科技专栏:电动煞车从赛道普及至民用车

在过去,民用车辆的煞车系统核心是一连串複杂的连接结构,工程师们总是期望用精简的线路、紧凑的传动装置和先进的电动控制器来取代这些零件。拜成功移转F1赛车上的科技所赐,电动煞车系统在过去10年来已快速在民用车型上普及化,随着成本逐渐降低、爆炸性的成长指日可待。

科技专栏:电动煞车从赛道普及至民用车早年的F1赛车也使用传统液压式煞车。
要称F1赛车是「以300公里时速前进的电脑」也不为过的事实,其中最重要的Electronic Control Unit(ECU、电子控制元件)。ECU负责的首要任务就是引擎动力输出控制(Engine Mapping),F1赛车上的油门採用的是FBW(Fly-By-Wire、线传操控)的方式。这表示油门与引擎之间并不是以钢缆的方式连接(大概也只剩下笔者的老一代Scirocco还是用这样的方式),车手踩下了油门之后电脑会分析踩下的力道自动控制引擎动力输出的大小,FBW与ECU系统结合在一起之后可以创造出10年前车手完全不敢想像的事。

科技专栏:电动煞车从赛道普及至民用车FBW与ECU系统结合在一起之后,可以创造出10年前车手完全不敢想像的事。
例如在摩纳哥站GP大赛因为有许多低速弯、车手需要油门的前半段(前50%)十分灵敏以方便在低速弯中进出,后半段则不需要这幺灵敏(使用的机会也不多)、这就一定要FBW与ECU装置的结合才做的到。另外在类似Hockenheim这样的高速赛道中,很多弯道都是一出弯就是大脚油门、线传系统也可以做出只要车手轻轻一踩,油门就立刻开到最大这样的效果。FBW原本是70年代喷射战斗机使用的系统,现在也都转移到赛车甚至高级房车的应用上。

科技专栏:电动煞车从赛道普及至民用车FBW原本是70年代喷射战斗机使用的系统,现在也都转移到赛车甚至高级房车的应用上。
车手对煞车系统最大的要求是在煞车的过程中仍然可保持车身的稳定,通常对于煞车力量的分布是前轮煞车负责60%、后轮煞车负责40%,这是因为在煞车的过程中车身重量分布与重心会因为加速度的影响而从后方移到前方(这也是为什幺你觉得煞车时车身会前倾的原因),如果採用50/50的煞车力量分布、后方轮胎的摩擦力会比较小(因位车身后方的重量较轻)这样会造成后轮煞车锁死的情况。

科技专栏:电动煞车从赛道普及至民用车   
电动煞车系统目前分为「全电动机械式/电磁式煞车」与「电动液压煞车系统」两类。然而全电动机械式煞车系统的研发过程却遇到障碍,主要原因是成本问题;但是也有部分原因是因为一些国家的交通法规禁止使用这样的煞车系统。由于这些障碍的存在,一级汽车零件供应商目前都致力于推出电动液压煞车系统,这种系统和全电动机械式煞车系统一样有以下好处——系统封闭性更好、在湿滑和结冰的路面性能更佳——成本与价格却更低。预测未来5年电动液压煞车系统来年将快速推广。大型汽车零件供应商TRW的工程师认为成本问题让全电动机械煞车系统丧失了吸引力。TRW煞车工程副总裁Josef Pickenhahn在接受採访时曾说:「电动机械式煞车系统至少比普通的液压煞车系统贵上20%」。而且此类装置目前的售后维修成本极为高昂,许多测试过该技术的业内人士都不认为此技术有太高的附加价值。

TRW于前年11月份推出了名为「防滑控制辅助功能」(SCB:Slip Control Boost)的高级煞车系统。这套系统是Chevrolet Tahoe和GM Yukon混合动力汽车的能量回收煞车系统的整合套件。SCB使用电动液压控制单元和带有双煞车卡钳的煞车踏板类比信号控制单元代替了传统的助力器、煞车卡钳和真空泵来提供煞车压力。

科技专栏:电动煞车从赛道普及至民用车SCB使用电动液压控制单元和带有双煞车卡钳的煞车踏板类比信号控制单元代替了传统的助力器、煞车卡钳和真空泵来提供煞车压力。
虽然部分人士不看好,但由于液压装置先天的技术限制与寿命,仍有许多厂商押注于全电动机械煞车领域。Continental就是此一领域的新秀。这家德国供应商计画大约到2011年能够开始推出电动机械煞车系统。根据Frost & Sullivan公司的预测,Continental未来将与Robert Bosch、TRW汽车集团以及Advics公司瓜分现有市场,预期该市场在2015年将有82万辆的年销量。Continental线控煞车系统主管Dirk Neunzig认为由于定价和大量生产的需要,未来几年之内液压煞车系统将继续主导大众高级汽车市场。但该公司首席技术长Karl-Thomas Neumann认为从长远角度考虑,淘汰液压煞车系统只是时间早晚的事。汽车产业分析师们一致认为汽车製造商们会缓慢过渡到全电动机械式煞车系统。根据调研公司Frost&Sullivan的调查,到2015年,年营业额将从2010年的2000万欧元成长至每年6.3亿欧元。

另一家德国汽车零件集团Robert Bosch则认为电动机械煞车系统在2012年以前没有太多商业潜力,汽车製造商们也怀疑全电动煞车系统会很快量产。但BMW和Audi承诺他们将会继续研发全电动机械式煞车系统,但价格仍然是很大问题。Bosch第一次尝试电动液压煞车系统是在2001年式Mercedes SL-class以及2002年式E-class车型上装配电子感应煞车系统。

电子感应煞车控制系统(Senstotronic Brake Control System)是上一代E-Class的重大科技突破之一。SBC为煞车技术创立了一个全新的里程碑:除了具备原有的液压系统运作之外,更採取了电子感应方式,以精确迅速的煞车效果超越所有的传统煞车系统。一旦踩下煞车板,感应器立刻为您辨识当时所处状况,并将电脑精準计算出所需煞车动力,迅速分送至每个轮胎,因此SBC能显着缩短煞车所需的距离。当下雨天启动雨刷时,SBC还能自动作用煞车系统,以消除碟盘上的水膜,使煞车碟保持乾燥。但在经过两次大量召回之后,Bosch公司最后将E-class车型内的系统替改回液压煞车;不过SLR McLaren和Maybach车型仍然保留电子感应煞车系统。

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