博世ibooster介绍

在汽车技术飞速发展的当下，制动系统作为汽车安全的核心组件之一，也在不断演进。博世作为全球汽车零部件领域的领军者，其推出的 iBooster 制动系统，以创新的技术理念和卓越的性能表现，成为汽车制动技术发展历程中的重要里程碑，为现代汽车的安全性、节能性和智能化发展注入了新的活力。

一、技术原理与创新设计

（一）工作原理

博世 iBooster 是一种机电伺服制动助力系统，它革新了传统制动系统的真空助力方式。在传统制动系统中，真空助力器依赖发动机进气歧管产生的真空度来辅助制动，而 iBooster 则采用电机驱动的方式实现制动助力。当驾驶员踩下制动踏板时，踏板行程传感器会迅速感知踏板的动作，并将这一信号传输至电子控制单元（ECU）。ECU 根据车速、车辆动态信息以及驾驶员的制动需求等多方面数据，精确计算出所需的制动力大小。随后，ECU 向电机发出指令，电机通过减速机构将扭矩放大，并与驾驶员施加在踏板上的力相结合，共同推动制动主缸产生制动液压，进而实现车辆的制动。这种由电子系统精确控制的制动助力方式，相较于传统真空助力，具有更高的响应速度和制动力调节精度。

1. 信号采集

当驾驶员踩下制动踏板时，踏板行程传感器会实时感知踏板的位移变化。这个传感器就像系统的 “眼睛”，能精确地将踏板的位置信息转化为电信号，并迅速传输给电子控制单元（ECU）。同时，车辆的其他传感器，如车速传感器、轮速传感器等，也会将车辆的实时行驶状态信息，如车速、车轮转速等，一并传递给 ECU。

2. 信号处理与指令生成

ECU 是 iBooster 系统的 “大脑”，它接收来自踏板行程传感器以及其他车辆传感器的信号后，会进行复杂的运算和分析。ECU 会根据这些输入信号，结合预先设定的算法和逻辑，精确计算出当前情况下所需的制动力大小。例如，在高速行驶时紧急制动和低速行驶时缓慢制动，所需的制动力是不同的，ECU 能够准确判断并计算出相应的数值。然后，ECU 会向永磁同步电机（PMSM）发出指令，这个指令包含了电机需要输出的扭矩大小和转动方向等信息。

3. 电机驱动与减速增扭

接收到 ECU 指令后，永磁同步电机开始运转。电机本身输出的是高速低扭矩的旋转运动，但在制动助力过程中，需要的是低速高扭矩的动力输出。因此，电机的旋转运动首先会传递到减速机构。iBooster 通常采用多级减速设计，比如两级齿轮机构和一级螺母螺杆减速机构。通过这些减速机构，电机的转速被降低，而扭矩则被大幅度放大。经过减速增扭后的动力，能够满足制动助力所需的较大扭矩要求。

4. 制动助力实现

经过减速增扭后的动力，会与驾驶员施加在制动踏板上的力进行耦合。具体来说，电机和减速机构产生的助力通过机械结构，与驾驶员踩踏板的力共同作用于制动主缸推杆上。推杆将力传递给制动主缸，使制动主缸内的制动液产生压力。这个压力通过制动管路传递到各个车轮的制动器上，如刹车卡钳或刹车分泵，从而推动制动蹄片或制动摩擦片与车轮的制动盘或制动鼓接触，产生摩擦力，实现车辆的制动。

5. 能量回收协同（在新能源汽车中）

在新能源汽车中，iBooster 还能与电子稳定程序混合动力版（ESP HEV）协同工作实现能量回收。当车辆减速或制动时，iBooster 系统会根据 ECU 的指令，精确控制制动液压，使得驱动电机能够在最佳状态下进行能量回收。此时，驱动电机不再消耗电能，而是作为发电机工作，将车辆的动能转化为电能并储存到电池中。通过这种方式，在车辆行驶过程中，约有 30% 的续航里程可通过能量回收来实现，有效提升了新能源汽车的能源利用效率和续航里程。

6. 制动结束与复位

当驾驶员松开制动踏板时，制动踏板上的力消失。此时，制动主缸内的压力降低，制动液回流。同时，iBooster 系统中的回位弹簧会发挥作用，推动系统内的各个部件恢复到初始位置，为下一次制动做好准备。

（二）结构设计

iBooster 的结构设计紧凑且精巧，集成了多种先进的部件。以第二代 iBooster 为例，其主要由 ECU、输入推杆、永磁同步电机（PMSM）、减速机构、耦合装置、回位弹簧、助力阀体、制动主缸总成及位移差传感器等构成。与第一代产品相比，第二代 iBooster 在多个方面进行了优化升级。在减速机构方面，一代产品采用两级减速，分别为蜗轮蜗杆和齿轮齿条；而二代则升级为三级减速，包括两级齿轮机构和一级螺母螺杆减速机构，这种设计使得减速比更大，传动效率更高，运动也更加平稳。在传感器配置上，一代使用两个传感器，即电机转角传感器和助力器推杆绝对位置位移传感器；二代则仅采用一个位移差传感器，简化了结构的同时，依然能够精准地获取制动相关信息。此外，在电机参数上，一代电机具有 18 个定子线圈和 14 个磁极，二代电机调整为 12 个定子线圈和 8 个磁极，使得电机性能更加优化。在外壳工艺上，一代采用铸造工艺，而二代采用冲压工艺，使得壳体更加轻薄，同一尺寸下，二代产品体积更小、重量更轻，这对于提升整车的轻量化水平具有积极意义。

