- Автор: Джонни Лю | Генеральный директор Dowway Vehicle
- Технический рецензент: Ян Хайлян (руководитель отдела функциональной безопасности в Suzhou Координаты)
- Опубликовано: 6 августа 2026 г.
- Целевое время чтения: 7–9 минут (примерно 1750 слов)
- Целевая аудитория: Автомобильные инженеры, энтузиасты электромобилей, менеджеры по разработке интеллектуальных шасси.
- Уровень сложности текста: 8 класс (Понятный язык, простые объяснения технических тем)
Table of Contents
Обзорная справка
Краткое резюме: Электромеханическое торможение (ЭМБ) Это полностью электронная система торможения. Она заменяет гидравлическую тормозную жидкость проводами и моторизованными суппортами, прикрепленными непосредственно к колесам. Это изменение сокращает время отклика тормозов с 300–500 мс до <100 мс. Поскольку в системе EMB отсутствует механическая педальная связь или жидкостная поддержка, функциональная безопасность требует АСИЛ Д полное резервирование каналов связи (двойное питание, двойная проводка, двойные контроллеры) и строгое соответствие GB 21670 и ISO 26262.
| Метрика / Параметр | Традиционные гидравлические тормоза | Электромеханическое торможение (ЭМБ) |
|---|---|---|
| Время отклика | $300\text{–}500\,\text{мс}$ | <100 мс (ускорение на 43%) |
| Средство приведения в действие | Тормозная жидкость, главный тормозной цилиндр, усилители тормозов. | Электропроводка, серводвигатели |
| Экстренный тормозной путь | Исходный уровень | Снижено примерно на 2 млн долларов. |
| Механический резервный вариант | Физическая гидравлическая тяга педали | Двойное резервирование электропитания (ASIL D) |
| Национальный стандарт безопасности | Обязательные правила гидравлики | GB 21670 (Вступает в силу с 1 января 2026 г.) |
Введение: Переход от гидравлической жидкости к электрическим проводам
В 2025 году мировые продажи электромобилей (EV) превысили 16 миллионов единиц, заняв более 50% всего автомобильного рынка. По мере вступления в силу правил автономного вождения 3-го уровня (L3) по всему миру, старые конструкции шасси сталкиваются с серьезным препятствием. Гидравлические тормоза срабатывают слишком медленно для бортовых компьютеров, управляющих беспилотными автомобилями.
На протяжении более ста лет в автомобилях для замедления использовались тормозная жидкость, вакуумные насосы, металлические трубки и главные тормозные цилиндры. Современные электромобили, такие как Chery Exeed и Li Auto L9, переходят на новые технологии. Электромеханическое торможение (ЭМБ). Система EMB полностью отводит тормозную жидкость и использует прямое электронное управление.
Данная техническая информация получена в ходе технической сессии в режиме реального времени, проведенной… SASETECH— сообщество по вопросам безопасности в автомобильной отрасли, основанное учредителем компании Panshi Information. В докладе приняли участие… Ян ХайлянРуководитель отдела функциональной безопасности в компании Suzhou Coordinates. Он обладает более чем 10-летним опытом работы в области интеллектуального вождения, безопасности шасси и сертификации продукции по стандарту ASIL D. Ниже представлено полное техническое описание, охватывающее архитектуру EMB, резервные системы безопасности, нормативные требования и централизованное управление шасси.
I. Проектирование избыточности EMB: вычитание и сложение
Основная стратегия обеспечения безопасности, лежащая в основе EMB, сводится к двум действиям: удаление тяжелых механических деталей и добавление резервных систем электробезопасности.
[ Traditional Hydraulic Brake ]
Fluid + Master Cylinder + Booster Pumps + Brake Lines
│
▼ (SUBTRACTION: Remove Fluid & Pipes)
[ EMB Actuator Setup ]
Direct Electric Wires + Wheel Motors (<100ms Response)
│
▼ (ADDITION: Add ASIL D Redundancy)
[ Dual Power Isolation & Communication Buffers ]
1. Демонтаж старых механических деталей
- Более высокая скорость отклика: Для создания давления в гидравлической жидкости требуется время, что вызывает задержку в 300–500 мс. Система EMB использует электрические сигналы для перемещения тормозных суппортов колес, сокращая время реакции. под $100\,\text{мс}$.
