傲慢与偏见 详解大陆集团EPB-Si制动系统

许晖

不論是ID.3还是ID.4采用大陆集团EPS-Si

估计大众集团自己也没有想到，2020年末发布的新车ID.4，成为网民口中“爆款”的原因并非来自于产品本身，反倒是其后轮所配备的，大陆集团所开发的EPB-Si电子驻车制动系统，这个本质上就是鼓式制动的系统瞬间成为了焦点所在。网络上一面倒的批评目标很明确，大众ID.4作为一款25万售价的车辆，竟然还搭配鼓式制动，这十分不厚道，简直就是欺负中国消费者。实际上最早带起这波风向的，正是部分先入为主，不够严谨的媒体。只不过他们可能没想到，当这项全新鼓式制动技术逐步揭开面纱之后，大风刮回来反倒恰如其分地暴露了自己不学无术的“傲慢与偏见，”。

“盘”“鼓”之争

在混合动力以及纯电动汽车出来之前，大部分消费者所认识的车辆制动系统，也就是直接作用于车轮的制动零部件，无外乎鼓式制动以及盘式制动两种。整套制动系统的工作原理并不复杂，正是念书时期物理课上所讲的，将动能变为热能并散发掉的转换过程。这其中卡钳或是制动鼓之中活塞所接触的制动衬块（摩擦片/制动蹄），咬合连接车轮的制动盘（推出制动蹄）。随着制动衬块（摩擦片/制动蹄）逐步增加的摩擦力，最终将车辆的运动能转化为热能。当然了，整套制动系统除了刹车盘/制动鼓以外，还涉及到一系列的联动机制，譬如当使用者踩踏制动踏板时，通过真空助力器将踩踏力度放大，推动制动总泵中的柱塞，将液压油（制动液）从一系列管道推向每个车轮上的制动分泵等等。所以无论是盘式还是鼓式，其最终目标均是由每个车轮制动端的制动分泵驱动制动装置进行摩擦减速工作。

1955年梅赛德斯·奔驰SLR，带有可见的Alfin前制动鼓

这里我们需要留心一个关键问题，就是制动工作期间由动能转换而来的热量。这也是一直以来“盘”“鼓”之争所考量的最大问题。鼓式制动因为结构问题，实际上其散热能力并不好，甚至可以说比较弱，当鼓式制动温度达到一定程度后，会产生热衰退效应，其直接表现正是大家口中常说的的“刹不住、刹车发软”这类大白话。这也很好解释了为什么咱们经常能在国道甚至高速公路休息区看到写着“加水”的服务牌子。不要误以为这是大卡车司机因为空调不好，开上一段时间容易口干舌燥需要不断补水，其真实情况是为了那些使用鼓式制动的大型车辆，在长下坡甚至重载期间朝制动器洒水降温而准备的，避免鼓式制动因为频繁刹车，整体制动部件升温进入热衰退状态造成刹车失灵。所以日后在山区路段看到前方有一台行驶缓慢，白雾腾腾并且沿路不断滴水的大卡车，千万不要觉得它出什么问题了。说句题外话，现在液力缓速器、电涡流缓速器以及发动机缓速器等技术，正在逐步替代落后的淋水降温方式保证大卡车制动安全。

相比之下，盘式制动器的出现恰好瞄准的就是制动部件的散热问题，尽管鼓式制动在整个绝对制动能力、制动距离以及制动效率上，碾压同等压力的盘式制动器。可现如今的乘用车通常不会出现重载的情况，即便全车整备质量满载终归也就那么点吨位。对于绝对制动效率上肯定没有重卡的需求。开放式的结构更完美解决了高速行驶之中，频繁且紧急的制动所带来的散热问题。同时对于目前每台车必装的ABS系统而言，盘式制动也比鼓式制动要友好得多。关键一点在于，人家长得好看，在现在颜值就是正义，好看就是真理的消费市场上简直完胜鼓式制动那种小而黑的二愣子模样。所以渐渐地，鼓式制动代表着车辆型号老旧，盘式制动器代表着车辆更为豪华的理解，在大部分乘用车消费者之间流传开来。平心而论，盘式制动的确比鼓式制动好看很多。

从红色有效摩擦接触面积可看出制动力强弱

摩擦产生过多热量导致制动衰减甚至轮胎起火

抛开一切盘刹真心颜值爆表

刹车实际上就是通过摩擦将动能转换为热能

奥地利格洛克纳山地一直是制动测试圣地

大陆集团E P B - S i 结构并不复杂

今非昔比的鼓式制动

是否觉得鼓式制动如此不济，却仍被大众ID.4选择为后轮制动系统是一个奇怪的做法？那是因为大家肯定没留意那句“在混合动力以及纯电动汽车出来之前”的大前提条件。当这些车辆出现之后，鼓式制动似乎完成了脱胎换骨的蜕变。问题依然出在“热量”这个问题之上。传统内燃机动力车型的减速过程，除了直接撞停这种让人无法接受的一次性制动方式以外，通常也就只能通过轮端摩擦制动完成。但是到了电动车型出现后，在盘式制动与鼓式制动之外，多出来一种电机制动方式。也就是每台新能源汽车必不可少的制动能量回收系统。车辆在整个制动过程之中，并非如以往般直接踩踏制动踏板，而是先通过电机制动提供的逆向力矩有效实现车辆的减速，期间将原本因为物理摩擦制动所不得不散发至外部的热能，合理转化为电能并对电池进行充电。这样一来车辆真正需要物理摩擦制动的机会，往往就是最后的那么一脚刹车以及停稳之后的驻车阶段而已。物理摩擦制动频率的大幅降低，也代表产生的热能大幅降低。

