电磁与机械珠联璧合:新型电子刹车成为商用汽

本文所写的新型电子刹车系统相对传统意义的电子辅助刹车系统是完全不同的意义,传统意义上电子刹车辅助系统仅是依靠车载计算机判断驾驶意图决定是否起动ABS系统从而有效防止意外追尾”事件的发生,其实质仍是依靠刹车片摩擦减速,对于刹车片高温失效无法控制,同时也没有其他力量来实现车辆制动;本文所指的新型电子刹车系统,创新性引入了电磁力与机械摩擦力分别执行车辆刹车过程中初始行程与刹车行程的车辆制动工作,有效减少传统刹车片高温失效、刹车过急引发车辆摔尾翻转等安全事故,同时具有缓速器的功能。新型电子刹车系统暨提高了车辆行车安全,增强了车辆驾乘舒适性,又提升了车辆的节能水平,彰显了中国汽车产业强大的自主创新能力。

好东西要勇于分享。新型电子刹车系统撰写过程中得到北京工业大学李教授、安行科技聂总的大力指导,在此表示感谢。

传统意义上的电子刹车系统(Electronic Brake Assistant,EBA)是专为那些在非常紧急的事件中,驾驶者不能迅速踩下刹车踏板而设计的。该系统利用传感器感应驾驶者对制动踏板踩踏的力度与速度大小,然后通过计算机判断驾驶者此次刹车意图。如果属于非常紧急的制动,EBA此时就会指示制动系统产生更高的油压使ABS发挥作用,从而使制动力快速产生,缩短制动距离。而对于正常情况刹车,EBA则会通过判断不予启动ABS。EBA可以有效防止常见的意外“追尾”。由此可见,传统意义上的电子刹车系统其实质仍是依靠刹车片摩擦减速,即制动力单一,没有其他力量来共同实现车辆制动,车辆制动能力非常有限,行车安全能力提升非常有限;传统意义上的电子刹车系统仅仅是判断是否需要ABS发挥作用。

与传统意义的“电子刹车辅助系统”相比,新型的“电子刹车系统”该如何界定呢?笔者认为新型“电子刹车系统”重点在除去辅助二字,这里不是简单字面上的删除!而是彻底的角色转正!即新型的“电子刹车系统”将司职车辆制动功能,而不是再象传统意义的“电子刹车辅助系统”那样只是辅助决策!这里需要从以下几个方面来考量:首先,新型的“电子刹车系统”在车辆行驶过程中使用且能实现车辆制动功能;其次,新型的“电子刹车系统”制动力来源不是传统的机械摩擦式刹车片而是依靠先进的电子电气类制动系统提供制动力;再者,新型的“电子刹车系统”要符合驾驶者日常使用习惯的脚踏板控制并可与机械式摩擦制动系统联动形成叠加效能的制动系统。

新型的“电子刹车系统”适用于一切情况下的车辆制动,新型的“电子刹车系统”与车辆主刹车系统共同配合达到车辆最优制动效果及节能水平。在通常情况下,新型的“电子刹车系统”先于主刹车系统启动,通过电磁力消耗车辆动能缩短车辆的刹车距离或减缓车辆行驶速度,如“电子刹车系统”刹车距离或减缓车辆行驶速度仍未达到行车安全要求,则主刹车系统启动,反之则不启动主刹车系统。

根据新型的“电子刹车系统”的定义,我们在市场找到一款由安行科技研发及生产的电子刹车系统就是符合上述要求的电子刹车系统。该电子刹车系统由控制器、踏板传感器、电液缓速器三个部件构成。

控制器被称为电子刹车系统的“控制中枢”,通过车载总线结构与车辆实现交互和显示功能。如果是没有车载总线结构的车型,则需要单独采集数据来获取车辆的状态。控制器通过获取踏板传感器的动态数据,实时的使用脉冲调宽技术来控制电液缓速器的励磁电流,从而实现对制动力矩大小的控制。

踏板传感器通过踏板下踩的行程来获取驾驶员的控制反应并传递到控制器。踏板传感器在控制行程后段可与机械摩擦式刹车形成叠加效应,即二个部件产生的制动力共同作用于车辆制动作业。

