三、执行层

感知层像我们的眼睛、耳朵、皮肤，决策层像我们的大脑，执行层像我们的四肢。

执行层是驾驶的最底层，其核心运行机制是通过驱动、制动及转向控制系统的相互配合，使汽车能够稳定行驶。当驾驶员将车辆的驾驶操控移交给智驾系统后，电子信号就代替机械液压方式去对方向盘、油门和制动系统进行控制，这个过程叫线控。

执行层属于智能电动车的底盘域，电子电器结构底盘域通常由线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门、线控悬挂， 5 大核心系统组成。线控油门、线控换挡技术门槛较低，没有探讨的价值，线控悬挂与自动驾驶关联不大。今天重点学习与智能驾驶相关性更大的是线控转向、线控制动。

（一）线控制动

汽车制动系统的发展主要经历了 “ 机械制动——压力制动 —— 压力制动融合电控 —— 线控制动 ” 四个阶段。未来制动系统的发展会进入第五阶段，即带冗余机制的线控制动，主要是为适应更高水平的智能驾驶而开发。

①历史沿革

1. 机械制动， 19 世纪 30 年代之前，汽车重量轻、跑得不比自行车快，这个时候的车对制动力要求不高，是单纯靠驾驶者通过简单的机械装置向制动器施加作用力来实现刹车。在现代汽车上已经再也找不到这种制动装置了，但在一些老式的拖拉机或者农业用车的驱动轮制动系统上还能看到。

2. 压力制动。随着车越跑越快，重量越来越大，单纯到机械传导力进行摩擦制动已经无法适应安全的需求。这时压力制动就出现了，压力制动系统分气压制动和液压制动系统。

3. 压力制动融合电控，就是现在燃油车普遍使用的制动系统，它在压力制动系统的基础上增加了 ABS （电子防抱死制动）和 ESP （车身电子稳定系统）。这方面就不详细展开学习了。

4. 线控制动。线控制动系统可以简单的理解为刹车踏板仅仅只连接一个刹车踏板位置传感器，踏板与制动系统之间没有任何刚性连接或液压连接。

线控制动信号可以来自踏板，踏板行程传感器测量到输入推杆的位移后，将该位移信号发送到 ECU ，由 ECU 计算制动请求；也可以由 ECU 根据场景需要主动生成制动需求，并单独对制动器进行控制。

需要了解的是，线控制动不是电动车的专利，飞机、燃油车同样有线控制动系统。它最早出现于 NASA 的飞机控制系统，广泛应用并成熟于 F1 赛车中，早期的宝马 M3 也曾使用 BBW 线控制动，但后来由于技术和成本等因素，它又换回了传统制动。

②分类

目前出现了两种形式的线控制动系统：非纯线控的液压式线控制动（ Electro-Hydraulic Brake, EHB ）和纯线控的机械式线控制动（ Electro-Mechanical Brake, EMB ）

1.EHB

EHB 是在传统的液压制动器基础上发展来的，与传统制动系统相比，最大的区别在于： EHB 用电子元件替代传统制动系统中的部分机械元件，即用综合制动模块取代传统制动系统中的助力器、压力调节器和 ABS 模块。制动踏板也不再与制动轮缸直接相连，而是采用的是电传刹车踏板，用于给芯片（EHB、ECU ）输入一个踏板位置信号。

正常工作时，制动踏板与制动器之间的液压连接断开，备用阀处于关闭状态。电子踏板配有踏板感觉模拟器和电子传感器，ECU可以通过传感器信号判断驾驶员的制动意图，并通过电机驱动液压泵进行制动。电子系统发生故障时，备用阀打开， EHB 系统变为传统的液压系统。

EHB系统由于具有冗余系统，安全性在用户的可接受性方面更具优势，且此类型产品成熟度高，目前各大供应商都在推行其开发的产品，如博世 ibooster 、大陆的 MK C1 、采埃孚 IBC 。

2.EMB

EMB 最早是应用在飞机上的，如美国的 F-15 战斗机就采用了 EMB 制动器，后来才慢慢转化运用到汽车上来。

EMB 与 EHB 不同，它不是在传统液压制动系统上发展而来，而是与传统的制动系统有着极大的差别，完全抛弃了液压装置使用电子机械系统替代，其能量源只需要电能，因此执行和控制机构需要完全的重新设计。

也就是说， EMB 取消了使用一百多年的刹车液压管路，采用电机直接给刹车碟施加制动力。这个原理有点像电子手刹 , 但是与电子手刹最大的不同是它需要能够产生足够大的制动力并且制动线性要高度可调，响应要非常迅速。

EMB 系统中，所有液压装置（包括主缸、液压管路、助理装置等）均备电子机械系统替代，液压盘和鼓式制动器的调节器也被电机驱动装置取代。 EMB 系统的 ECU 通过制动器踏板传感器信号以及车速等车辆状态信号，驱动和控制执行机构的电机来产生所需的制动力。

对比来看， EHB 保留传统的液压工作方式，由 ECU 计算出电机应产生的扭矩，二级齿轮传动装置将该扭矩转化为助力器阀体的伺服制动力，通过电机转化为强大的直线推力，推动制动主缸推杆； EMB 直接取消了制动主缸和液压管路，将电机集成在制动钳上，制动信号直接输入到制动钳。

EMB 取消了液压系统，符合汽车电子化潮流，更易与汽车电控系统进行整合，其主要优点体 现为响应时间短（约为 90 毫秒），整体设计构造较简单，体积及自重较小。 EMB 当下面临的主要技术难题包括： 1 ）无冗余系统，需要解决电路、电源、模拟器无法正常工作下的意外状况。 2 ）制动功能高度集成化后的算法优先级设置。 3 ）制动能量回收系统与制动系统之间交错的识别问题等。

