01 汽车制动系统背景介绍

1.1 不同动力传动系统制动能量传递差异

传统内燃机产生的机械能为主要动力来源，对于真空助力制动系统，通过压缩机/调速阀/空气干燥器，产生压缩空气；对于液压助力制动系统，通过液压泵产生加压的液体；同时通过发电机产生低压系统需要低压电能。

而对于新能源汽车（纯电动或者混合动力），其动力来源为高压电池，通过DCDC转换器将高压电池的电能转换为制动系统需要的低压电能。

来源：CLEPA

1.2 真空助力制动系统与电力制动系统能量传输原理

真空助力制动系统的能量供应为E-APU电动辅助动力装置和气压储能装置，能量传输相关组件包括制动调制器，执行器和制动钳；电动式能量传输系统EMB的能量供应为电能，能量传输相关组件包括DCDC转换器，电机及其驱动系统，齿轮减速机构和制动钳。

来源：CLEPA

1.3 线控制动系统与机械电子制动系统

线控制动系统（Brake By Wire, BBW）的能量传输方式为电能与其他能量的混合，通过纯机械方式将能量转换为执行动力；液压助力制动系统EHB，液压机电混动制动系统EMB-EHB都可以称为是线控制动系统。

机械电子制动系统（Electro-Mechanical Brake, EMB）的能量传递方式仅为电能，通过纯机械方式将能量转换为执行动力。

区分线控制动系统BBW与机械电子制动系统EMB的区别在于，两者在能量传输方式上是否仅仅依赖电能，如果仅仅依赖电能，则为EMB。

来源：CLEPA

1.4 EHB与EMB是制动两大主要技术路线

根据建压模式的不同，乘用车制动系统可以分为液压助力制动系统EHB和机械电子制动系统EMB。

EHB通过电机驱动，推动制动主缸/液压模块内的活塞，压缩制动液形成高压，以制动液为媒介；其工作原理是通过电机驱动原有液压制动系统实现制动，根据集成度高低可以分为EHB Tow Box和EHB One Box，其主要区别在于电子稳定性控制系统（Electronic Stability Control, ESC）是否与电子助力系统（eBooster）集成在一起。对于EHB Two box，电子助力器与ESC分立，能满足满足一定条件下冗余要求，制动踏板与制动轮缸之间耦合程度可以分为非解耦和半解耦两种模式，能够实现部分制动能量回收。

来源：BOSCH

对于EHB one-box，其具有集成度更高，轻量化程度更高的优点，但如果要满足较高的冗余安全，则需要增加冗余制动单元（Redundant Brake Unit, RBU），制动踏板与制动主缸是全解耦的，能够实现完全制动能量回收。

来源：BOSCH

EMB通过轮端制动电机直接建压，没有中间媒介。由于取消了原有液压系统，将电机直接集成在制动钳上，EMB具有初始响应快，制动压力动态响应快，质量轻和集成度高等优点。

如在文章《国家对智能底盘功能安全重视度加强？如何应对？| EMB强制国标GB21670-2025功能安全相关内容技术解析》中所描述，《GB21670-2025：乘用车制动系统技术要求及试验方法》于2025年5月30日发布，2016年1月1日正式实施。因此，EMB当前还处于产业化发展早期，仍有较多技术难点需要突破（比如EMB无失效备份制动功能，因此对可靠性要求极高；同时由于EMB属于簧下部件，需要在高温/浸水/强烈机械冲击的恶劣工作环境下工作，同时电机在制动产生的高温下可能会产生退磁问题），中短期内难以在乘用车上实现规模化应用。

下图所示为EHB液压制动系统与EMB机械制动系统方案的各方面属性比较。

02 商用车制动系统架构

2.1 商用车真空助力电子制动EBS系统架构

如下图所示，真空助力电子制动系统的能量传输方式为气压式能量传输，控制传输方式为电动与液压协同实现。其能量产生是通过内燃机带动压缩机产生压缩气体，通过发电机产生低压电能，气压回路和制动阀均采用双路冗余的方式。

2.2 商用车EMB制动系统架构1

机械电子制动系统EMB是完全电动化的制动系统形态，其能量传输与控制传输均采用电动方式，彻底摒弃了传统的气压或者液压回路。系统架构1的核心特点在于引入了“制动专用电池”，将制动系统能量供应与车辆其他系统分立，从而大幅提升制动能量供应的独立性与可靠性，避免因车辆其他系统能耗波动影响制动性能。

2.3 商用车EMB制动系统架构2

机械电子制动系统EMB系统架构2同样是全电动化的架构，其能量传输方式和控制传输方式均为电动方式，与EMB系统架构1相比，区别在于这种架构采用了与其他车载用电设备共享的电池，与架构1中的专用电池不同；这种设计可以减少车辆电池数量，降低成本与空间占用；不过存在的问题在于，使用过程中需要确保其他用电设备的能耗不会基站制动系统所需能量，保障制动系统能量供应的优先级。

03 乘用车制动系统架构

3.1 乘用车当前液压助力制动系统架构

乘用车当前的制动系统大都采用含机械备用的液压助力制动系统，如下图所示。其核心特点是液压能量传输+机械备用制动，同时电能供应可以与车辆其他用电负载（如转向系统）共享；其优势在于液压制动技术成熟，机械备用可以在液压/供电故障时保障技术制动安全，缺点是仍然需要依赖液压链路，无法法规全电动制动的相关性能优势。