- Более лаконичная компоновка шасси: Демонтаж главных тормозных цилиндров, магистралей и усилителей тормозов освобождает пространство внутри рамы. Это также предотвращает утечки токсичной тормозной жидкости.
- Единая система управления шасси: Тормозная система, рулевое управление и подвеска больше не нуждаются в отдельных системах. Инженеры могут объединить их в один центральный бортовой компьютер шасси.
2. Добавление резервных копий для обеспечения безопасности.
Для достижения наивысшего рейтинга безопасности автомобиля (АСИЛ Д В соответствии со стандартом ISO 26262, инженерные группы используют два основных подхода к проектированию:
- Центральный контроллер + 4 контроллера тормозных суппортов: Четыре контроллера колес выступают в качестве резервных в случае отказа основного блока. Внутри центрального блока два внутренних канала одновременно управляют основной и резервной логикой.
- Архитектура резервирования с полным каналом связи: Используется изолированная двойная линия электропитания, двойные каналы связи, код динамической компенсации тормозного усилия, датчики скорости вращения колес, подключенные к каждому контроллеру колеса, и двухпроводная проводка питания по всему автомобилю.
Преимущества для автопроизводителей: Архитектура EMB с электронным торможением Это позволяет отделить аппаратные компоненты от программного обеспечения управления. Автопроизводители могут перенести код управления тормозной системой на свои собственные компьютеры, что упрощает повторное использование программного обеспечения в различных моделях автомобилей.
II. Основные возможности: помимо остановки
Система EMB делает больше, чем просто останавливает автомобиль. Она предоставляет инженерам точный контроль над движением транспортного средства, недоступный для гидравлических систем:
┌─► 1. Shorter Stopping Distance (-2m, +0.05G Deceleration)
│
EMB Key Features ─┼─► 2. Brake-Assisted Steering (Yaw Moment Control)
│
└─► 3. Single-Wheel Failure Drift Compensation
- Сокращенные экстренные остановки: Благодаря сокращению задержек реакции на 43%, система EMB останавливает автомобиль примерно на 2 млн долларов раньше при экстренном торможении. Более точный контроль пробуксовки ABS увеличивает среднее замедление на +0,05 G, что помогает системе автоматического экстренного торможения (AEB) и программному обеспечению управления движением уровня L3+ действовать быстрее.
- Рулевое управление с усилителем тормозов: Если водитель резко поворачивает и передние колеса начинают скользить (недостаточная поворачиваемость), система EMB кратковременно применяет тормозное усилие к внутренним колесам. Это создает вращающую силу (момент рыскания), которая помогает управлять автомобилем в повороте.
- Контроль смещения при отказе одного колеса: Если двигатель одного колеса выходит из строя или теряет питание, центральная система мгновенно регулирует тормозное усилие на оставшихся трех колесах. Это предотвращает занос или увод автомобиля в сторону. В ходе демонстраций на испытательном полигоне автомобили с полностью отключенным тормозом одного колеса по-прежнему останавливались по прямой линии.
III. Действия при полной потере электропитания
В обычном автомобиле с бензиновым двигателем, если двигатель заглохнет или разрядится аккумулятор, вы все равно можете сильно нажать на педаль тормоза, чтобы прокачать гидравлическую жидкость по магистрали. В системе электронного управления двигателем (EMB) с чисто проводным управлением, Отсутствие электричества означает отсутствие тормозов..
Для устранения этого риска, связанного с электроснабжением, регулирующие органы требуют строгих мер безопасности. двойное резервирование питания:
[ Main Traction Battery ] ────┐
├──► [ ASIL D Power Isolation Module ] ──► Dual EMB Power Paths
[ 12V Auxiliary Battery ] ────┘
- Двойная изоляция линий электропередачи: Тормоза питаются от двух отдельных источников питания. Они должны работать независимо, чтобы короткое замыкание в одной линии не повлияло на другую. Резервные накопители (аккумуляторы или преобразователи постоянного тока) должны постоянно проводить самодиагностику оборудования для немедленного выявления неисправностей.
- Тест тормозов “8+1”: Система должна выполнить 8 последовательных аварийных остановок на полной мощности. После этих 8 остановок она должна поддерживать достаточный запас энергии для 9-й аварийной остановки с замедлением $\ge 2,44\,\text{м/с}^2$.
