智能IPB制动系统的结构与应用

2024年4月3日发(作者：起亚k5车质量到底怎么样)

汽车零部件

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汪贵行 (本刊编委会委员)

长期在汽车运用与检测的第一线工作，1984年起被交通部门指派长期在伊拉克、也

门等多个阿拉伯国家工作，负责机务技术并兼高级电气工程师。1995年起在深圳市

特发华日丰田汽车公司从事技术工作，2009年退休后到深圳市通达汽车培训学校工

作。2014年3月，在“香港之声”宣传电动汽车的应用。2013年，由深圳市科技部门

推荐，主要工作业绩被选编在“特区人物志”中。

智能IPB制动系统的结构与应用

◆文/广东 汪贵行 汪学森

在当前发展的电动汽车和智能汽车

上，博世“IPB”制动系统，即“智能集成制

动系统”正推广使用，如荣威、蔚来等自主

品牌的智能汽车上均已装用。比亚迪汉也

是一款搭载“IPB制动系统”的电动车。所

谓“智能”指IPB是一套电控的制动系统，

用电机助力取代传统的真空助力，响应更

迅速、控制更精确。所谓“集成”则指IPB

系统还接收车辆偏航率等传感信号，将车

身稳定ESP装置也集成进系统。对比传统

真空助力的制动系统，IPB总泵系统的重量

更轻，占用的空间也更小。

图2 IPB智能集成制动系统

面提升其在制动避险、转弯防侧滑、制动舒

适等多方面的功能。当IPB在电动车上应

用，可高效增大制动能量回收效率。

2.图3是IPB总泵的内部结构，主要分

为主缸和推杆位移传感器、电机助力升压

装置、液压调节装置等3个组件。系统包括

伺服助力电机、控制电脑、阀体、制动总泵

和储液罐等，构成“电液一体化”的产生、

分配和传递的装置。其中电机就是受电脑

控制的动力源，阀体为分配源，执行机构即

为制动总泵，能量载体仍为储液罐的制动

液。其工作过程如下：

①当需制动时驾驶员踩下动踏板，推

杆由踏板推动，IPB总泵中部下方有个“踏

板行程传感器”感知踏板的位移量大小，以

及踏板移动的速率即移动的快慢程度；

②踏板行程传感器将位移及快慢信号，

上，其上仍然有油管通向车轮制动分泵，但

这个装置已经没有了真空助力器，显然也不

需要再装真空管，不用配装真空泵或真空

罐，但车轮制动器仍是液压的。

一、IPB智能制动系统结构的核心

是采用电机助力

图1所示为比亚迪汉IPB装置的外形。

IPB是使用电机直接助力的制动装置，仍然

装在原制动总泵的位置，制动踏板接图1中

的推杆来实施制动。

1.图1中的IPB总泵直接安装在防火墙

车辆的IPB智能集成制动系统如图2

所示，IPB还扩展出更多功能，融合了ABS

防抱控制、ESP车身稳定、ASR牵引控制、

TRC防滑控制和自动制动等多项技术，全

图1 比亚迪汉IPB装置的外形

图3 IPB制动装置的内部结构

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汽车维修与保养

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传送给上方的控制电脑，并经电脑分析和计

算后，继而向助力电机发送运转的命令；

③电机的转子旋转，带动同轴的蜗杆

运转，再驱动蜗轮减速旋转，较大地增大旋

转力矩，再经同一直轴下方的齿轮，推动齿

条移动；

④齿条移动驱动主缸活塞产生液压，

从而实现电机智能制动的助力效果；

⑤若IPB一旦断电，或电机助力失效

时，则IPB进入传统机械制动模式，驾驶员

踩制动踏板推动主缸，产生液压送往车轮

分泵，使车辆减速。

反拖驱动电机来起制动作用，很少用到制

动分泵的制动摩擦。在车辆滑行工况时的

能量回馈，几乎全部可由IPB制动技术转换

为能量回收。这时制动电脑通过轮速传感

器直接获取车轮动态，并快速高效地处理，

保证车辆的稳定性。

比如，比亚迪汉车制动时，在制动电脑

