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| 本文作者： 周彥武 | 2017-11-05 20:30 |
雷鋒網(wǎng)按：本文為雷鋒網(wǎng)獨(dú)家專欄，作者系佐思產(chǎn)研研究總監(jiān)周彥武，雷鋒網(wǎng)經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
現(xiàn)在的無人車大多是用量產(chǎn)車改裝的，但選什么樣的量產(chǎn)車改裝可是有學(xué)問。國外的大多選混動(dòng)，國內(nèi)的大多選燃油車，這是為什么？
我們來看Waymo，也就是谷歌最早用豐田的普銳斯，然后換雷克薩斯的RX450h，最后是克萊斯勒的混動(dòng)版大捷龍。蘋果也是選擇了雷克薩斯的RX450h。英偉達(dá)的BB8、百度的Apollo樣車、瑞薩、Udacity、Voyage、Pony.ai、景馳、PlusAI、Roadstar.ai都選擇了混動(dòng)版林肯MKZ，也就是混動(dòng)版福特蒙迪歐。
這是一個(gè)很有趣的問題。原因很簡單，混動(dòng)車使用制動(dòng)系統(tǒng)是EHB，也就是電子液壓制動(dòng)，而燃油車除了阿爾法羅密歐的Giulia外都是使用ESP做線控制動(dòng)。這兩者貌似功能差不多，實(shí)際相差很大。
首先我們來簡單了解一下汽車制動(dòng)系統(tǒng)。
制動(dòng)系統(tǒng)的基本原理是踩下剎車踏板，儲(chǔ)液壺的剎車油進(jìn)入剎車總泵（主缸），主缸活塞向剎車油施加壓力，根據(jù)帕斯卡原理不可壓縮靜止流體中任一點(diǎn)受外力產(chǎn)生壓力增值后，此壓力增值瞬時(shí)間傳至靜止流體各點(diǎn)。
根據(jù)帕斯卡定律，在水力系統(tǒng)中的一個(gè)活塞上施加一定的壓強(qiáng)，必將在另一個(gè)活塞上產(chǎn)生相同的壓強(qiáng)增量。如果第二個(gè)活塞的面積是第一個(gè)活塞的面積的10倍，那么作用于第二個(gè)活塞上的力將增大至第一個(gè)活塞的10倍，而兩個(gè)活塞上的壓強(qiáng)相等。
第一個(gè)活塞就是主缸活塞，第二個(gè)就是輪缸活塞，輪缸活塞的直徑反而比主缸活塞直徑要大。剎車油將壓力通過管路傳遞到每個(gè)車輪的輪缸上，輪缸中的剎車油推動(dòng)剎車卡鉗的活塞向剎車盤運(yùn)動(dòng)，活塞驅(qū)動(dòng)剎車卡鉗夾緊剎車盤從而產(chǎn)生巨大摩擦力令車輛減速。一般來說自重5噸以下的車都是采用液壓制動(dòng)，5噸以上的采用氣壓制動(dòng)。
ESP與ABS非常接近，與ABS最大的不同在于ESP可以在沒有踩剎車踏板的情況下向輪缸輸出制動(dòng)壓力，ABS只能在踩下剎車踏板后從主缸向輪缸輸出壓力。壓力生成器就是電機(jī)和柱塞泵， 與ABS比多了4個(gè)柱塞泵，4個(gè)電磁閥，也就是VLV和USV。 
博世第九代ESP增加了兩個(gè)特殊功能，一個(gè)是ACC，自適應(yīng)巡航，ESP可以部分控制電子節(jié)氣門。
另一個(gè)是AEB，ESP可以部分控制制動(dòng)系統(tǒng)。有些認(rèn)為ESP既可以控制油門又可以控制制動(dòng)，是個(gè)很好的線控系統(tǒng)，非也。
通常ESP制動(dòng)力度最大大約為0.5-0.8g，標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)力度在1G，0.5g遠(yuǎn)不夠用。
再次，在設(shè)計(jì)之初，ESP控制制動(dòng)系統(tǒng)只是在少數(shù)緊急情況下使用，可能1年用不了2次，一般泵的容量只有3毫升，每一次使用，柱塞泵都要承受高溫高壓，頻繁使用，會(huì)導(dǎo)致柱塞泵發(fā)熱嚴(yán)重，精密度下滑，導(dǎo)致ESP壽命急劇下滑，常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)1小時(shí)就可能使用數(shù)次，如果用ESP做常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)，可能1個(gè)月就報(bào)廢了。
最后即便是不計(jì)壽命問題，ESP的泵油功率有限，且缺乏真空助力，反應(yīng)速度較慢。最后如果ESP真的可以做常規(guī)制動(dòng)，那么博世也無需開發(fā)Ibooster，日立無需開發(fā)EACT，大陸無需開發(fā)MK C1，天合無需開發(fā)IBC。 