整体来看 EMB 方案需要大量传感器及控制芯片支持，当前的成本较高，且技术层面还有待突破，而 EHB 方案可以认为是一种折中方案，用电子器件取代了部分机械部件， EHB 与冗余方案均失效时，仍可变为无助力液压制动，安全性较高、成本较低且技术相对成熟。主流电动车均采用 EHB 解决方案。

3.EHB 流派

目前 EHB 的线控制动方案又出现了两大流派 : Two-Box 和 One Box

定义 One-box 和 Two-box 方案的标准在于 AEB （自动紧急制动） /ESP （电子稳定）系统是否和电子助力器集成在一起。在 Two-box 方案下，作为冗余的 ESP 和电子助力器是相互独立的，而在 One-box 下，电子助力器本身就集成了 ESP 。

他俩核心分歧在 L3 自动驾驶工况下的制动冗余需求。 L2 级别的自动驾驶明确了是要驾驶员主导   操作车辆的，而 L3则是有限条件下的自动驾驶，也就是说它可以完全不需要驾驶员干预，但是有的时候又必须驾驶员干预。

驾驶员和车辆自主控制之间如何相互接管就成了一大问题，因为这之间并没有一个明显的界定，所以假设出了交通事故，是需要驾驶员和汽车共同承担责任，而这也是相关法律法规最模糊的地方，基于这样的模糊定义，现在的 L3 的定义被大范围的诟病。

甚至不少品牌直接放弃了 L3 级别自动驾驶的研发，比如福特、沃尔沃就表示会直接从 L2 到 L4 ，蔚来斌哥也曾公开表示会跳过 L3 ，直接进入 L4 。而以自动驾驶闻名的特斯拉自始至终都没有给自己的产品定过级，只表示会进入 L4 时代。实际上，法规、技术等层面上， L3 的发展远比我们想象的要复杂得多。

比如 BOSCH ，在它的 WHA 系统在实施车辆变道动作时，只允许车辆脱离控制 20s，它是实现了 L3 的定义功能的，但是它又不允许用户完全放开接管车辆，无限接近 L3 的功能但是不脱离   L2的定义，是现阶段最稳妥也最常见的做法，所以现在市场上我们看到更多的车企说自己的自动驾驶是 L2+ 或 L2.5 。

从对比来看， Two-Box 相比较 One-Box 最大的优势在 L3 自动驾驶工况下的制动冗余需求，抛开这一点One-Box完胜。需要指出的是， One-box 方案需要踏板解耦，由于踏板仅用于输入信号，不作用于主缸，而由传感器感受踏板力度带动电机推动活塞，踏板感受需要软件调教，所以可能伴随安全隐患。

到底谁更适用于现阶段，依然存在争议，这个争论也从来没有停止过。

（二）线控转向

与汽车制动系统类似，转向系统也经历了 “ 机械式 —— 电子辅助式 —— 线控式 ” 的发展历程，线控转向系统（ SBW ）在电子助力转向系统（ EPS ）的基础之上发展而来，将驾驶员的操纵输入转化为电信号，无需通过机械连接装置，转向时方向盘上的阻力矩也由电机模拟产生，可以自由地设计转向系统的角传递特性和力传递特性，完全实现由电线或者电信号实现指令传递从而操纵汽车。（某些电动车试驾时候都会告诉你，可以调节方向盘阻尼感，就是这个原理，它是模拟的）

整体来看，线控转向系统取 消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电信号实现转向的信息传递和控制，呈现操作更灵敏、结构更可靠和功率消耗更低的特性。

与 EPS 相比， SBW 的最大不同是取消了方向盘和转向轮之间的物理连接，它的转 向力矩完全依靠下转向执行器来输出，而下转向执行器输出力的方向和大小依赖于 控制算法给定的控制信号。算法可以依赖方向盘的输入信号，也可以脱离方向盘， 根据智能驾驶的转向要求而独立转向。整体来看，相比于线控制动，线控转向对于智能驾驶的性能提升有限，叠加线控转向系统的较高成本，所以很多中低端车型中依然把 EPS 当作智能驾驶的解决方案。

SBW 的渗透率仍位于低位的核心原因在于其较高的成本。为了保证可靠性和模拟路感，线控转向必须设计机械冗余系统或者电气冗余系统，以及路面信息回馈系统，这会带来额外成本。目前 EPS 单车价值量约为 1500 元，而线控转向系统则为 3000~4000 元。不要以为相对于几十万的电车来说这点成本不算什么，实际上电车组成元器件太多了，斌哥在今天的财报中说，现在蔚来一台车有 1000 多个芯片，可想而知这是一套多模复杂的系统，这套复杂系统的成本是 1000 多个子系统中累加起来的，每个系统都需要严格控制其成本。

学到这里《你所不了解的智能辅助驾驶》三篇就都完成了。写这个系列的初衷是润子某天跟我说新出行要做一个 NAD 或者 NT2.0 系列的科普问答，问我有什么问题没有。正好沈阳疫情期间在家里没什么事做，我就想好好了解一下曾经囫囵吞枣的智能辅助驾驶。通过查询和学习我发现，它涵盖的范围很广很深，是智能电动车之所以智能的核心概念。只有把一个相对完整的知识架构都了解清楚了，才能把问题提好。越学习我越发现，可能绝大多数想买车的小伙伴都会跟我一样，对此只是知道一些皮毛，这样在选车的时候难免会踩坑，索性就把这个知识架构整理出来，跟大家分享。希望看后，能对大家选车有所帮助，剔除掉那些没有科技支撑的堆料车型，选到最符合大家需求，真正能用、可用、好用的新能源车。

最后大家不要觉得我是大咖，我既没有理论研究，也没有实践经历。我不是这个系列知识的创造者，只是知识的搬运工。