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线控制动之机电制动（EMB）系统的综述：结构、控制与应用
为了概述机电制动（EMB）执行器的发展情况，基于行业背景以及各企业对机电制动（EMB）研究的参与程度，共选取了 21 家相关汽车零部件制造商，如表 2 所示。
在这 21 家相关制造商中，依据专利分布情况选取了 6 家具有代表性的制造商，包括博世、西门子、大陆特维斯、德尔福、现代和万都。此外，对这些制造商的总共 169 项相关专利进行了调研。专利的总体分布情况在表 3 以及图 1 - 3 中给出。这些专利依据基本结构被分为两类：采用减速机构的方案和采用自增力机构的方案。而且，与驻车制动器集成的专利被单独列出，以展示驻车制动方案的总体分布情况。
表 2. EMB相关制造商
表3.专利权的总体分布情况
此外，这些制造商随时间推移所提出的机电制动（EMB）执行器基本方案如图 4 所示（具体结构将在下一节介绍）。自 20 世纪 90 年代以来，随着制动辅助（BA）和电子稳定控制系统（ESC）的应用，机电制动（EMB）的优势吸引了众多制造商的关注，其中大陆特维斯、博世、西门子和德尔福率先开始对机电制动（EMB）执行器的基本配置进行研究。到 21 世纪初，随着自适应巡航控制（ACC）和自动紧急制动（AEB）等先进驾驶辅助系统的发展，对主动制动控制提出了更高的要求。现代和万都等制造商开始投入对机电制动（EMB）执行器的结构及控制策略的研究，以实现量产和实际应用。
图1.具有减少机制的专利的总体分布情况
图2. 自激励机制专利总体分布
图3.集成停车制动器的专利总体分布
对于行车制动机构，大陆特维斯首先提出了 “滚珠丝杠 + 行星齿轮系” 的集成结构。从 1994 年到 1997 年，先后对电机结构、快速回位机构、传感器形式以及控制方法进行了研究。自 2002 年起，大陆特维斯开始采用滚珠丝杠作为运动转换机构，形成了 “滚珠丝杠 + 直齿轮 / 行星齿轮系” 的典型结构，并设计了相应的制动间隙补偿机构、密封装置以及轴承结构。
从 1996 年到 1998 年，博世提出了 “滚珠丝杠 + 不同减速机构” 的方案，先后采用直齿轮、蜗轮、锥齿轮以及行星齿轮系作为减速机构。基于上述配置，针对制动失效的情况，设计了双电机主动释放方案以及带电磁离合器的被动释放方案，并且进一步改进了电磁离合器的结构与功能。从 1999 年到 2001 年，博世最终采用了 “滚珠丝杠 + 行星齿轮系” 的典型方案，并对电机结构和制动回位限位装置进行了优化。
自 2002 年起，博世一直在研发楔形自增力方案。从 2002 年到 2004 年，提出了 “丝杠 / 齿轮齿条 + 单 / 双 / 多楔形面” 的各类方案，并对楔角、制动力控制方法以及制动间隙补偿机制进行了研究。从 2005 年到 2006 年，“齿轮齿条 + 双楔形面” 的自增力方案得到进一步完善并最终被采用。
同样，其他制造商经过多轮迭代设计后也形成了典型的结构方案，如表 4 所示。
图 4. 6 家制造商的机电制动（EMB）执行器发展情况
行车制动方案（时间线之上）以 “运动转换机构 + 力放大机构” 的形式表示，专利的创新点在括号内注明。驻车制动方案（时间线之下）以 “驱动部件 + 锁定部件” 的形式表示。此外，6 家制造商提出的典型结构方案用相应颜色进行了标注。
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