ESP（ESC）的全力制動(dòng)時(shí)間長達(dá)520-550毫秒左右，而濕式EHB是200毫秒左右，iBooster可以達(dá)到120毫秒左右。ESP只能用于Demo，而國內(nèi)大多也只是Demo，而國外是奔著量產(chǎn)去的，同時(shí)也有更高的安全性。
如何做到常規(guī)的線控制動(dòng)，這就是EHB。EHB可以分為兩種，一種是帶高壓蓄能器的，通常叫濕式。另一種是電機(jī)直接推動(dòng)主缸活塞的，通常叫干式。混動(dòng)型新能源車基本都是前者，后者的典型代表就是博世iBooster。 
我們先來看帶高壓蓄能器的EHB，EHB的構(gòu)成與ESP基本相同，只不過低壓蓄能器換成了高壓蓄能器。高壓蓄能器可以一次建壓，多次使用，而ESP的低壓蓄能器，一次建壓，只能使用一次。
上圖為豐田EBC的高壓蓄能器，有點(diǎn)類似一個(gè)氣壓彈簧。高壓蓄能器制造工藝是個(gè)難點(diǎn)，博世最初是用儲(chǔ)能球，實(shí)踐證明，氮?dú)獾母邏盒钅芷鞑攀亲詈线m的。
豐田第一個(gè)將EHB系統(tǒng)應(yīng)用于量產(chǎn)車上，這就是1997年年底推出的第一代普銳斯，豐田將其命名為EBC。隨后TRW也推出了EHB系統(tǒng)，TRW將其命名為SCB。今天福特的混動(dòng)車基本都是SCB。
上圖為SCB原理圖
EHB系統(tǒng)過于復(fù)雜，高壓蓄能器怕振動(dòng)，可靠性不高，體積也大，成本也高，壽命也受到質(zhì)疑，維修成本巨高，最要命的是響應(yīng)時(shí)間略長。
在2010年，日立推出了全球第一個(gè)干式EHB，也就是E-ACT，也是目前最先進(jìn)的EHB，用在日產(chǎn)第一代聆風(fēng)上，解決了大部分濕式EHB的弊病。E-ACT的研發(fā)周期長達(dá)7年，經(jīng)過了近5年的可靠性檢測。
直到2013年，博世才推出第一代iBooster，2016年推出第二代iBooster，第二代iBooster才達(dá)到了日立E-ACT的素質(zhì)，日本人在EHB領(lǐng)域整整領(lǐng)先德國一代。實(shí)際上日本在機(jī)械制造領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先德國，只是國人無法接受這個(gè)事實(shí)。
上圖為第一代iBooster內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，用渦輪蝸桿做兩級(jí)減速來增加直線運(yùn)動(dòng)力矩。
特斯拉全線使用了第一代iBooster，還有大眾全部的新能源車以及保時(shí)捷918都使用了第一代iBooster，通用卡迪拉克的CT6還有雪佛蘭的Bolt EV也使用了第一代iBooster。
這種設(shè)計(jì)據(jù)說可以將95%的再生制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，大大提高新能源車的續(xù)航里程。同時(shí)響應(yīng)時(shí)間也比帶高壓蓄能器的濕式EHB系統(tǒng)縮短75%。 
上圖為第二代iBooster，從二級(jí)蝸輪蝸桿改用一級(jí)滾珠絲杠減速，體積大幅度縮小，控制精度有所提高。
第二代iBooster有四個(gè)系列產(chǎn)品，助力大小從4.5kN到8kN之間，8kN可以用在9座小型客車上。目前第一代iBooster在波蘭生產(chǎn)，第二代在墨西哥生產(chǎn)。 2017年8月1日，博世在南京投資7.7億建設(shè)兩條iBooster生產(chǎn)線，年產(chǎn)能200萬套，預(yù)計(jì)2019年投產(chǎn)。
博世iBooster、日立的EACT、采埃孚的IBC、大陸的MK-C1是無人車的終極選擇。不過目前iBooster應(yīng)用最廣也最成熟，EACT是日本人的，非常保守，只在日產(chǎn)上有使用，日產(chǎn)又絕不可能開放底層制動(dòng)的通訊協(xié)議，MK-C1只有阿爾法羅密歐的朱麗葉使用，IBC要到2018年才有通用的量產(chǎn)車使用。
無論是燃油車還是電動(dòng)車，都逃不出博世的魔爪，特斯拉也是全線使用博世的產(chǎn)品。據(jù)說為了保密，iBooster的裝配不是在特斯拉工廠，而是在博世的工廠，特斯拉是將車送過去，裝配好了再拉回來，此外特斯拉的毫米波雷達(dá)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是博世的。
博世的底盤類產(chǎn)品就像三星的存儲(chǔ)器，你再不高興，也得用，也得討好博世。
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