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电子机械制动(EMB)这个词听起来离我们很远,但其实,它是电动车底盘“彻底电子化”的最后几步之一。发动机、转向、悬架目前都可以完成线控了,可刹车这事,一直没能完全脱离液压系统。为什么?因为“力”的问题不好解决。
要让一台车刹得稳当,最关键的参数不是电机转速,不是温度,也不是制动行程,而是夹紧力。这个力,就是卡钳把摩擦片夹到制动盘上的那一股“死劲儿”。你要知道它到底多大,才能做到精准控制。但问题是:EMB的卡钳,是纯机电结构,靠电机带动丝杠、螺母推进摩擦片,整个系统里没有油压,也就没有天然的“力”信号。
行业的主流做法有两种:
第一种,通过电流预估。
控制器读取电机的电流、电压,推算出输出力矩,再减去摩擦和间隙,算出一个“理论夹紧力”。
但问题是,车上并不是实验室。零件老化、温度波动、摩擦变化都会让这个“力”出现偏差,算法能做一定程度上的控制,但信心上是不太充足的。
第二种是在卡钳里装力传感器。
这确实能精确测量,但成本和布置都很可怕。
你想想,一个高精度应变式力传感器要嵌在高温、震动、刹车粉尘满天飞的环境里,还要防水防油,这得有多贵?而且在环境作用下出现零漂的概率不小---一旦出现数据上的漂移,量产车根本无法接受。
小米的这份专利,就是在这两种极端之间,找到了一条很“工程”的中间路径,用液压腔室来感知机械力。
小米在卡钳体内部,开了一个微小的腔室,里面填了些液体,放下了一个可以滑动的活塞。当电机带动丝杠夹紧摩擦片时,这个活塞会因为反作用力被往后顶,液体被压缩,压力升高,此时传感器测一下这压力,就知道夹紧力有多大。这个结构,让原本纯机械的系统,多了一条“软液压回路”,而这一点液体,恰好能复现液压刹车那种可测、可控的特性。
更重要的是,它不破坏结构,也不需要在卡钳里加电子器件。液压传感器可以装在卡钳外侧,通过一根小管与腔室连通,布置和维护都简单很多。
从专利图上看,小米给了两种方案。
一种是活塞后置式,液压腔在丝杠的尾部。
当电机推进丝杠、夹紧制动盘时,反向力通过丝杠法兰传递给活塞,液压腔被压缩。
传感器测到压力上升,就能计算出实际夹紧力。
另一种是前置式,液压腔布置在摩擦片侧。
丝杠螺母的一端被设计成活塞头,插入前方的筒形连接件中,形成一个封闭液压腔。螺母往前推时压缩液体,液体的压力又推动连接件带动摩擦片。这种方案更紧凑、响应也更快。
不管哪种方式,核心逻辑没变,也就是通过液体压力反映力的变化。
为了防止信号抖动,专利还写了采样算法。
它设定一个10~30毫秒的时间窗,在这段时间里连续读取多组压力值,去掉最大和最小,取平均值作为最终的液压压力。这是典型的信号滤波思路,机械测试里很常见,通常能够抑制瞬态误差。你可以在这里看到,它基本上思考了信号精度、温漂、采样周期和软件解算这一整套闭环逻辑了。
背后的价值呢?
1. 成本降低
相比力传感器的方案,它只需要一只小型液压压力传感器,价格便宜很多;结构上又可以模块化,不用重新开模。
2. 结构紧凑
液压腔和卡钳体一体化,不占额外空间,也不用在卡钳内部布线。
3. 抗干扰强
液体的压力变化不怕温度带来的零漂问题,不受电磁干扰;外部传感器环境温度相对可控。
4. 控制精度提升
最关键的是它给电子机械制动提供了真实的“力反馈”。
有了这个信号,控制器就能闭环调节电机输出,让每个制动器都按设定夹紧力工作。
这意味着什么?
意味着四轮独立的精确制动控制,每个卡钳都有自己的大脑和神经系统。
这在自动驾驶、线控制动、甚至车辆姿态控制中,都能提供更细腻的力分配基础。
这个设计看似微不足道,其实是从“模型估算”迈向“物理测量”的转折点。
我们过去十年在讲汽车电动化,很多创新都停留在电气层:换上了电机、简化了线束、算法更智能了。可“力”这种最朴素的机械量,往往被简化成电流、转速这些间接变量。当系统开始能真正感知“力”的存在,整个闭环的底层精度就上了一个维度。
你可以把它理解为:小米是在造“有感觉的卡钳”。
自动驾驶场景下,车辆需要同时处理多轮制动配合,甚至在不同路面(比如湿滑一侧、干燥一侧)做差分制动。过去靠模型估算,系统只能做到“差不多”;现在有了实际的夹紧力信号,控制器就能像ESP那样,对每个车轮单独调节。
这也是线控制动(Brake-by-Wire)系统真正成熟的标志之一。
