大陆集团推出EPB-Si,一种更适合电动汽车的制动解决方案
来源:汽车商业评论  (涂彦平)    21年3月21日 16:55

3月10日,大陆集团电子驻车制动系统专家缪哲华线上分享了汽车新趋势下电子驻车制动系统的演变。

汽车电动化的发展趋势对制动系统提出了一些新的需求。

首先,电动汽车使用电驱动的动力总成替代了传统内燃机为核心的动力总成,驱动电机同时具备向车辆提供加速和减速扭矩的能力,其中这种提供减速扭矩的能力被利用在车辆行车制动过程当中,也就是制动能量回收技术。对制动系统来说这是电动汽车与传统车型最大的不同点。

其次,原先人们习惯于使用P档加手刹或者电子驻车EPB系统,来实现原地驻车,未来电动汽车大幅度简化了变速箱设计,P档锁止机构不再是一个必备的设计选项,因此就需要制动系统有更强大的驻车能力来实现原来的驻车效能。

再者,电动汽车不存在以往的内燃机排放问题,而来自制动系统的粉尘排放在整个汽车排放中占到的比例越来越大,未来会成为法规重点监管的一个方向,这对制动系统来说也是一大挑战。

最后,电动汽车的续航里程一直以来是每个整车厂商都在努力提升的性能,对制动系统来说需要尽可能减少拖滞力矩,对车轮的拖拽阻力,尽可能地减小用于克服这部分阻力所需要的电量,这对制动系统来说也是个一个挑战。

因此,缪哲华认为,“未来的制动系统必须要在能量回收、安全性能、环境保护、续航里程等四个方面有所改变,才能够确保电动汽车提供更安全和更舒适的驾乘保障。”

于是,新型的电子驻车制动系统EPB-Si应运而生。EPB-Si(Electrical Parking Brake–Simplex Integrated),即集成领从蹄式的鼓式电子驻车制动。

鼓式制动在设计上有内部自增力的趋势,因此,制动效能很高,通常高于盘式制动。另外,鼓式制动的封闭结构也给电动汽车带来诸多好处。

首先,在传统车型上使用鼓式制动,内部聚集的热量由于结构封闭很难释放到大气中,热量聚集在内部造成摩擦材料/刹车片性能大幅度衰退,从而导致制动力的下降,这也是鼓式制动在过去20年来应用车型越来越少的主要原因。但是对于电动汽车来说,由于能量回收应用使得制动温度大幅度降低,鼓式制动热衰退的问题从根本上得到解决。

其二,EPB-Si相比盘式制动具有更好的防锈蚀能力。EPB-Si与制动鼓形成的封闭结构能够有效地防止制动鼓摩擦面产生锈蚀,避免由此带来的制动问题。

其三,得益于EPB-Si封闭的系统结构,接近80%的磨损后的刹车片粉尘会被保留在制动系统内部而不向大气中排放,所以,EPB-Si对减少PM10、环境保护也有很大的帮助。

现有法规对驻车安全性有这样的要求:整车必须配备两套独立的驻车机构,在其中一套驻车机构失效的情况下,另一套驻车机构必须能够使车辆安全地停在8%的坡度上。

缪哲华称,单个EPB-Si最大驻坡力矩输出能够达到1700Nm,足够满足3吨车型20%驻坡要求,提供了远高于法规要求的驻车安全性。因此,对于没有变速箱锁止机构的电动汽车来说,仅仅依靠左右轮两个EPB-Si就可以实现两套驻车机构的功能。

要提高电动汽车续航里程,轮端制动的拖滞力矩是非常重要的一点。轮端的拖滞力矩指的是在非制动的情况下,由于刹车片与制动盘/制动鼓之间半接触状态而造成的一种对车轮的拖拽现象。

有评估方法显示,轮端拖滞每减少小1Nm,能够帮助车辆提升10km~15km续航里程。EPB-Si因为采用了鼓式制动的产品结构,有一系列能够帮助刹车片保持与制动鼓之间脱离状态的弹簧零件。

大陆工程师采用WLTP的测试方法来检测多种行驶和制动工况后轮端拖滞力矩的大小,得到的数据是EPB-Si产品拖滞力矩在各个工况下均不高于0.5Nm,能够为整车提升续航里程提供很大的帮助。

而且,EPB-Si能支持高度甚至完全自动驾驶的制动需求。

一方面,行车制动。目前的行车制动仍然以液压制动为主,但是对于自动驾驶来说,可能需要在液压制动失效的情况下有一套备份的制动系统来实现行车的制动。EPB产品都是配备一个电机齿轮单元的,它可以通过电机的驱动来实现制动器的制动。所以,对自动驾驶来说,EPB-Si完全能够满足行车制动的备份要求。

另一方面,驻车制动。对驻车系统来说,单边单轮的制动器需要实现车辆在一定坡度下的驻车,这一点也是EPB-Si非常大的优势,它能够满足自动驾驶里面自动泊车驻车冗余的要求。

因为制动器和制动鼓配合以后形成半封闭的结构,内部的热量没有办法完全散发出来,制动鼓受热情况下会膨胀,在制动过程当中制动鼓的摩擦面和摩擦材料,就是刹车片之间会产生额外的间隙,这是热胀冷缩的效应。在这种情况下面,调节器会把这部分多出来的间隙补偿掉,有可能会造成一种拖滞或者抱死情况。

大陆的EPB-Si配备有一个带热敏片的间隙调节机构,热敏片在制动器内部温度达到70-90度的情况下会自动工作,会阻止调节器进一步调节,阻止调节器把这部分的间隙补偿掉,从而防止拖滞和抱死的可能性。

另外,EPB-Si摩擦片更换周期可达15万公里行驶里程,对电动车来说完全可以满足整车全生命周期的使用,可明显降低客户的售后维护费用

目前市面上有盘式制动和鼓式制动两类制动产品。现在鼓式制动主要应用在小型车和大型的商用车上。而基于鼓式制动开发的EPB-Si产品是非常符合未来电动车的发展趋势,随着电动汽车规模逐步扩大,可以推测,未来鼓式制动的市场份额也会同步走高。

缪哲华表示:“EPB-Si可以帮助我们把整个EPB的产品线路能够补齐,比如在小车、电动车上我们推荐使用EPB-Si这样一款产品,在传统的内燃机车型、大中型车上使用EPB卡钳产品。”

大陆集团的EPB-Si在2020年已经实现量产,并应用到大众ID.3、ID.4车型的后轮上面。

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