從制動系統看新能源汽車“油改電”的進階
來源:子悅學車網 作者:admin
2020-04-28 11:02
隨著新能源汽車快速普及，汽車制動器性能的好壞，直接影響車輛在工作時動力回收性能的高低，并決定了汽車的續航能力，因此成為現今新能源汽車發展的重要焦點。為了讓大家更好的了解制動器背后的原理，今天，筆者將圍繞“制動能量回收”進行詳盡的解析。
傳統燃油車的制動系統，并不適合純電汽車
首先，在了解新能源汽車制動能量回收系統之前，我們先來了解一下傳統燃油汽車的制動原理。其主要由制動總泵、真空助力器、制動盤等部分組成，工作原理采用“摩擦制動”，即在剎車過程中產生巨大的摩擦力，將車輛的動能轉化為熱能消耗掉，以達到降低速度的目的。不過，該過程產生的大量能量仍無法進行回收，進而導致油耗的增加。
與傳統燃油車相比，純電動汽車的制動系統，除了擁有摩擦制動外，還具有獨特的制動能量回收系統，該系統可將燃油車摩擦制動時所浪費的能量，進行高效回收再利用。其原理可助車輛滑行/制動時，將車輪上產生的動能通過傳遞系統傳遞給電機，電機再以發電方式工作，為動力電池充電，以此實現能量的再生利用，保障車輛減少能耗，繼而延長續航里程。與此同時，產生的電機制動力矩，又可以通過傳動系統對驅動輪施加制動，實現減速停車。
在目前新能源市場中，多數產品的制動系統，雖然也配備了相應的能量回收系統，但基本上都是在傳統燃油車現有結構基礎上，進行技術改進而來，一般分為行車制動系統、駐車制動系統和輔助制動系統。如下圖，他們將燃油車原有的真空助力器及相關管路保留，再將另一端與電子真空助力泵連接，當傳感器監測到助力器真空度不足時，電子真空泵開始工作，維持真空環境，通過這樣的方式，確保真空助力器能夠像原先一樣為駕駛員提供輔助作用。
像市面上比較熱門的純電車型——幾何A和Aion S的制動系統，均采用了以上類似的處理方式，通過配置ESC、真空泵、真空助力器分體形式，對車輛進行制動。不過，該方案缺陷是電子真空泵的工作穩定性不足，容易出現制動故障，且壽命較短。更重要的是，其與燃油車制動系統中的真空助力器一樣，會導致車輛剎車減速時的能量浪費，進而影響能量回收效率，不能高效延長續航里程。
筆者認為，在傳統燃油車現有結構基礎上，進行技術改進而來的制動能量回收系統，僅僅是為了節省成本，并非徹底是解決新能源汽車制動問題的最佳方案。如果在制動踏板和制動主缸之間，設計一種助力裝置來代替傳統的真空助力器，那就可以不再依賴真空源，從而徹底消除制動系統對真空的依賴。
在目前國際主流配件廠商中，現代摩比斯的第三代IEB系統、博世的IPB智能集成制動系統以及萬都的集成動態制動（IDB）模塊，是行業中比較領先的智能制動系統配置。其中，中國品牌陣營中的新能源引領者比亞迪，針對旗下未來旗艦車型比亞迪·漢，將首次搭載博世IPB智能集成制動系統。而在合資品牌陣營中，有著“合資企業新能源領域領軍者”地位的北京現代，給予旗下首款純電轎車菲斯塔純電動以及首款純電SUV昂希諾純電動均配備了現代摩比斯（MOBIS）第三代IEB系統，助力車輛帶來更加真實的續航表現。與同級的幾何A和Aion S相比，具有較大優勢。
具體來看，菲斯塔純電動搭載的第三代IEB系統，相較純電產品傳統的制動系統，具備高集成化、輕量化、快速響應等優勢。其中，重量減少3.1kg；將部件從3個減少至1個；液壓管路的反應時間，從0.37s大幅縮短至0.24s……這一系列數字的背后，使得車型大幅提升了能量回收效率，也為延長續航奠定了堅實基礎。
如何將能量回收系統實際應用到車型之中，各家盡顯其招。最具代表性的當屬菲斯塔純電動采用了能量回收撥片設計。該撥片位于方向盤下方，將回收等級設置為0、1、2、3四個擋位，駕駛者以“左加右減”的方式，輕松實現能量的回收。在路況允許的情況下，駕駛員扳住左側撥片不放，還可幫助車輛在一定距離上實現慢慢剎停。整個過程，既高效又便捷，且絲毫不會給駕駛者在駕駛途中帶來困擾。
