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当刹车也变“智能”安全底线之困
发表时间: 2024-10-05 作者: 汽车总泵
事件中,不同驾驶员对车辆刹车系统的评价出奇地相似:“能明显感知到,同样力量下,刹车行程变长了”、“正常机械刹车里,如果刹车片磨没了,刹车脚感会变软,这辆车明显没有变软”。
相关工程师分析称,在热衰情况下,给这辆车施加传统机械刹车的最大力,并不能使其刹车片完全夹紧,释放最大刹车力,“这样说吧,踏板踩死,也没能释放刹车片的最大刹车力”。
而这款车,使用的是目前行业最先进的全解耦式线控制动技术。简单地说,踏板跟刹车片之间,核心环节已从机械助力器变成电子控制器,机械结构被简化甚至取消了。驾驶员的刹车脚感,全靠车企调校。
这样的线控制动技术,慢慢的变多地被应用到新车、尤其是新能源汽车上。事关人身安全的刹车调校,将成为车企在当下或未来面临的刹车之困。
但线控制动又是汽车智能化发展的必经之路——辅助驾驶向无人驾驶一路进化,也对刹车提出了新的要求:需要更快、更灵活的响应,同时承担冗余备份的角色。
这就决定了,刹车必然要抛弃过往的机械连接,取而代之的是车载电脑和控制器之间的通信线束连接,这就是我们所说的线控制动时代。
刹车变智能的过程,是变得更经济、更敏捷的过程,但同时,随着智能化技术的加入,也是工程师要一直“驯龙”的过程。
刹车系统最开始是机械结构的。其中最核心的真空助力器,动力来源于内燃机,气缸内活塞的高速运转恰好能为其提供负压。
有工程师提出,在助力器旁边再安装一个真空泵。然而,真空泵不仅体积大,且需要电力驱动,一旦安装,还需要额外的线路为其供电。显然,在空间存在限制、线路复杂的汽车底盘中,这并不是个好方案。
电子控制器在主刹车系统的加入,便是「线控制动」的开始。博世在2013年便推出了这样一款线控制动产品iBooster,理想ONE、小鹏P7与蔚来ES8等车型都采用了iBooster的第二代产品。
为了满足法规对安全的双重冗余要求,在这一代产品中,iBooster需要一套备份系统——ESP。
这是博世在1995年量产的电子车身稳定系统,作为机械制动系统的备份,当车辆发生危险时,系统能通过ESP来调节车辆单个/单边的转向与制动力及扭矩,控制车辆平衡,防止翻车。
从L2级到L3级,无人驾驶的核心是机器与人类驾驶员的接管及事故责任认定。如果是人驾与机驾并行的非解耦式方案,L3级车辆没有办法进行责任界定。智能驾驶的快速地发展,推动着完全解耦方案的发展。
2019年,博世IPB产品量产上市(如上图左侧首列),这一代刹车系统集成度大有提升,助力器与ESP共用同一个电子控制器了。从外观看,两个“盒子”变成了一个“盒子”。无论成本还是装配难度都大幅度的降低,比亚迪汉系列、海豚系列使用的都是博世IPB产品。
IPB产品做到了踏板力与制动系统的完全解耦——简单地说,刹车踏板就只是踏板,跟踏板后的整个刹车系统已无物理连接了。
但新的考验随之来临:失去物理连接,直接实施刹车行为的车轮轮边,如何精准获取驾驶员的刹车需求,而轮边制动力的变化,又该怎么样及时反馈给司机呢?这非常考验车企的调校功底。
IPB产品对高阶智能驾驶也并不友好。法规规定L3级及以上辅助驾驶必须有双冗余。这在某种程度上预示着,无论现在还是未来,主机厂一旦有智能驾驶进阶需求,就需要再放置一套备份系统。
对线控制动需求最大的纯电汽车,几乎都押注无人驾驶,行业显然需要一套更好的解决方案。
今年7月,保时捷召回了自交上市后交付的所有Taycan,共计15万辆。这几乎是2000年以来,保时捷首次全数量级的召回。
