一、目的及意义

车辆的无人驾驶是目前国内外汽车领域研究的重点先导技术之一，不论在民用领域还是军用领域，都具有极大的研究价值与应用意义。在民用领域，车辆的无人驾驶技术可以用于提高交通效率，使人们的日常出行更方便，把驾驶员从枯燥场景中解放出来。在军用领域，车辆的无人驾驶技术可以在极端危险的环境下，独立完成车辆作业，从而最大化的保障人的安全。我国研制的无人驾驶车辆正处在从试验场景到真实交通和作战环境的转变阶段，车辆无人驾驶领域的研究不再局限于试验和演示，而是汇入到真实交通中，探索到真实战场中。按照我国工信部的规划，在2018到2020年我国要实现有条件的高度自动驾驶，即在大部分情况下车辆不需要人的操控就能够实现自主控制车辆行驶的所有操作。

综上所述，有必要针对无人驾驶车辆的应用设计相应的控制执行机构，使其能够根据自动驾驶系统的控制命令执行相应的动作而不需要人作相关的操作，且控制执行机构应充分考虑整车系统结构和车辆动力学，达到整车线控。制动系统是车辆重要的安全保障，与无人驾驶汽车的安全运行息息相关，无人驾驶汽车有别于传统车辆的结构使得其对车辆的制动系统也提出了新的要求。设计高稳定性、高可靠性的制动控制系统及其执行机构成为无人驾驶汽车研发的重要环节。

二、国内外现状分析：

目前，国内外无人驾驶车辆的制动系统有三种主流方案，一种是在在传统制动系统的基础上添加动力结构进行控制；第二种是电子液压制动系统（EHB），电机直接推动主缸活塞建压制动，通过控制电机控制制动系统，这其中的典型代表就是博世iBooster。第三种电子机械制动系统（EMB），通过电机作用于轮毂端的制动执行机构来进行制动，同样通过控制电机就能够实现对制动器的控制。

基于原车制动系统添加动力结构实现主动制动在无人驾驶汽车发展的初期阶段有着较为广泛的应用，其实现方式是在制动踏板处安装电机或借助其他驱动力采用拉线的方式驱动制动踏板，如西安交通大学的夸父Ⅰ、Ⅱ号自动驾驶车、北京理工大学的泰坦自动驾驶车等，这种方式的优点是安装简便、对原车的改动小、易实现。缺点是：1）占用了驾驶室的空间；2）电控制动系统和原车制动系统采用同一套执行机构，二者无论是在结构上还是在性能上都易发生干涉；3）拉线的方式制动回路较长，不能达到电控制动系统的“反应快、控制精准”的要求；4）制动系统的执行元件为电机，这种将上层控制指令施加于外加架构的方式会导致附加控制系统和汽车原有的控制系统不兼容的情况。

第二种电子液压制动方案在目前主流的具有无人驾驶能力的车型上有着广泛的应用，各零部件厂商也都相继推出自己方案，比如大陆的MKC1、博世的ibooster、日立的e-ACT等等，这种方式的优点是响应时间快，没有真空助力泵，占用空间相对较小，对混动与电动车型能够实现制动能量回收并且在制动系统中集成ABS、ESP，非常适用于人机共驾汽车与无人驾驶汽车的制动系统。但是这种方式也有缺点：1）要求电机的体积很小，转速很高（每分钟超过1万转），扭矩很大，散热又要好；2）对于减速器要求很高的加工精度；3）要对现有的主缸液压系统做系统优化；4）在没有形成量产化之前这种制动系统的物料成本大约是目前普通制动系统的十倍左右。

第三种电子机械制动系统在理论上几乎是完美的，响应时间最快，没有液压系统成本低，占用空间小。这种制动方式也有其缺点：1）没有备份系统，对制动系统本省可靠性要求极高；2）刹车力不足，电机在轮毂中不可能太大，因此无法提供足够的的制动力；3）工作环境温度较高，受空间限制只能用永磁电机，而永磁电机在下高温会消磁。因此从技术角度来说，这种方案还不能成熟实现，目前在还没有无人驾驶汽车采用这种制动方式。

2. 研究的基本内容与方案

1、设计内容： 本次毕业设计为创新设计的电动无人巴士关键部件设计，电动无人巴士是全新的车型，无人驾驶的意思是该电动巴士可以通过控制器进行自动驾驶而不需要驾驶员进行相关的驾驶操作。

主要设计内容包括：