相較之下，幾何A采用了“弱、中、強”三級能量回收設置，駕駛者需通過中控上的虛擬觸摸按鍵進行調節。筆者認為，該功能既不如菲斯塔純電動豐富，且在操作體驗上，也不及菲斯塔純電動人性化。
寫在最后
當下，我國新能源汽車發展越來越快，純電動汽車開始走入千家萬戶。電動汽車將在未來的十年，甚至更長的時間里成為我們出行的重要交通工具。但我們需保持清醒，那些在傳統燃油車現有結構基礎上，進行技術改進而來的制動能量回收系統，已無法解決車輛在實際行駛過程中，存在較多能量浪費的問題，而制動系統智能化、電子化是未來純電產品發展的趨勢。諸如文章提到的菲斯塔純電動，無論是第三代IEB系統，還是能量回收撥片功能，都將能量回收進行了高效演繹，也為純電能量回收技術革新，按下了“快進鍵”。這一點，值得其他對手學習。
傳統燃油車的制動系統，并不適合純電汽車
首先，在了解新能源汽車制動能量回收系統之前，我們先來了解一下傳統燃油汽車的制動原理。其主要由制動總泵、真空助力器、制動盤等部分組成，工作原理采用“摩擦制動”，即在剎車過程中產生巨大的摩擦力，將車輛的動能轉化為熱能消耗掉，以達到降低速度的目的。不過，該過程產生的大量能量仍無法進行回收，進而導致油耗的增加。
Aion S、幾何A采用的制動系統
更加智能的制動能量回收系統，將成為高品質純電產品的“必選”筆者認為，在傳統燃油車現有結構基礎上，進行技術改進而來的制動能量回收系統，僅僅是為了節省成本，并非徹底是解決新能源汽車制動問題的最佳方案。如果在制動踏板和制動主缸之間，設計一種助力裝置來代替傳統的真空助力器，那就可以不再依賴真空源，從而徹底消除制動系統對真空的依賴。
在目前國際主流配件廠商中，現代摩比斯的第三代IEB系統、博世的IPB智能集成制動系統以及萬都的集成動態制動（IDB）模塊，是行業中比較領先的智能制動系統配置。其中，中國品牌陣營中的新能源引領者比亞迪，針對旗下未來旗艦車型比亞迪·漢，將首次搭載博世IPB智能集成制動系統。而在合資品牌陣營中，有著“合資企業新能源領域領軍者”地位的北京現代，給予旗下首款純電轎車菲斯塔純電動以及首款純電SUV昂希諾純電動均配備了現代摩比斯（MOBIS）第三代IEB系統，助力車輛帶來更加真實的續航表現。與同級的幾何A和Aion S相比，具有較大優勢。
（菲斯塔純電動/昂希諾純電動搭載第三代IEB系統）
（Aion S、幾何A采用的制動系統）
同時，該系統可讓駕駛員踩下制動踏板時，不再是傳遞“力”，而是傳遞電信號給智能助力器。其根據駕駛員操作制動踏板的狀態，智能檢測踏板踩下行程位置的變化，從而確定輪端制動力總需求，結合當前動力電池電量、車速與能量回收等級，對液壓制動力和再生制動力進行智能分配，從而把滑行所產生的能量，轉化為電能重新儲存在電池中。如何將能量回收系統實際應用到車型之中，各家盡顯其招。最具代表性的當屬菲斯塔純電動采用了能量回收撥片設計。該撥片位于方向盤下方，將回收等級設置為0、1、2、3四個擋位，駕駛者以“左加右減”的方式，輕松實現能量的回收。在路況允許的情況下，駕駛員扳住左側撥片不放，還可幫助車輛在一定距離上實現慢慢剎停。整個過程，既高效又便捷，且絲毫不會給駕駛者在駕駛途中帶來困擾。
寫在最后
當下，我國新能源汽車發展越來越快，純電動汽車開始走入千家萬戶。電動汽車將在未來的十年，甚至更長的時間里成為我們出行的重要交通工具。但我們需保持清醒，那些在傳統燃油車現有結構基礎上，進行技術改進而來的制動能量回收系統，已無法解決車輛在實際行駛過程中，存在較多能量浪費的問題，而制動系統智能化、電子化是未來純電產品發展的趨勢。諸如文章提到的菲斯塔純電動，無論是第三代IEB系統，還是能量回收撥片功能，都將能量回收進行了高效演繹，也為純電能量回收技術革新，按下了“快進鍵”。這一點，值得其他對手學習。