机械备用制动的本质是通过驾驶员施加外力到制动踏板，通过纯机械机构强制挤压制动摩擦副；当驾驶员松开制动踏板时，踏板在复位弹簧作用下回到初始位置，制动钳在自身复位弹簧的作用下脱离制动板，解除制动。机械备用制动的核心目标是保障基本安全，而非等同液压制动效果。

3.2 乘用车电液EMB制动系统架构

如下图所示，电压EMB制动系统的能量传输方式为保留液压传输，通过调制器实现电动控制与液压执行的结合。电液制动系统的优势在于一方面继承了液压制动的高制动力密度优势，另一方面通过电动控制提升相应速度与精度，适合对制动力要求较高的乘用车。

3.3 乘用车混合EMB制动系统架构

如下图所示，电液混合制动系统的核心特征在于部分回路机电制动，部分回路电液制动，比如前轮电液，后轮机电，结合了EHB和EMB的优势，在需要高制动力的轴（如前轮）采用EHB，在对空间敏感的轴（如后轮）采用EMB。

3.4 乘用车全电EMB制动系统架构

如下图所示为乘用车全电制动系统的典型架构， 采用双DCDC变换器与双低压配电回路（KL30.1 & KL30.2），实现能量供应与控制的冗余设计；取消传统的液压传输，完全依赖电动能量传输，同时制动作用需要在车轴车轮间对称分布。全电EMB在乘用车上具有结构简化， 响应速度快的优点。

04 乘用车单DCDC+双蓄电池

系统架构实例

4.1 EMB系统架构实例及说明

乘用车单DCDC+双蓄电池的系统架构如下图所示，根据实际项目中对安全性和成本的具体要求，该架构可以变更为基础型供电架构，高冗余版本供电架构和全冗余版本供电架构。其中基础供电架构为X型供电，全部单路供电，单路供电失效2轮正常，制动强度≥2.44m/s^2；高冗余版本为前轮双供电，单路供电失效时3轮正常，制动强度≥5m/s^2；全冗余版本是四轮双供电，可以实现轮端电源切换，双DCDC+双蓄电池，单路供电失效4轮正常。具体冗余方式取决于主机厂的具体要求，以及自动驾驶L4还是L5的需求。

上图中系统架构的具体信息包括：

1. 整车通过高压电池和DCDC变换器给到 ESD（带能量管理功能）模块供电；

2. EMB 系统的能量来源于两个 ESD（带能量管理功能）模块;

3. 每一个 ESD（带能量管理功能）模块同时给一个踏板总成、两个域控制器、三个 EMB 制动执行机构总成供电；即使任一 ESD（带能量管理功能）模块失效，剩余 ESD 模块可以保证踏板总成、域控制器、三个 EMB 制动执行机构总成功能正常;

4. 制动踏板总成内置 2 组传感器，每组传感器内置两路独立传感器，可分别独立输出 PWM 和 SENT 协议，且 PWM 和 SENT 协议信号值不等，分别给到两个域控制器，实现制动信号的冗余（传感器的冗余方式也可以通过其他异构冗余方式实现）;

5. 制动踏板总成内置 2 组唤醒传感器，分别连接到两个域控制器，实现 EMB 系统在没有点火信号时的唤醒响应。

4.2 EMB实例安全冗余性说明 (知识星球发布)

05 EMB制动系统失效降级及冗余

(知识星球发布)

在EMB电子机械制动系统检测到内部故障或者外部异常时，为了确保车辆能够安全、稳定地运行，会将某些功能降低到较低的性能水平或者切换到备用模式，称为系统的失效降级策略；根据实际应用，可以将制动系统失效降级策略分为正常，限速，蠕行和自动停车四个不同等级。

具体内容可进入知识星球查看......

06 总结

本文围绕汽车制动系统架构及失效降级技术展开全面阐述，首先剖析了制动系统的技术背景：对比传统内燃机与新能源汽车的制动能量传递差异，明确BBW与EMB的核心区别在于能量传输是否仅依赖电能，同时指出EHB与EMB是当前两大主流技术路线，其中EHB因技术成熟度高已规模化应用，EMB虽优势显著但受可靠性与环境适应性限制仍处产业化早期；其次，分别梳理商用车与乘用车制动系统架构：商用车涵盖真空助力EBS及两种EMB架构（专用电池与共享电池方案），乘用车则包括传统液压助力、电液混合、全电EMB等架构，并给出单DCDC+双蓄电池的冗余架构实例；最后，重点分析EMB系统的失效降级策略，将降级模式分为正常、限速、蠕行、自动停车四级，结合故障类型（电压失效、制动强度故障、车轮失效等）说明状态机跳转逻辑及功能降级表。

本文的内容可为后续开发工作提供多维度支撑：技术选型上明确EHB与EMB的应用场景边界，架构设计上提供商乘用机差异化冗余方案参考，失效处理上给出分级降级的标准化思路，助力工程师在保障制动安全的前提下，高效推进电动化制动系统的研发与迭代。