保持稳定,快速制动!

作者:龚淑娟 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2017-05-31
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对于汽车制动系统,“保持稳定,快速制动”是工程师们孜孜以求的方向。采埃孚提供多种先进的制动系统,并在实际测试中有着非常出色的表现。

现代车辆的不断演进之中,对降低二氧化碳排放、加强安全性、提高电气化和智能程度的要求全面提升,车辆中的每一个系统和部件都需要达到高效率和高性能。

图1  采埃孚黑河试验场试乘试驾

对于汽车制动系统,“保持稳定,快速制动”是工程师们孜孜以求的方向。2017年3月,在采埃孚(ZF)位于黑河的冬季试验场(见图1),记者在试乘试驾的过程中,对这一点有了更加深刻的体验——采埃孚先进的制动系统结合控制系统,加之测试工程师们针对不同应用车型和客户要求的精心调试,使得测试车辆在摩擦系数为0.1~1.0的不同冰雪湿滑路面以及半边沥青+半边冰雪路面上,无论直行还是连续转弯行驶,都有着很好的行驶稳定性和良好的制动表现。

冬季试验场的激情体验

采埃孚的黑河冬季试验场有几条完全处在湖面上的冰雪直道,还有两个直径分别为300 m、200 m的冰雪环道,远眺过去也是一道独特的风景。

试乘试驾中,在一条又长又直的冰雪路面,来自采埃孚亚太技术中心的整车应用工程师将车辆加速到70 km/h后进行紧急制动,当他全力踩下制动踏板时,在记者的惊呼声中,防抱死制动系统 (ABS)和电子稳定控制 (ESC)等已经迅速发挥了作用,有效制动的同时,方向稳定性也很好,车辆几乎没有发生摆动和异常滑动,方向盘也始终保持一个较平稳的状态,整体感觉良好。这表明制动系统制动时,控制系统经过快速而精确的计算,合理分配车辆的前后车轮制动力,汽车不易发生跑偏和侧滑。

当采埃孚整车应用主管李武利先生开车载着记者在冰雪环道上连续转弯的时候,其实刚开始心里还是非常紧张甚至有点害怕的,不过实际体验了几圈之后发现自己多虑了。虽然车身在冰面上会出现轻微的打滑,但其实ESC已在工作状态,系统精确控制着打滑车轮的动力输出,允许追求驾驶乐趣的驾驶者有小小的放纵,在体验激情的同时保证车辆不失控。

当然,在行驶安全的前提下,对于汽车制动效能的评价指标包括制动距离、制动减速度和制动时间等,在标准制动系统产品和控制系统平台的基础之上,是测试工程师们对每一个软件控制逻辑的严谨思考、对每一个系统相关参数的精心计算和匹配,然后一次次试驾和调试,去寻找一个综合性能的最佳平衡点。

稳定制动的系统支撑

通过试乘试驾的体验和工程师的介绍,首先要说的是采埃孚在制动系统方面的拳头产品——电子驻车制动(EPB)系统。应该说,EPB技术体现了采埃孚天合对全面提高制动系统性能和驾驶安全及舒适性的承诺。EPB在设计上将电动机集成于制动卡钳,除了提供驻车制动功能外,对于实现高级制动功能,比如动态制动、动态真空助力、刹车片磨损传感和刹车片磨损调整等,也是不可或缺的系统组成部分。同时,EPB有助于加强有四轮防抱死功能的车辆在紧急情况下的安全性,因为普通驻车制动的紧急制动功能仅限于后桥。

采埃孚的EPB解决方案是全面的——除了标准版EPB,还有集成版EPB与一体化ESC——该解决方案节省了一个单独的电控单元(ECU),适用于小型车到重型车的EPB应用。

采埃孚还提供一种后置卡钳集成驻车制动 (IPB)。IPB集机械驻车制动和标准行车制动于一体,采用集成式机械驻车制动设计,可提供单活塞类型。应该说,IPB 是一种经济型的行车和驻车制动解决方案,可用于各种安装世界领先的科莱特(Colette)卡钳的乘用车系列。采埃孚的这种轻质、低阻力科莱特卡钳系列通过单活塞和滑壳驱动,是世界上安装最广泛的浮动卡钳。