电液缓速器是电子刹车系统的做功部分,是一种非接触式的制动器,电液缓速器工作原理是通过线圈通电后产生一个磁场,车辆输出轴的转动带动缓速器的转子切割磁力线从而产生涡流阻力矩来实现制动功能。制动力矩大小的调节是通过控制磁场强度来实现。

在车辆的行驶过程中,当驾驶员需要制动的时候只要轻踩刹车踏板,电子刹车系统就立即开始工作。车辆的刹车踏板的行程中,Q0到Q1的行程就是电子刹车系统的工作行程。Q1到Q2的行程是机械摩擦式刹车盘(鼓)系统的工作行程。在Q2的工作行程,电子刹车系统是处于满负荷工作状态,也就是踩下刹车踏板时先工作的是电子刹车系统,再继续深踩刹车踏板,会叠加车辆上的刹车盘(鼓)系统。

1、新型电子刹车系统应用工况大于普通缓速器:电子刹车系统基于缓速器产品发展而来,但电子刹车系统青出于蓝,它可以说实现了缓速器所有的功能,但是缓速器只实现了电子刹车系统的部分功能。缓速器的应用场景更多的是在山区道路的长下坡路段,通过启动缓速器来控制车辆的下坡速度,以避免由于机械摩擦造成主制动器的过热失效。而电子刹车适用于任何有需要制动的场景,不仅仅是下坡路段,还可以是平路、高速公路、上坡路段,只要驾驶员踩下刹车踏板的那一刻起,电子刹车系统就已启动并开始提供相应的制动力矩,由于设计的踏板行程,电子刹车是先于摩擦式制动系统开始工作,电子刹车是一套独立系统,所以电子刹车系统在刹车踏板的第一行程中可以单独提供500-4000牛米(根据产品型号的不同)的制动力矩。

电子刹车系统是一个即时响应的系统,响应时间≤40ms,而液力缓速器的响应时间≥2s,因此液力缓速器无法与车辆的刹车踏板相结合,更无法在制动与加速之间自由切换。

电涡流缓速器的响应时间与电子刹车系统的响应时间相差不大。但是电涡流缓速器由于自身结构原因无法解决其散热问题,因此其持续制动的能力很差,目前属于即将被淘汰型的产品,虽然通过多级气压开关可以实现与刹车踏板的结合,但也仅仅是分档控制,无法实现连续的制动力矩控制,因此与电子刹车系统也存在很大的差异。

1、提升车辆安全性能:新型电子刹车系统在车辆行驶过程中带来更大的安全性。电子刹车系统与摩擦式刹车盘(鼓)系统集成在刹车踏板上,并可形成叠加效果,在紧急制动的情况下可以使车辆制动更平稳且有效缩短刹车距离50%以上,提高制动安全性,这个作用是非常大的,可以挽救成千上万的生命。

2、降低车辆全寿命周期的运行成本:新型电子刹车系统可以大幅降低车辆全寿命周期的运行成本。由于电子刹车系统是先于车辆摩擦式刹车盘(鼓)系统启动,故在大多数需要控制车速的场景下,电子刹车系统都是独立工作的,即不使用刹车盘(鼓)且由于电子刹车是作用在传动轴上的非接触式阻力矩,故在制动过程中轮胎与地面的摩擦较为均衡,所以电子刹车系统可以极大的延长车辆轮胎、刹车片、刹车盘(鼓)的使用寿命。

新型电子刹车系统具有非常广泛的适用性,在国家政策法规GB7258-2017和行业性法规JT/T1178的相继出台的当下,可以无缝替代在两项标准下需要应用缓速器的场景,且符合GB12676-2014法规性能标准要求。其适用的车辆不仅仅为大中型客车、中重型卡车、大型工程车辆等领域中,后续更可拓展应用在新能源车领域和普通乘用车领域。

新型电子刹车系统产品的出现,体现了中国汽车零部件产业强大的自主创新能力与机电一体化能力,它继承了传统缓速器、机械刹车的优点,在一定程度上接管了二者的功能,又从工业整合与系统集成方面进行提升发展,产品在保证车辆高效率、高可靠性、高安全性的基础上,更注重了节能与经济性能。假以时日,这些及类似的产品历经市场的检验,必将越来越完善,越来越成熟可靠,这对中国数千万的商用汽车用户来讲,不能不说是一种福音。

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