這一期的文章我們來聊聊汽車的制動系統。随着電動汽車越來越普及,你會發現汽車的制動系統也在逐步地進行轉化,它究竟向何種方向轉化呢,這篇文章會給你答案。
這是一個傳統汽車制動系統的結構圖,也是現在我們車輛上面最常見的制動系統。通過上圖你可以看到汽車的制動系統無非就是兩大部分:
1、汽車制動器
所謂汽車制動器,就是車輪上面汽車實際起到制動的東西。目前,市面上主要有盤式制動器和鼓式制動器兩種。
鼓式制動器多用于汽車的後輪或者以前的車輛,它主要是由輪缸、制動蹄、摩擦片、回位彈簧、制動鼓、活塞等組成。
鼓式制動器的優點在于造價便宜,符合傳統的設計,缺點在于制動效能和散熱性較差。
盤式制動器是目前大部分車輛采用的制動器,跑車會用到陶瓷通風盤。盤式制動器主要由盤式制動卡鉗、制動器摩擦片、刹車盤、柱塞和制動液構成。
盤式制動器的優點在于制動效能和散熱性較好,保養比較方便,缺點在于成本高,制動器和制動管路要求高。
2、制動動力系統
所謂的制動動力系統就是怎麼樣讓制動器進行工作的,它具體的操作方式是什麼。常見的制動動力系統有機械拉索、液壓伺服制動、氣壓制動、電磁式等,目前采用最廣泛的是液壓、氣壓和電機,機械拉索形式的基本已經淘汰。我們轎車一般常用的就是液壓和電機,氣壓制動主要是貨車。
随着科技的不斷進步,汽車制動系統也在不斷地變化。汽車制動器的變化無非在材料和工藝方面,主要的變化還是來自于汽車制動動力系統的變化。這篇文章會重點對這部分進行講解。
我先來描述一下我們的汽車是如何實現制動的,當我們想要刹車的時候,我們會用腳去踩刹車踏闆,刹車踏闆通過連杆會推動真空助力器和制動總泵工作,這個時候制動總泵中的刹車油會順着管路進入到制動器,然後刹車油會推動摩擦片工作,這樣摩擦片就會夾緊制動盤,車輛就起到了刹車的功效。
這種傳統的制動系統,是通過機械連接,然後油液壓或者氣壓進行驅動,由于設計機構的元件較多,制動速度比較慢,機械制動容易産生滞後的現象。
正是由于這種情況的産生,現在的制動系統提出了新的解決方案,那就是線控制動。線控制動無需駕駛員提供制動能量,相應速度更快、制動效能更好,安全性更高。說得直白一些就是制動系統中引入了更多的傳感器、控制器和電動化執行器,由原來的液壓/機械傳動改為電信号傳輸,顯然會更快更直接。
線控技術最早起源于飛機的電傳操控系統。線控技術是指由電線或電信号來傳遞控制,取代傳統機械連接裝置的硬連接來實現操控的一種技術。
汽車制動系統的電動升級其實經曆了三個階段:
一、壓力助力
依賴駕駛員踩制動踏闆來推動制動推杆。現在随着汽車質量越來越大,車速越來越快,開始出現壓力助力裝置,比如氣壓制動或者液壓制動。
二、電子輔助
以液壓制動系統為基礎,電器元件替代部分機械部件助力刹車。常見的電器元件就是ABS\ESP等。
三、完全電控
不再需要液壓部件,通過傳感器獲得刹車踏闆信号,由電機驅動的執行機構産生制動力。
目前的汽車上面都是以第二種電子輔助為主,完全電控制動系統是真正意義上的線控制動,但是仍存在核心技術問題,目前商業化較難。
自動駕駛技術我想這是近幾年中最火的詞語,制動系統直接關系到自動駕駛汽車的安全性能,線控制動是線控底盤技術(線控底盤技術包含線控轉向系統、線控制動系統、線控換擋系統、線控油門系統和線控懸架系統)中難度最高,但也最關鍵的技術。
線控制動系統目前主要分為兩類:電子液壓線控系統(EHB)和電子機械制動系統(EMB)。
一、電子液壓線控系統(對應電子輔助階段)
将原有的制動踏闆機械信号通過傳感器變為電信号,同時保留成熟的液壓系統。ECU通過電機驅動液壓泵進行制動。當電子系統發生故障的時候,傳統的液壓系統還能正常工作。
二、電子機械制動系統(對應完全電控階段)
完全摒棄了傳統制動系統的制動液以及液壓管路等部件,由電機驅動産生制動力,每個車輪上安裝一個可以獨立工作的電子機械制動器。EMB是真正意義上的線控制動系統,但仍存在核心技術問題,商業化較難。
電子液壓線控系統目前有兩種主流方案:Two-Box(分立式)和 One-Box(整體式)。兩者的區别在于ABS/ESP系統是否和電子助力器集成在一起,沒有集成的稱之為Two-Box。集成一起的稱之為One-Box。
這是博世公司研發的 iBooster系統,這套系統也就是熟知的特斯拉采用的那套制動系統,它屬于電子液壓系統中的Two-Box(分立式)。從上圖中你可以看到ESP并沒有集中到電子助力器上面,電子助力器取消了傳統的黑色真空助力器,直接由電機來進行驅動。
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