的控制下，IPB装置与驱动系统相匹配，驱

动电机首先被反拖转为发电状态，快速将

动能转化为电能进行能量回收。当电机制

动无法满足制动需求时，IPB才会自动快速

释放制动液，启动传统机械制动。在这个过

程中，较完善的解决能量回收和制动力的

柔顺衔接，实现无缝式的结合，系统在迅速

转换过程中的响应极快，能多回收10%的

能量，可观地增大了车辆的续驶里程。由于

降低了对制动摩擦片和制动盘的依赖，还

使制动片的磨损大幅减少，有效地降低了养

车成本。

3.图4反映了IPB装置的推杆位移与主

缸液压的关系。中部紫色曲线表示有正常

踏板感的液压变化，上部橙色虚线反映踏

板有较强烈制动感觉，下方的绿色虚线为踏

板有较柔和制动感。曲线变化过程分为4个

阶段：

①踏板空程阶段，表示推杆有极小的

位移，但没有产生主缸液压，即为制动踏板

的自由行程；

②跳变行程阶段，即踩动推杆后主缸

刚产生液压的突变过程；

③电机助力行程，这个阶段IPB装置

的主缸活塞在伺服电机的推动下，液压上

升很快，可满足车辆制动对液压的需要，此

时对应的是驱动电机反拖转为发电运行状

态，可快速地将车辆动能吸收转化为电能，

制动能量被较多的回收；

④踏板力行程阶段，主缸液压上升变

得极缓慢，表示制动液在车轮分泵继续进

行制动，使用IPB系统，这个传统的制动过

程已被大幅缩减。

还有舒适制动的功能，IPB装置

对车辆产生快速、有序性的制动效果，还带

来舒适制动的效果。通常车辆制动时，特别

是车速较快时的紧急制动，会产生频繁“点

头”的顿挫，使乘客很不舒适。而IPB系统用

“智能化”妥善解决了制动不舒适的问题，

智能制动系统能自动调节制动力，通过梯

次化的释放制动力，让车辆在加速与制动

过程的车身姿态更稳定，为乘员提供更平

顺舒适的体验，故行话中将IPB系统又称为

“舒适的制动装置”。

智能集成制动系统有较多的优

点，IPB以伺服电机的助力方式，取代了真

空助力器和真空泵的助力方式，具有突出的

响应更快捷安全，柔性制动乘座更舒适等

特点。虽然传统车辆上体会不到能量回收

的优点，但能较大地延长制动片的使用寿

命。IPB智能制动系统取消了真空泵，还能

消除真空泵带来的工作噪声，也降低了能量

消耗。当前IPB系统不仅在电动汽车、智能

汽车上越来越多地采用，而且其装用已经

扩展到传统的燃油汽车上。

二、IPB制动系统的特点和应用

1.相比于传统的制动系统，IPB智能

集成制动系统的突出优点在于响应更“快

捷”。传统的制动系统，是靠制动踏板带动

真空助力器产生制动液压的。而比亚迪汉

车的IPB系统，没有真空助力装置，是将踩

制动踏板的位移量快速转变成为电信号，控

制电脑结合车速等传感参数，“按需”计算

出所需制动力。由伺服电机快速完成对制

动的助力，并精准调节液压大小。IPB制动

响应更快，能够更精准地产生制动力。特别

是当触发AEB “自动紧急辅助制动”功能

时，传统真空助力制动系统需600ms的响

应时间，而IPB可在150ms内即产生最大制

动力，甚至比眨眼瞬间还要快，能快速提升

4倍的性能。比亚迪汉车的每百千米制动距

离可缩短至32.8m，可显著提升应对紧急

路况的能力。

2.特别是在电动汽车上使用IPB技术，

还能极大地回收能量，获得显著增多续航

里程的效益。众所周知，电动汽车制动能量

回收的效率，与车速直接相关，车速越高回

收效率越大，反之车速越低，效率则越低。

但在制动过程中按习惯，驾驶员脚踩踏板

的力往往是一个稳定值。这时就需在总制

动状态保持不变的情况下，精细调节能量

回收的力矩与分泵液压卡钳的制动力，尽量

使能量回收效率最大化。实践证明，在城市

道路行驶时，车辆多于90%的制动，均可由

图4 推杆位移与主缸液压的关系曲线

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