作为汽车的关键零部件之一,制动系统自汽车诞生之初就在保障驾驶安全方面发挥了重要作用。近两年汽车智能化和电动化的快速发展,让制动系统在基本的安全需求之余,开始具备更多的“使命”。
比如在新能源汽车领域,如何将制动系统消耗的能量重新回收利用,成了业界广泛关注的问题。“在电动车使用过程中,并非所有的电池能量都是用于支持续航,而是有约20%的能量其实是在摩擦制动过程中以热能的形式白白损失掉了,如果能将这部分能量‘反塞’回电池里面,将大大有助于缓解里程焦虑。”徐松云指出。
制动能量回收概念由此而来。相对于快充、超充、换电、大电池等模式,制动能量回收更接近于一个“节流”策略,即将车辆在滑行或者制动过程中产生的能量通过电机转化为电能,储存在电池里,重新用于驱动,从而让车辆在同样的电池能量下,能够跑的更远,能耗更低。
而在智能汽车领域,对制动系统的新需求则主要体现在快速响应和冗余备份等方面。“在L0-L2阶段,由于驾驶主导权仍掌握在人类驾驶员手里,这就需要驾驶员主动识别并判断周边危险性,操作制动系统,因此高响应、高能力的主动制动能力很重要。而在L3-L5阶段,车辆可以部分甚至完全实现自动驾驶,那么冗余备份将是智能驾驶的基石,制动系统中任一系统失效,备份方紧急启动,根据需求主动制动,保证智能驾驶过程中车辆的稳定、人员的安全。”徐松云表示。
由此催生了智能制动系统。据了解,相较于传统的制动系统,智能制动系统从节能、安全等需求层面考虑,不仅可以让制动更安全、舒适,还能够主动地进行能量回收,并实现多重制动冗余,提升冗余可靠性。
比如擎度科技的电子制动助力器EBS,在驾驶员踩了制动踏板后,就可以进行能量回收,相对于滑行再生制动,这种方式在实际工况中大概能提升10~20%的续航里程。在这个过程中EBS扮演着主控和执行的角色,实现尽可能的能量回收,提升续航里程。但如果EBS失效,车辆稳定控制系统ESC会执行备份制动,根据需求实现主动制动,保证智能驾驶过程中车辆的稳定、人员的安全。
不过,发展智能制动系统虽然对于推进汽车产业电动化、智能化变革十分关键,目前这项产品整体的渗透率并不高。“在新能源汽车领域,智能制动系统的渗透率还不到20%,整个产业仍然处于萌芽期。”徐松云指出。
接下来,随着电动化、智能化变革的深入推进,徐松云认为智能制动系统将真正进入窗口期,逐渐成为标配。“国家已经明确2035年汽车电动化、智能化技术将大规模应用,另一方面行业顶层设计层面也在不断强化智能制动系统的核心地位,以及实现自主可控的必要性,均预示着智能制动系统很快将进入快速发展阶段。”徐松云表示,“其中到2025年,智能制动系统将实现大批量应用,所以现在这个阶段对我们非常关键,要抓紧时间将产品作出规模,在市场铺开。”
尽管智能制动系统还处于发展初期,严格意义上来讲这并不是一项新技术,同属该领域的国际大公司已经有成熟的应用。那么作为本土的探索者,擎度科技的EBS有何独特之处呢?据徐松云介绍,主要在于制动力的输入和输出方式更加灵活、多元。
“在传统的制动系统中,当驾驶员施力给刹车踏板后,会通过一个助力器把力放大,让车辆摩擦制动,简言之就是驾驶员踩多重就可以产生多少摩擦制动力,这是线性相关的。”徐松云表示,“但是在智能制动系统中,驾驶员的制动力其实是施加在一个模拟器上,这是一个感知系统,然后相关的信号会被传递给电控单元,由电控单元根据车辆及路面的情况,决定制动力的大小,此时踏板力与液压制动力不是线性相关。”
这意味着在擎度科技的智能制动系统中,踩刹车踏板只是其中一种制动力输入方式,实际的制动摩擦力大小是由电控单元来决定的,相当于是一种多输入、多输出的制动系统,如此一来可以实现更节能、智能、舒适地制动。
比如在进行能量回收时,目前一种常见的方式是非解耦式解决方案,基于这种方案,当驾驶员松开油门踏板,系统就可以进行能量回收,车辆会自动减速。但能量回收是波动性、不稳定的。在实际驾驶过程中,车辆常常会碰到各种各样的工况,比如电池充满、不同车速、稳定控制介入、或天气太冷或太热等,都会影响其能量回收。这在实际应用过程中存在诸多隐患,并且影响驾驶舒适性。
而擎度科技的解决方案很好地实现了制动踏板和液压机构解耦,当驾驶员松开油门时,车辆并不会大幅减速,只有踩了制动踏板,才有能量回收,安全性更高。具体来看,这种制动系统获取驾驶员需求后,制动需求是由控制器计算后进行分配,决定是以摩擦进行制动还是以能量回收进行制动,这样就可以保证时刻将能量回收作为主要制动力提供者,液压作为制动力补充者,从而提高电机制动的占比,进而提升能量回收效率。
“简言之,就是当能量回收能力比较小的时候,摩擦力就大一点,当能量回收能力比较大的时候,摩擦力就小一点,这样就可以始终跟着能量回收的较大能力走,将能量回收的能力先发挥到较大,然后将剩余的制动需求分配给摩擦制动力去实现,从而实现既节能又安全。”徐松云表示。在他看来这样的解耦式解决方案未来将是行业主流趋势。
不仅如此,在EBS中擎度科技还引入了失效备份。由于模拟器和电控单元之间并不是直接接触的,正常情况下是通过线控制动,但如果系统出现故障,系统会自动进入直连的模式,驾驶员依旧可以通过给刹车踏板施力,来实现制动,进一步保证系统的安全性和可靠性。
正是出于对擎度科技这种解耦式智能制动解决方案的认可,原本与擎度科技有着一定竞争关系的大陆集团也对其抛出了橄榄枝,两家公司于2020年11月达成战略合作,组成2-BOX方案,更好的服务汽车电动化与智能化。而此前大陆集团的智能制动解决方案以1-BOX为主,即将ESC与智能制动系统合二为一。通过和擎度的合作,大陆集团也成为了同时能够2-BOX和1-BOX的供应商,能够更快的推广市场,实现双赢。据悉,目前两家公司正在协同开发,年底将迎来第一个量产项目。