠，即通过螺旋形的丝杠结构将旋转运动转化为直线推动力。
关键点：夹紧装置的精度直接影响制动力的大小，以及制动系统的响应速度和稳定性。高精度的丝杠装置能够保证摩擦片均匀受力，并在制动时保持稳定。
功能：卡钳本体是制动系统中支撑和固定摩擦片、夹紧装置等部件的结构部分。它直接承载制动力，并通过其机械结构确保摩擦片与制动盘的有效接触。
设计：卡钳通常采用高强度材料，如铝合金或钢材，以确保在高应力状态下具有足够的刚性和强度，同时具备耐高温性能。
结构：卡钳的U形设计通常能够夹住制动盘，使摩擦片在制动时能够对制动盘施加足够的摩擦力。卡钳通过导向销与其他部件配合，使其能够在滑轨上平稳移动。
功能：驻车机构用于在车辆静止时保持制动状态，防止车辆滑动。它通过电机或机械自锁机制保持摩擦片与制动盘的夹紧状态。
工作原理：驻车机构可以由电子控制的单向轴承或自锁装置组成。当车辆处于停车状态时，电机会激活驻车制动，将摩擦片固定在制动盘上，防止车辆移动。
自动与手动模式：现代的EMB系统通常集成电子驻车功能，能够根据车辆状况自动激活或释放驻车制动。同时，部分系统还保留了手动控制驻车功能，确保在电子系统失效时仍能手动驻车。
该发明涉及电子机械制动装置及其在车辆上的应用，属于车辆制动技术领域。
电子机械制动装置（EMB）的主要特点是通过电机驱动摩擦片制动，具有结构简单、传递效率高、无需液压管路、小型化发展等优势，特别适用于现代车辆的轮边制动系统。
关键创新点：该发明通过将电机轴的单向轴承沿径向移动，从而缩短制动装置的轴向尺寸，实现了系统的小型化，有助于适配轮边狭窄的空间。
结构设计：装置由多个关键组件组成，包括：
制动电机：通过电机轴驱动摩擦片制动。
单向轴承：用于限制电机轴的反向旋转，从而实现驻车功能。
轴承套和限位座：限制轴承套的旋转和偏移，确保单向轴承在正确的径向位置滑动。
驱动件：用于推动单向轴承在电机轴的两段（直径不同的两段）之间滑动，实现摩擦片的接合或释放。
摩擦片的制动过程：
当制动电机正向旋转时，电机轴通过丝杠机构驱动摩擦片沿轴向滑动，与制动盘接触，产生摩擦力，实现车辆的制动。
当电机反转时，丝杠带动摩擦片离开制动盘，解除制动状态。
驻车功能：通过单向轴承限制电机轴的反转，实现驻车制动，确保车辆在驻车时摩擦片保持与制动盘的接触。
单向轴承设计：轴承内的凹槽用于容纳活动件，活动件在凹槽内滑动，以调整轴承的内径大小，从而控制电机轴的旋转或限制其反转。
小型化设计：通过减小制动装置的轴向尺寸，适配现代车辆对轮边制动系统空间的需求。此设计不仅提高了安装的便利性，还减少了整体结构的复杂性。
集成设计：电子机械制动装置直接集成在车辆轮毂或车架上，通过轴向滑动连接车架与摩擦片，实现高效制动。
多装置支持：在车辆上可以安装多个制动装置，分别对应多个车轮，以实现精确的多轮制动控制。
高效节能：与传统的液压制动系统相比，电子机械制动装置具有高效的能量利用率，且易于与现代智能控制系统集成。
广泛适应性：该系统能够适应电动车、自动驾驶汽车等新型车辆的发展需求，尤其是需要小型化、智能化的制动系统场景。
制动卡钳和丝杠：制动卡钳用于连接制动电机并容纳丝杠，丝杠用于传动连接制动电机，驱动摩擦片。
两个摩擦片：分别安装在制动卡钳的两个安装面上，摩擦片用于与制动盘接触产生摩擦力，进而实现制动。
电机驱动：通过制动电机带动丝杠旋转，进而推动摩擦片相向或相背运动，实现与刹车盘的接触或分离，产生或解除制动。
压力传感器：装置内设有压力传感器，用于检测摩擦片在制动过程中的压力，并根据检测结果调整制动电机的输出，以确保制动力的精确控制。
小型化设计：该装置通过容纳槽将压力传感器部分嵌入，减少了制动装置的轴向尺寸，使其适应更狭小的轮边空间，便于在紧凑型车辆上使用。
压力传感器的分布：装置中包含两个不同量程的压力传感器，分别用于检测摩擦片在制动过程中的不同阶段压力，这种设计提高了检测的精度和装置的可靠性。