本次召回原因便是刹车。Taycan项目经理表示,内部测试中发现,Taycan的前刹车软管有几率存在缺陷,这将有概率导致车辆刹车故障,存在安全风险隐患,所以进行召回,为车主更换新的软管。
36氪汽车交流了资深制动工程师周岩(化名),他表示,目前制动系统采取的都是液压模式,从总泵到硬管、软管、再到轮边的卡钳,每种材料、每个紧固点都可能会出现渗漏风险。
EMB方案的原理格外的简单,踏板与力传感器连接,获取刹车信号后,直接驱动车轮边上的电机进行刹车,中间没任何物理连接,全靠电信号传输。
首先,电信号能更直接地触达车轮轮边,刹车响应更快,比起传统刹车系统的300毫秒,EMB响应速度仅为80毫秒。这能直接降低踏板调校的难度,毕竟电信号能掌控的范围,已从助力器扩大至整个刹车系统。
其次,传感器与ECU体积小重量轻,整车轻了,续航便能增加;刹车主设备转移至车轮边,还能进一步释放车内空间。
有工程师向36氪汽车透露,搭载EMB的车辆,百公里刹停距离缩短至少1.5米。除此之外,其还能实现最大限度的动能回收。行业人士告诉36氪汽车,EMB能帮助车辆实现每度电续航能力增长3%。
无论传统制动还是现有的线控制动,车辆都需要从制动总泵往四个车轮布置软管,每做一款新车,都需要做布管方案。EMB方案无需刹车油,也就不再需要布管。刹车盘/片、卡钳、电机都是标准化产品,且四者在空间上紧密相关——它能成为一个高度标准化的产品组合。不一样的品牌不同车型,能够使用相同的轮边产品组合(下图)。
正在推进EMB量产的主机厂向36氪汽车透露,EMB方案为他们节省了至少30%的开发成本。
对消费者而言,EMB的最直接好处便是能省钱——在现行方案下,每两年或每四万公里就应该更换一次刹车油,而在官方4S店进行刹车油更换,价格从300到1500元不止,不需要刹车油的EMB方案,帮消费者省去这笔钱。
此前,特斯拉扬言2025年要让EMB上车。时至今日,行业也一致认为,2025年将会是EMB方案量产上车的开始。
36氪汽车获悉,国内线控制动头部厂商伯特利研发的“前湿后干线控制动系统”,已与某自主品牌取得合作,预计最早将于2025年量产面世;而理想汽车等品牌也相继已与其他国产EMB系统供应商展开合作,预计于2025年量产落地。
好消息是,首批采取EMB的车型价格并像应用主动悬架的车辆那样昂贵;坏消息是,目前的量产时间仅是合理推测,因为EMB技术与法规都尚待完善。
技术层面,轮边环境复杂性导致的衍生问题是核心。EMB系统在轮边有两个重要装置,一是产生制动力的电机,二是测算制动力的传感器。
直接接触地面的车轮,会带来灰尘、雨水等多种多样杂质,这都有可能渗入电机造成故障。而传感器如果出现问题,车辆便容易出现打滑、抱死,严重甚至翻车。
另一方面则是高温,还是那个消费者不陌生的话题:刹车过热,电子器件比机械更容易受高温影响。
法规方面,参与制动法规讨论的技术专家告诉36氪汽车,现行法规并没有硬性要求刹车油存在,无论刹车方案是什么,只要能稳定提供足够的制动力就可以上市交付,
最直观的是,由于响应更快、刹车距离更短,AEB主动安全功能的上下限都将得到提升;线控程度逐步提升后,智能驾驶的舒适性随之也将增加,舒适刹停、舒适跟车,难度都将更小。
规模化应用后,EMB的成本也将低于传统制动及EHB。液压制动的专利一直被国际巨头掌握,并且直至专利开放,国内厂商在精密零件的精确度上也还是不如那几家巨头。
而EMB技术,国内外厂商几乎站在同一个起跑线,国产厂商在量产上甚至走得更快——因此,第一个吃螃蟹的可能是特斯拉,也可能是国内车企。