在制动过程中,电子稳定控制(ESC)系统起着非常关键的作用。采埃孚拥有自己的算法软件,支持坡道缓降、ACC、胎压监测等附加功能。采埃孚的高动态标准版ESC、六活塞高级版ESC和新一代IBC系统还可以结合先进的摄像头和雷达技术,从而可以连续积累制动压力,让自动紧急制动系统(AEB)有更加优秀的表现。

在此基础之上,采埃孚不断创新,最新研发出了升级版ESC——EBC460,它实际上是一个带6个活塞泵的ESC系统,代表着采埃孚最先进的滑移控制系统,帮助车辆能够更快、更稳定地制动。

图2  采埃孚亚太区制动系统工程技术总监巫子平先生(中)、采埃孚制动系统技术专家梁全胜先生(左)、采埃孚制动系统整车应用经理宋明先生(右)

这项技术除了制动功能外,还能担当“黑匣子”式的软件集成中枢,容纳控制某些自主驾驶、安全、底盘和传动功能的算法。EBC 460中采用了整个汽车行业性能最强的微控制器,可以接管更多的软件功能。此外,模块还为中央离合器、后轴转向系统、电子驻车系统和动力传动系统提供功能增强的集成平台,最大程度提升整车的舒适性,并对复杂的车辆动态性能变化进行最佳调控。据采埃孚亚太区制动系统工程技术总监巫子平先生(见图2)介绍,采埃孚已为宝马7系和奔驰E级量产此技术,将成为高级自动驾驶功能算法执行的核心
元件。

制动系统的现在和未来

实际上,采埃孚的制动系统产品非常丰富,如图3,不仅包括前置卡钳、真空助力器和主缸等基础制动部件,还包括ABS、EPB、IPB、ESC和最新的集成化制动控制(IBC)系统等先进制动和控制系统。

图3  采埃孚天合的制动系统产品系列

图4  IBC代表着制动系统的未来方向

采埃孚去年曾庆贺了第10亿件科莱特制动卡钳的下线,市场份额遥遥领先,世界上没有第二种盘式卡钳能得到如此广泛的应用;采埃孚还生产了超过6 500万件电子驻车制动器,是该项技术当仁不让的全球领先供应商;现在,EPB和IPB以极具竞争力的性能在制动市场中不断赢得用户 ,而IBC则代表着采埃孚全球领先的制动控制技术,也是未来制动系统的方向(见图4)。

巫子平先生介绍说:“IBC是一项不需真空的制动技术,简化了制动系统结构,同时提高了性能表现。IBC以一个集成单元代替了电子稳定控制系统,真空助力器和相关线束、传感器、开关、电子控制器和真空泵。该解决方案具有高度可调节性,能支持从A级车到大型SUV的各类型制动要求。”

“IBC系统的核心是一个由高速运转的电动机驱动的起动器,能在150 ms以内积聚足够的制动压力实现1 g的车辆减速,缩短的制动距离十分可观。这对于达到欧洲新车评估新增的严格规则尤其重要,比如测试中模拟城市驾驶环境中行人和自行车穿过的场景。”采埃孚制动系统技术专家梁全胜先生说道。
另外,IBC也有突出的轻量化优势,比类似的传统制动系统减少了25%~30%的重量。对汽车制造商而言,平添了很多省油和省空间的增益。

IBC代表了制动技术的发展方向,有利于满足全球汽车工业对减排、安全和自动驾驶趋势的需求。它支持所有类型的传动结构,可以为混动车和电动车集成再生型制动技术,用快速集聚制动压力提高安全性能,服务于高度动态情境下的要求,比如自动紧急制动,也能支持部分或完全自主驾驶功能多样的制动车体控制和制动要求。

据采埃孚制动系统整车应用经理宋明先生介绍,2015年,采埃孚已经获得了第一份IBC系统的订单, 2018年,IBC系统将为北美某大型整车商高量投产,支持传统制动安全和部分自动驾驶功能。

毫无疑问,先进的制动系统也是实现未来自动驾驶的关键技术,采埃孚将顺应自动驾驶的发展潮流,不断创新,支持功能多样的车体控制和制动要求,走在行业发展前沿。 

 

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