关键部件

1. 电机：图中位于下方的圆柱形部件是电机，通常为永磁同步电机（PMSM）。电机是iBooster的动力源，通过电子控制单元（ECU）的指令驱动，为制动助力提供动力。

2. 减速机构：在电机上方可以看到多级齿轮结构，这就是减速机构。博世iBooster采用多级减速设计，例如图中可能包含两级齿轮机构和一级螺母螺杆减速机构 。通过减速机构，电机的高速低扭矩输出转化为低速高扭矩输出，以满足制动助力所需的较大扭矩。

3. 制动主缸：位于图左侧的筒状部件是制动主缸。制动主缸在制动过程中产生制动液压，通过液压系统将制动力传递到车轮制动器上。在iBooster系统中，电机和减速机构产生的助力会推动制动主缸，从而增加制动液压。

4. 推杆和传感器：图中可以看到连接制动踏板的推杆，推杆上可能配备有位移传感器。当驾驶员踩下制动踏板时，推杆的位移会被传感器检测到，并将信号传输给ECU。ECU根据这些信号以及其他车辆状态信息，计算出所需的制动力，并控制电机输出相应的助力。

5. 回位弹簧：图中还可以看到一些弹簧结构，这些弹簧用于在制动结束后帮助系统部件恢复到初始位置，确保系统的正常运行和可靠性。

二、性能优势

（a）制动响应与精准度

传统制动助力多采用真空助力方式，依赖发动机进气歧管产生的真空度来辅助制动。在发动机启动初期或一些特殊工况下（如发动机故障、涡轮增压发动机在高负荷时等），真空度可能不足，导致制动助力效果减弱，制动响应延迟。并且，真空助力系统的响应速度相对较慢，从驾驶员踩下制动踏板到真空助力系统完全起作用，需要一定的时间。iBooster 最显著的性能优势之一在于其出色的制动响应速度和精准度。在紧急制动情况下，传统制动系统由于真空助力的响应延迟，往往需要一定时间才能建立起足够的制动压力。而 iBooster 通过电子控制和电机驱动，能够在极短的时间内迅速建立制动压力。例如，在自动紧急制动场景中，iBooster 可以在 190 毫秒内启动完全制动，整车1g制动请求响应达到95%时，只需要350ms以内，这一速度远远快于传统制动系统，传统制动同样条件时间在600ms左右，为避免碰撞或减轻碰撞程度赢得了宝贵的时间。同时，iBooster 能够根据车辆的实时状态和驾驶员的制动意图，精确地调节制动力的大小，使制动过程更加平稳、线性，有效避免了因制动力过大或过小导致的车辆失控或制动距离过长等问题，极大地提升了制动的安全性和舒适性。

（b）能量回收效率

传统的制动助力系统在制动过程中，车辆的动能主要通过制动器转化为热能散失掉，无法实现能量的回收利用，对于燃油车而言，这意味着能量的浪费；对于新能源汽车来说，更是影响了车辆的续航里程。

在新能源汽车日益普及的今天，能量回收系统对于提升车辆续航里程至关重要。iBooster 与 ESP HEV（电子稳定程序混合动力版）协同工作，能够实现近乎 100% 的制动能量回收，在车辆行驶过程中，约有 30% 的续航里程可通过能量回收来实现，即使在拥堵路段频繁制动的情况下，也能保持能量的有效回收，为整车综合续航里程提升约 10%。当车辆减速制动时，iBooster 能够精确控制制动液压，使得驱动电机能够在最佳状态下进行能量回收，将车辆的动能转化为电能并储存起来，从而减少了车辆对电池电能的消耗，提高了能源利用效率，这对于缓解新能源汽车的续航焦虑具有重要意义。

（c）踏板特性与驾驶体验

传统制动系统制动踏板的特性（如踏板行程、力度反馈等）由机械结构决定，一旦车辆设计定型，踏板特性就难以改变，无法满足不同驾驶员对踏板脚感的个性化需求，也不能根据车辆的不同驾驶模式（如运动模式、舒适模式等）进行调整。

iBooster 使得制动踏板的特性可以通过软件进行灵活调整。汽车制造商可以根据不同车型的定位和驾驶风格需求，对踏板的行程、力度反馈等进行个性化标定。例如，对于追求运动性能的车型，可以将踏板调校得更加灵敏，让驾驶员感受到更直接、更强劲的制动反馈；而对于注重舒适性的车型，则可以将踏板调校得更加柔和，使制动过程更加平稳、舒适。这种可调节的踏板特性不仅提升了驾驶体验的多样性，还能更好地满足不同用户对于驾驶感受的个性化需求，让驾驶员在制动过程中能够更加精准地控制车辆，增强了驾驶的信心和安全感。