- Тест состояния батареи “4+1”: Накопители энергии должны контролировать состояние своего здоровья (SOH). Если состояние батареи падает более чем на 20%, загорается предупреждающий индикатор. Если уровень заряда батареи опасно падает, автомобиль должен автоматически снизить скорость до менее 20 км/ч в течение 60 секунд.
Решение для отрасли: Инженерные группы соединяют основную высоковольтную батарею электромобиля со вторичной вспомогательной батареей напряжением 12 В. Модуль изоляции питания ASIL D Он располагается между двумя источниками энергии, обеспечивая бесперебойную подачу электроэнергии даже при единичных сбоях в электроснабжении.
IV. Соответствие нормативным требованиям: GB 21670 против ISO 26262
Инженеры часто спрашивают: Если наша тормозная система соответствует обязательному национальному стандарту Китая (GB 21670), требуется ли нам все еще соблюдение международного стандарта ISO 26262?
Ответ да. Эти два стандарта работают совместно:
- GB 21670 (Национальный обязательный стандарт): В центре внимания — результаты физических испытаний. В документе установлены требуемые тормозные пути и требования к аппаратным испытаниям для систем ETBS с проводным управлением, начиная с 1 января 2026 года.
- ISO 26262 (Международный стандарт безопасности): Основное внимание уделяется инженерным процессам. В нем подробно описывается, как аппаратное и программное обеспечение должно создаваться, документироваться и тестироваться поэтапно с использованием строгой V-образной модели жизненного цикла.
GB 21670 (Physical Performance Test Results)
+
ISO 26262 (Development Methodology & Process)
=
Complete Production-Ready Safety Evidence Chain
Этап трехслойной реализации
- Системные требования: Электронная система торможения на автомагистралях (ETBS) должна соответствовать целевым показателям уровня безопасности оборудования ASIL D.
- Этапы процесса: Разработка должна соответствовать этапам стандарта ISO 26262 V-model, начиная с ранней концептуальной работы и заканчивая окончательными испытаниями на полигоне.
- Документальные доказательства: Производители обязаны вести подробную документацию по анализу опасностей и оценке рисков (HARA), целям безопасности и планам архитектуры системы (как того требуют Приложения A, B и C к GB 21670).
Метод разложения ASIL: Для обеспечения индивидуального уровня защиты ASIL D не обязательно, чтобы каждая деталь соответствовала этому уровню. Сочетание двух независимых каналов питания ASIL B с автоматическим резервным переключением и сквозной защитой сигнала позволяет создать комбинированную систему, обеспечивающую достижение необходимого уровня защиты. безопасность системы ASIL D при более низкой себестоимости производства.
V. Централизованная архитектура домена шасси
Изменения в конструкции автомобильных компьютеров ускоряют внедрение электронных блоков управления (ЭБУ) в отрасли: $$\text{Распределенные ЭБУ (2015)} \longrightarrow \text{Контроллеры домена} \longrightarrow \text{Центральные вычисления + зональное управление}$$
Современные конструкции шасси основаны на трех основных технологических решениях:
- Полное управление по принципу X-by-Wire (Электрическое управление рулевым управлением, тормозами и акселератором).
- Разделение программного и аппаратного обеспечения (Разделение управляющего кода от механических двигателей).
- XYZ 3D управление движением (Одновременное управление движением автомобиля вперед, вбок и вверх-вниз).
[ Central Computing Domain Controller ]
│
┌────────────────────────────────┼────────────────────────────────┐
▼ ▼ ▼
Longitudinal (X) Lateral (Y) Vertical (Z)
(EMB Braking) (Steer-by-Wire Control) (Active Suspension)
Пример из реальной жизни: Nio ET9 со скоростью 130 км/ч.
Рассмотрим случай прокола шины на скорости 130 км/ч у автомобиля Nio ET9:
- Электронное рулевое управление Регулирует углы поворота передних колес в течение 230 мс, чтобы оставаться в полосе движения.
- ESP и управление крутящим моментом перераспределить мощность двигателя между колесами в течение 10 мс.
- Активная подвеска уровни мышечной массы тела в пределах $1\,\text{мс}$.
Такая скорость отклика в миллисекунды невозможна при работе с медленно текущим гидравлическим потоком. Электродвигатели EMB напрямую связаны с центральными бортовыми компьютерами шасси, что позволяет всем трем системам работать как единая система безопасности.