两种压力传感器的应用：第一种压力传感器（量程较小）： 用于零点检测，即检测摩擦片与刹车盘接触前的初始压力，以保证制动过程的可靠性。第二种压力传感器（量程较大）： 用于检测整个制动过程中的制动力，以便调整制动电机的输出扭矩，保证制动效果。
制动卡钳：呈U形结构，分为第一钳体和第二钳体，分别位于刹车盘的两侧，并安装两个摩擦片，卡钳通过连接部固定。
减速器：用于调整制动电机的转速和扭矩，确保摩擦片能够平稳有效地与制动盘接触。
螺套与丝杠：丝杠通过旋转推动螺套沿轴向滑动，从而驱动摩擦片与制动盘接触或分离，实现制动控制。
车辆：该电子机械制动装置设计紧凑，适用于现代汽车的轮边制动系统，尤其是在空间有限的电动车等新型车辆上具有广泛的应用前景。
领域：该发明涉及车辆技术领域，具体是电子机械制动装置（EMB）。EMB 通过电机和机械结构配合实现制动，特点是结构简单、反应灵敏、无液压管路、小型化趋势，传递效率高，适用于车辆轮边空间。
核心：发明了一种分流式电子机械制动装置，其通过分流凸起结构，使制动时摩擦片受力均匀，提升制动效率和装置稳定性。
结构：该装置包括制动电机、减速器、滚珠丝杠和分流活塞。滚珠丝杠一端连接减速器，另一端驱动分流活塞，通过分流凸起传递驱动力推动摩擦片，实现制动。
创新点：分流活塞设计成两个端面，端面上设有分流凸起，能够分流驱动力，优化摩擦片受压情况，避免因受力不均导致制动性能下降。
分流活塞：
两个端面中，一个端面包括传动凹槽，另一个端面包含分流凸起，凸起分布有利于均匀传递压力。
分流凸起用于同时推动同一个摩擦片，增强其与刹车盘的接触面积，提高制动效果。
滚珠丝杠：
通过减速器驱动，并与分流活塞相连，负责在制动时推动分流活塞产生滑动运动，最终实现制动。
制动时：滚珠丝杠通过减速器传动，推动分流活塞，使摩擦片夹紧刹车盘产生摩擦，完成制动动作。
解除制动时：滚珠丝杠反向驱动分流活塞，使摩擦片远离刹车盘，解除制动状态。
车辆制动系统：该制动装置可应用于多种车辆制动系统，通过提高制动效率和延长使用寿命，适用于现代高效能制动需求的汽车等。
电子机械制动系统: 使用电机作为动力源，将刹车盘压紧，产生制动力。相较于传统的液压制动系统，它具有响应速度快、控制精度高等优势。
功能安全问题: 电子机械制动系统依赖于电信号传输，若出现故障（例如中央控制器或制动踏板传感器失效），可能导致制动失灵，存在安全隐患。
功能: 控制驱动电机输出扭矩，接收制动踏板信号，连接中央控制器和轮端制动装置。
冗余设计: 当中央控制器失效时，电机控制器可以根据制动踏板信号控制轮端制动装置输出制动力，避免制动失灵。
其他功能:
响应轮端制动装置失效，通过驱动电机输出负扭矩产生感应电流进行制动。
响应制动踏板信号和中央控制器同时失效，控制轮端制动装置输出固定制动力。
接收整车控制器的能量回收信号，控制驱动电机进行能量回收。
接收两路制动踏板信号，提高制动控制的可靠性。
通过制动CAN网络与轮端制动装置和中央控制器通信，获取状态信息。
监测滑移率，控制驱动电机输出负扭矩，避免车轮打滑。
组成: 中央控制器、轮端制动装置（包含轮端控制器和制动执行器）。
冗余设计: 当中央控制器失效时，轮端控制器可以根据电机控制器的指示控制制动执行器输出制动力。
其他功能:
中央控制器可以接收制动踏板信号，控制轮端制动装置输出制动力。
中央控制器可以向电机控制器发送制动请求信号，控制驱动电机进行能量回收。
中央控制器可以控制轮端制动装置输出固定制动力，保证制动安全性。
组成: 动力电池、车轮、制动冗余控制的电机控制器、电子机械制动系统。
优势: 具有更高的制动可靠性和安全性，同时实现能量回收，提高能量利用率。
提高制动可靠性: 通过冗余设计，即使部分部件失效，仍能保证制动系统正常工作。
提高制动安全性: 避免制动失灵，降低交通事故风险。
实现能量回收: 提高能量利用率，延长续航里程。
提高制动控制精度: 监测滑移率，避免车轮打滑，提高制动稳定性。
长城证券*行业报告*EMB方案加速落地，本土企业有望迎量产先发优势*汽车*陈逸同 20240605-长城研究 (cgws.com)
