高振华
把汽车传统机械式制动改为电控制动,这的确是汽车安全技术的巨大飞跃,但问题是当前技术能让人安心使用么?
众所周知,传统汽车制动方式是采用脚踏方式推动液压油制动系统来完成对车辆的制动,这种制动方式的安全性和可靠性已经经历了许多年的沉淀,没有什么不安全的因素存在。
但事实上,它也有着非常大的局限性,就是制动反应时间主要是靠人的反应,这样一来,对于人的依赖性就会过多,当应付一些极限状况下的制动操作时,就会显得力不从心;除了人的因素外,传统制动方式对制动系统(真空助力器、总泵、分泵、卡钳、管路)制动力传递有时也达不到想要的效果,这主要体现在制动力和作用时间上。
那么,有没有一种更加有效并及时的汽车制动解决方案呢?答案是肯定的,电控制动就是在这一背景下应运而生的。所谓电控制动,就是指应用一些系列电子传感器来辅助实现制动,这样既能保证作用时间及时,又能保留传统制动模块,两者相互协调,从而实现行车安全。
传统制动如何实现?
传统制动系统下,驾驶员控制踏板,与踏板相连的是真空助力器,它负责将驾驶员施予踏板的力放大并推动主泵活塞进行制动压力,最后制动分泵由活塞推动制动片夹紧制动盘,从而实现制动力。而这里面涉及到一个很重要的部件——真空助力器,如果它的工作状态不好,驾驶员踩制动踏板时就会觉得很硬,没有经验的驾驶员就会误以为没有制动功能了。
“而真空助力器的真空环境是由发动机提供的,较为传统的方式是从进气歧管处引出一根气管通向真空助力器,为了确保真空环境的稳定性,有些发动机还专门为真空助力器设计了一个由凸轮轴驱动的机械真空泵。在此之前,还有厂商用电子真空泵来弥补‘真空。”博世汽车部件苏州有限公司底盘控制系统经理丰浩对《汽车观察》如是说。
对于传统动力汽车而言,制动系统可以从发动机处获得真空源从而让真空助力器为驾驶员提供辅助作用,那电动车的动力系统不具备制造真空的能力,制动助力的问题将如何解决?据丰浩介绍,解决这个问题现在有两种模式:一种是在现有结构基础上去解决真空源的问题;另一种则是采用新的技术原理,彻底舍弃真空在制动系统中的用途,重新设计制动系统技术结构。
新能源汽车的困扰
传统汽车制动系统利用真空助力器完全可以实现制动效果,虽然效果不理想,但是起码保证了可靠性,而新能源汽车由于其独特的设计,无法利用发动机来实现真空助力。
丰浩认为,一般新能源汽车利用现有结构基础进行技术改进的方式是目前绝大多数厂商在新能源汽车中采用的方式,原有的真空助力器以及相关管路得到保留,管路另一端连接的电子真空助力泵,当传感器监测到助力器真空度不足时,电子真空泵开始工作维持真空环境,通过这样的方式,确保真空助力器能够像原先一样为驾驶员提供辅助作用。
而这样的电子真空助力泵的噪音较大,更重要的是,电子真空泵的工作稳定性以及寿命都不太适合当做主要及唯一的真空源供应部件(原先在传统汽车上,它只是辅助维持真空环境)。显然,这样的方案是来自传统的汽车研发理念,并非是站在新能源汽车的开发角度来解决问题。
电子制动的优势
谈到智能电子化控制系统,博世和大陆这两家公司在主动安全技术领域有着较丰富的研发经验。
去年在博世科技技术创新体验日上,有一套名为iBooster的智能化助力器,从结构上代替了原先的真空助力器,从而彻底终结了制动系统对真空的依赖。尽管对技术原理进行了革新,但驾驶员在踩下制动踏板时对这样的变化不会有所察觉。
据悉,其作用原理主要是,当驾驶员在踩下踏板时推力仍旧作用于后方推杆上,不过在踏板向后方移动的过程中,位置传感器会监测并向控制电脑传递踏板行程信息,以此为依据结合实际工况计算出所需制动力,随即将信号传递至伺服电机,伺服电机为直流无刷类型。 “事实上,这个伺服电机并不是直接作用于制动主缸,从中还有一个二级齿轮装置对传递方向以及扭矩进行转化,之后再推动制动主缸,而建立制动油压的过程仍旧是延续传统制动液压结构。”丰浩对《汽车观察》如是说。
据了解,博世推出的iBooster智能化助力器彻底代替了传统的真空助力器,不仅如此,采用电控方式后,在功能上通过与其它系统进行接合,又可以衍生出更多的功能。
除了博世iBooster智能化助力制动器外,大陆集团也同样有自己的看家法宝——MK C1电液制动系统,从技术原理上,与博世的iBooster类似,不过大陆MK C1集成度更高,它的意义不仅仅是取代了真空助力器,更重要是,它将我们所熟悉的ESC集成到了同一个模块里。大陆集团底盘与安全事业部系统集成与应用技术智能科技总监James Remfrey对《汽车观察》表示,这套MK C1电液制动系统已经具备投入使用的条件,它们在积极与主机厂进行接洽,预计今年就会有装配量产车的消息。
或许,制动系统电子化是未来汽车发展的一个趋势,无论是电动车还是传统采用内燃机的汽车,这种制动系统都有将具有颠覆性的意义。