VI. Технические вопросы и ответы (Вопросы и ответы)
В1: Нужны ли компании EMB физические датчики давления на каждом тормозном суппорте колеса?
Краткий ответ: Нет, для серийного производства систем EMB не требуются физические датчики силы на каждом колесе, поскольку программные алгоритмы точно оценивают усилие зажима.
Вместо установки дорогостоящих датчиков силы, которые могут изнашиваться, инженеры используют код оценки силы. Это программное обеспечение рассчитывает усилие зажима, используя электрический ток двигателя, угол поворота двигателя и скорость вращения колеса. Такой подход снижает затраты на оборудование, сохраняя при этом точность расчета тормозного усилия.
В2: Обязательно ли использовать EMB для автономного вождения 3-го уровня (L3)?
Краткий ответ: В системах L3 по-прежнему можно использовать модифицированные гидравлические системы (EHB), но предпочтение отдается EMB из-за их скорости менее 100 мс, тогда как для привода L4 потребуется EMB.
Системы автономного вождения уровня L3 могут работать на электрогидравлических тормозах (ЭГБ), если инженеры учтут задержки гидравлической системы. Большинство стандартов безопасности устанавливают интервал отказоустойчивости (FTTI) в пределах 200–500 мс. Поскольку ЭГБ реагирует за <100 мс, остается достаточно времени для реакции программного обеспечения безопасности. Автономные автомобили уровня L4 и выше будут строго требовать использования исключительно ЭГБ.
В3: Как инженеры справляются с отказами, вызванными распространенными причинами, в системах с двумя микроконтроллерами (MCU), и является ли деградация системы допустимым безопасным состоянием?
Краткий ответ: В системах с двумя микроконтроллерами используется анализ зависимых отказов (DFA) для управления общими рисками, а контролируемое снижение производительности считается безопасным состоянием, если соблюдены минимальные правила остановки.
Инженеры используют Анализ зависимых отказов (DFA) Цель исследования – изучить общие риски, связанные с использованием двух микроконтроллеров. Хотя команды используют разные типы датчиков, где это возможно (например, сочетая датчики Холла и индуктивные датчики), использование двух совершенно разных микроконтроллерных чипов слишком дорого для массового производства.
Что касается деградации: Да, снижение выходной мощности системы является признанным безопасным состоянием.при условии, что сниженная мощность тормозов по-прежнему соответствует минимальным целевым показателям аварийного торможения. При каждом ухудшении работы системы инженеры должны пересчитать общий уровень безопасности ASIL.
Вопрос 4: Следует ли использовать совершенно разные компоненты во всех четырех приводах колесных узлов, чтобы предотвратить общие отказы?
Краткий ответ: Там, где это целесообразно, добавляются различные варианты компонентов, но создание совершенно разных контроллеров для всех четырех колес обходится слишком дорого для массового производства.
Инженерные группы используют вариации компонентов там, где это целесообразно. Однако создание совершенно разных микросхем, таких как микроконтроллеры, для всех четырех колес значительно увеличивает производственные затраты. Вместо этого отраслевые группы сосредотачиваются на тщательных исследованиях DFA, физическом разделении проводов и проверках неисправностей в реальном времени для эффективного управления общими рисками.
В заключение: Создание готовых к производству систем EMB.
Замена гидравлической жидкости на электропроводку – это не только вопрос сокращения времени торможения. Это позволяет создать независимый, гибкий контроллер колес для будущих автомобилей с программным управлением.
По мере того, как инженерные группы переносят испытания EMB с полигонных испытаний на крупномасштабные заводы, успех не будет зависеть от добавления наибольшего количества дополнительных деталей. Победными окажутся те конструкции, которые смогут Обнаружение, локализация и устранение неисправностей компонентов за миллисекунды. при этом обеспечивая четкое соответствие документации ISO 26262 требованиям регулирующих органов.
Об авторе
Джонни Лю является генеральным директором компании Dowway Vehicle. Он специализируется на системах управления шасси нового поколения с проводным управлением, силовой электронике и архитектуре функциональной безопасности автомобилей.
У вас есть вопросы по поводу ЭМБ Изоляция электропитания или соответствие стандарту ISO 26262? Свяжитесь с нашей технической командой или присоединитесь к сообществу специалистов по безопасности в автомобильной отрасли SASETECH.