电动车制动减速过程由摩擦制动与电机制动共同完成

以实际数据来看可能更为直观。大陆集团为了研发这套EPB-Si系统，早期曾特意做了两组针对制动效能与热量关系的对比测试。一组是在位于德国法兰克福西北方的Taunus，在单圈全长85Km距离测试路段城市路况下行驶4圈，其测试关注点在对比内燃机与电动车的实际摩擦制动次数。数据显示电动车所需的摩擦制动压力与次数统计远远低于内燃机车型所需的摩擦制动压力以及次数。另外一组测试则在位于奥地利最高峰大格洛克纳，著名的山地长下坡路段进行，以研究电动车型在山地实验期间制动部件的高热负荷与性能。这条世界之内绝无仅有的测试路段，估计所有车企以及零部件企业对于制动需求的部门都不会陌生。全路线长度15km，高低点海拔落差1500m，平均坡度为惊人的9.5%，整个测试持续时间长达40分钟。可以说这种路况绝对是那些使用传统鼓式制动工作的大车司机所最为讨厌的。因为制动温度所引发的热衰退效应，一直是萦绕他们心中的梦魇。实际测试数据也恰如其分地反映出问题所在。当测试车辆以最高限速进行驾驶并关闭能量回收之下，摩擦制动让整套制动部件温度高达721℃，就算采用常规匀速驾驶，在车辆关闭能量回收的情况下，热量有所减少，也仍达到474℃;真正让人难以置信的数据来自于在车辆处于常规行驶且开启能量回收功能，全套制动部件的温度度数居然仅有21℃。

不得不说，这两组切实有效的有趣实验，足以证明由于电机制动方式的存在，可以有效解决传统内燃机车型上所存在的热衰退问题，同时也预示了其实不论是乘用车，还是卡客车等一直沿用鼓式制动的重载车辆，动能回收系统的介入极有可能让行车更为安全与舒心。

鼓式制動的好处还没说完

工作温度的极大减低，为鼓式制动除掉了热衰退这个病根。保障电动车型用车安全的同时，最大限度释放了鼓式制动的其他优点。如前文所提到的鼓式制动力碾压盘式的优势。按照国际标准而言，制动蹄与刹车鼓接触面不应小于80%，并且随着全新制动蹄的使用磨损，适当磨合之后的接触贴合面积将会更大。相同压力之下，接触面积越大制动力越大，单此一点已经完胜昂贵的多活塞卡钳通风盘刹，更别提由于制动蹄会在制动过程之中的轻微位移，会让制动蹄额外产生随动方向的嵌入效应，这种由力矩转换所得到额外的制动力，也被称为鼓式制动的“自刹车效应”。另外根据法规要求，整车必须配备两套独立的驻车机构，单套驻车机构必须满足8%坡度驻车要求，在这点上单个EPB-Si的驻车力矩输出可达1700Nm，就算单轮失效情况下仍可实现3吨车型20%坡度驻坡，远高于法规要求。

也许大家觉得乘用车制动力够用就行，毕竟制动性能还涉及接触地面的轮胎，上述鼓式制动优点其实盘式制动也能很好实现。那么接下来的好处，则是盘式制动所完全不具备的。面对日趋严格的粉尘排放标准，开放式的盘式制动难以有效控制，因为摩擦所产生的粉尘，EPB-Si的半封闭结构不但能够有效阻止80%的制动粉尘向大气中排放，还能更好地防止部件被腐蚀。

另外还要给大家科普盘式制动系统，在汽车工程中被称为拖滞力矩这一对于对于电动车而言特别尴尬的问题。简单来说就是即便盘式制动器不在制动工作之中，其刹车盘与刹车片依然会紧密结合，产生大约4Nm的制动力矩。数据表明，轮端拖滞力矩每降低1Nm，就能够提升续航里程10-15km。WLTP测试结果显示EPB-Si在各工况下拖滞力矩均小于0.5Nm，拖滞力矩的耗能问题，很有可能正是大众ID.4转投鼓式制动的重要原因。相信不论是车企还是用户，在更好看的盘式制动，还是更长的续航里程这个选择题上，都有着自己足够的睿智。

结语：

汽车领域从来不缺对技术优劣的争论话题。作为理性的消费者，在关乎于自身“荷包君”以及更需重视的安全上，应该放下傲慢与偏见，保持一份属于自己的理智。大众ID.4选择在后轮上使用大陆集团EPB-Si电子驻车制动系统并非拍脑袋的做法。因为世界上从来都没有最好的技术，只有针对领域之中最为合适的技术、性价比最高的技术。