（d）系统集成与车辆适配性

传统制动系统结构相对独立，与车辆其他电子系统的集成度较低，在应对车辆智能化、电动化发展趋势时，兼容性和扩展性较差。例如，在自动驾驶技术应用中，传统制动系统的响应速度和控制精度难以满足自动驾驶系统对制动的高要求。

博世 iBooster 制动系统：具有高度的集成化和智能化，能够与车辆的其他电子系统（如自动驾驶系统、车身稳定控制系统等）进行深度融合。它可以根据自动驾驶系统的指令，独立、迅速地建立制动压力，实现车辆的精确制动，并且与博世的 ESP 系统配合，为自动驾驶车辆提供制动系统冗余，满足自动驾驶对安全性的严格要求，更好地适配车辆智能化、电动化的发展趋势。

三、技术参数

1. 电机最大推力：6.2 kN ，博世iBooster制动系统的电机能够提供的最大助力为6200牛顿。较大的电机推力意味着在制动过程中，系统可以为驾驶员提供更强劲的助力，尤其是在紧急制动情况下，能更快地建立起足够的制动力，有效缩短制动距离，提升行车安全性。

2. 工作电压：9.8 - 16 V（主要工作区间）。

3. 需求空间：与传统真空助力器相同，这意味着博世iBooster在车辆上的安装空间需求与传统的英寸真空助力器相当。这样的设计使得汽车制造商在将传统制动系统升级为iBooster系统时，无需对车辆的制动系统安装布局进行大幅改动，降低了改装和生产的成本与难度，同时也提高了产品的通用性和适配性。

4. 重量：4.4 - 4.8 kg，相对较轻的重量有助于减少车辆的整体负重，对于提升车辆的燃油经济性（在燃油车中）或续航里程（在新能源车中）具有积极作用。同时，较轻的重量也有利于车辆的前后重量分配优化，提升车辆的操控性能。

5. 耗电量：<1A / 10bar（舒适模式），在舒适模式下，当制动压力达到10bar时，系统的电流消耗小于1安培。对车辆电能的消耗较少，有助于减少车辆电池的负担，特别是在新能源汽车中，有利于延长电池的使用时间和车辆的续航里程。

6. 电机功率：机械功率最大450W，较高的电机功率保证了系统在各种工况下都能提供足够的助力，无论是在低速行驶还是高速行驶时的制动过程中，都能满足车辆对制动力的需求，确保制动性能的可靠性和稳定性。

四、应用场景与市场影响

（一）在新能源汽车中的应用

随着全球汽车产业向新能源方向转型，iBooster 在新能源汽车领域得到了广泛应用。新能源汽车由于没有传统发动机，无法为真空助力制动系统提供真空源，iBooster 的出现恰好解决了这一难题。无论是纯电动汽车还是混合动力汽车，iBooster 都能够为其提供高效、可靠的制动助力。例如，吉利几何 C 搭载了博世 iBooster 能量回收系统，配合 ESP HEV，极大地提升了车辆的续航能力。在新能源汽车市场竞争日益激烈的今天，iBooster 凭借其卓越的性能，成为众多新能源汽车制造商提升产品竞争力的重要选择，推动了新能源汽车技术的进一步发展。

（二）对自动驾驶技术发展的支持

自动驾驶技术的发展对制动系统提出了更高的要求，需要制动系统具备快速响应、精准控制以及冗余安全等特性。iBooster 的机电一体化设计使其能够很好地满足这些需求。在自动驾驶模式下，iBooster 可以根据自动驾驶系统的指令，独立、迅速地建立制动压力，实现车辆的精确制动。同时，iBooster 与博世的 ESP 系统配合，为自动驾驶车辆提供了制动系统冗余，满足了自动驾驶对安全性的严格要求。例如，在自动紧急制动系统中，iBooster 能够快速响应并准确施加制动力，避免车辆碰撞，为自动驾驶技术的实际应用提供了坚实的保障，助力自动驾驶技术从理论研究向实际商业化应用迈进。

（三）市场竞争格局与行业推动

博世 iBooster 的推出，对汽车制动系统市场的竞争格局产生了深远影响。作为一项具有创新性和前瞻性的技术，iBooster 为博世在汽车制动领域赢得了显著的竞争优势，吸引了众多汽车制造商的关注和合作。同时，iBooster 也激发了其他汽车零部件供应商加大在制动技术研发方面的投入，推动了整个行业的技术进步。在市场需求的驱动下，越来越多的汽车品牌开始采用 iBooster 或类似的先进制动技术，促使制动系统市场不断向高端化、智能化方向发展，为消费者带来更加安全、高效、舒适的汽车产品。