2021年特斯拉Model 3的“刹车失灵”事件，把博世iBooster推上了风口浪尖。“刹车门”一段时间后，博世全球掌门人沃尔克马尔·邓纳尔博士发声：“博世保证产品的安全有效，不会出问题”，明确要撇清与“刹车门”的关系。孰是孰非这里不作评判，我们需要搞明白的是：iBooster何方神圣？

• 结构分析

在传统燃油车上，踩下制动踏板后，踏板推杆作用于真空助力器（Vacuum booster）， 踏板力叠加真空助力器伺服力，共同推动制动主缸内的活塞，产生制动液压，传到车轮制动器上进行车辆制动。真空助力器中的真空度是由发动机的进气歧管或真空泵提供。

图1 真空助力伺服制动系统

对于电动车而言，没有发动机，需要通过其它方式提供制动助力。博世iBooster（Intelligent Booster）就是一种不依赖真空源的制动助力机构（图2），其将图1中的真空助力换成由电机控制智能助力。驾驶员踩下制动踏板，制动推杆6产生位移，踏板行程传感器2检测到制动推杆6的位移，将该信号发送至控制器5，控制器5计算出电机应产生的转矩，该转矩由减速传动装置转化为伺服制动力。这样，源自踏板的制动推杆力与伺服制动力共同作用在制动主缸4内的活塞上，最终转化为制动管路油压。

图2 博世iBooster制动系统

第一代博世iBooster的减速传动装置（见图3）为两级减速装置，助力电机的转矩通过蜗杆涡轮，进行第一级减速，并改变运动方向，再通过第二级齿轮齿条减速机构，将电机的转动力矩转变为轴向推力。第二代博世iBooster的减速传动装置改为一级滚珠丝杠传动，结构更为紧凑，控制精度有所提高，成本也大幅下降。

图3 博世iBooster减速传动装置

• 工作原理

下面以电动车为例来说明iBooster工作原理，关键的是电子控制单元要能准确跟随驾驶者的制动意图。

1）当驾驶员踩下制动踏板，整车控制器会根据制动踏板行程及汽车加速度信号计算前、后轴制动力，参考车辆运动、电机及电池状态参数，计算出电机助力期望值。

2）iBooster控制单元进行制动力仲裁，控制电机运动，并将助力从传递给制动主缸推杆。

3）制动系统的液压控制单元进行前、后轴制动压力分配，并传给制动轮缸。

4）当制动减速度小于某个阈值，电机控制器控制电机进行再生制动。再生制动力可随车速、电机转速、电池容量等参数实时变化调整。

• 助力特性

iBooster可在同一辆车上实现不同风格的制动模式，其通过软件灵活定义制动踏板的脚感，即通过软件调整电机助力大小，得到不同的踏板力和制动主缸压力对应关系（图4），以满足用户差异化需求。因iBooster系统可根据电信号调节制动力，故能在同一辆车上实现多种模式的制动效果，驾驶者甚至可以自行调节制动灵敏度（如果厂商开放这方面权限的话）；另外，对于不同品牌和同品牌的不同车型，也能根据设计需求，调整制动的响应和反馈风格。驾驶员可根据喜好选择舒适型、运动型的制动模式，获得不同的制动质感。

图4 可调节的踏板力和制动主缸压力曲线

• 失效模式

iBooster作为制动系统核心安全件，必须考虑功能安全，其采用双安全失效模式（图5）。

图5 两级失效保护

1）* iBooster发生故障，ESP将接管并提供制动助力。

* 车载电源电量不足，无法满负载运行，iBooster 则以节能模式工作，会启用发电机、直流变压器、电容蓄电器等，以防止车载电源发生故障。

制动系统在上述两种情况下，均能以200 N踏板力提供0.4g的减速度。

2）*车载电源失效，断电模式下，无制动助力，驾驶员单通过纯液压模式对所有车轮施加制动，使车辆安全停靠，这和传统真空助力器失效后相同。

• 再生制动

iBooster与ESP hev 系统配合实现最高达0.3g 减速度的能量回收，这足已涵盖公路交通大多数的制动情况。在再生制动过程中，车辆是利用发动机进行减速制动，而不是通过液压制动。为了达到该目的，车辆由ESP hev能量回收装置将制动液移至蓄能器，但由此会使制动回路液压降低，从而影响制动踏板力，为确保驾驶员察觉不到制动踏板力的变化，iBooster会自动调整制动器的伺服力（图6），在上述过程中，发电机和液压制动系统协调工作，驾驶员毫无察觉，踏板脚感保持不变。

图6 再生制动过程中伺服力的调节

• 辅助及自动驾驶

即使驾驶员不踩制动踏板， iBooster系统也可以通过电机迅速建立所需的制动压力，并对其进行精确调节（图7），这对自动紧急制动系统是一个巨大优势。在危急情况下，iBooster电控系统的快速响应，不仅有助于缩短制动距离，当碰撞无法避免时可降低撞击速度，从而降低对当事人的伤害。此外，iBooster 还支持自适应巡航控制（ACC）模式，帮助驾驶者进行舒适制动，直至车辆完全停止。

图7 紧急制动场景下制动压力的建立

博世在第二代iBooster推出后，已着手针对未来更高智能化需求的L3和L4，设计了一套线控制动系统IPB（Integrated Power Brake），是将iBooster和ESP合二为一，减小了体积和重量，相对iBooster成本也大幅降低了。

结束语：

博世iBooster系统的优势尚待用户在认识和使用中细细体味。目前iBooster除了特斯拉全系使用，比亚迪算是国内最先使用的，在大众全部新能源车、保时捷918、凯迪拉克CT6、雪佛兰的Bolt及Volt、本田CR-V、法拉第未来FF91、荣威Ei5、蔚来ES8等车型也在被采用，这些车企并未爆发出大规模的“刹车失灵”。故特斯拉“失控”争议，牵扯到博世iBooster系统上，似乎站不住脚。但是，一切交由电子控制的东西，要解决的核心问题就是可靠性。

图片来自网络

参考：

风口浪尖的博世iBooster，为什么总出问题？汽车之家

博世（Bosch）线控制动系统iBooster ——自动驾驶和节能的神器 汽车先进技术