解放手腳 電子手剎和自動駐車原理解析
高科技的不斷融入總是讓人逐漸變懶,時至今日,駕校教練口中的“踩剎車、踩離合、摘擋、拉手剎”和“踩離合、掛檔、踩油門、落手剎……”等一系列起停動作在目前可以簡化為:踩剎車,和踩油門。負責簡化操作之一的部件便是自動變速器,另外一套智能的剎車控制系統(tǒng)即是本篇的主題——電子手剎(EPB)和自動駐車系統(tǒng)(AUTO HOLD)。
電子手剎學名為電控機械式駐車制動器(為簡化文字,下文繼續(xù)沿用電子手剎的名稱)。這個名稱顯得很高科技,但一個上提(腳踩)手剎的動作能有多么復雜?確實,常規(guī)手剎基本就是用一個杠桿拽一根剎車拉線,來牽動后輪剎車,而電子手剎基本上就是用按鈕代替手剎桿,用電機來完成拉起放下的動作并不十分復雜,但如果僅僅是這樣,未免有些對不起“電子”二字。
有些電子手剎就是用一個開關控制一個電機帶動卷線器,或者為下圖的裝置,電機驅(qū)動螺桿,使滑塊移動,帶動拉線,控制后輪的剎車系統(tǒng)。這種方式和傳統(tǒng)手剎差異不大,對原平臺車型是碟剎還是附加的駐車鼓剎并不在意,布局改動也不大。
ADVICS制造的電子手剎元件,主要用于雷克薩斯車型上
而另一種行駛的電子手剎則復雜了一些,是通過裝置與剎車殼體上的電機,來壓緊剎車片完成操作的,其中異類之處就在于中間的偏心齒盤。使用這種齒輪減速比非常之大,隨后驅(qū)動中央的螺旋推桿對剎車片施壓,動作完成。與車床上的夾具的原理非常類似。這種形式需要有電子線路來介入后輪的剎車系統(tǒng),相對復雜一些。
與卡鉗一體式的電子手剎,天合出品。寶馬、大眾等品牌在用
以大眾電子手剎模塊為例,以電機驅(qū)動齒輪通過齒形皮帶帶動一個大齒輪,減速比為3:1,大齒輪驅(qū)動斜盤齒輪(紅)再帶動從動齒輪(綠),減速比為50:1,再通過螺桿將力矩轉(zhuǎn)向,推動卡鉗,實現(xiàn)對剎車盤的制動。
不過手剎的控制既然用按鈕來代替拉桿,自然又有一些先進的元素在其中,其附加的屬性如下:
動態(tài)起動輔助功能:如果每次需要解除手剎制動時都要按一下按鈕,那這個功能也未免有些雞肋了,電子手剎還是比較智能的。當車輛從靜止起步,車輪扭矩達到一定程度時,電子手剎自動釋放,將操作簡化。
動態(tài)緊急制動功能:如果在行車過程中發(fā)生極端情況,操作電子手剎按鍵,可以對車輛進行制動,這個情況有些復雜。首先我們要分析一下這個極端情況,假如駕駛員無法控制剎車(剎車踏板故障、新手沒有剎車意識、駕駛員睡著了等情況),通過拉起手剎按鍵,車輛會緊急制動,注意:此時車輛的剎車并非機械的駐車手剎,高速情況下,緊急制動是通過ESP控制單元以略小于全力剎車的力道對全部四個車輪進行液壓制動,而當車輛接近靜止狀態(tài)時,才能直接用電子手剎來降速或駐車。例如大眾的電子手剎在7km/h以上的速度是就是如此,而只有當速度在7km/h以下時,才是直接施以駐車手剎制動。即便是車輛意外熄火(電路仍然接通),該功能依然有效,當然,剎車管線和電路不能被破壞。而根據(jù)這種情況,我們還可以得出一個結論:想通過拉手剎玩兒花樣的朋友注意了,電子手剎是無法做出甩尾這個動作的。
AUTO HOLD 功能:電子手剎是與AUTO HOLD是聯(lián)動的,AUTO HOLD的部分情況會有電子手剎介入。
問題來了,帶有AUTO HOLD車型的車輛駐車制動時,使用的是電子手剎嗎?
答:否。駐車制動使用的是另外一套裝備。首先,AUTO HOLD依賴的是智能剎車系統(tǒng),一定要有ESP這類剎車控制系統(tǒng)的車輛才能實現(xiàn)AUTO HOLD功能。下頁我們著重介紹一下AUTO HOLD自動駐車系統(tǒng)。
絕對有必要將電子手剎與自動駐車系統(tǒng)區(qū)分開來,因為自動駐車功能的實現(xiàn)往往并不是使用電子手剎來完成的,雖然它們看起來和我們的以往的想法和操作很接近。
我們在上下坡或者紅綠燈前停車時,會使用手剎來駐車,而此時如果使用電子手剎在這個狀態(tài)下會顯得有點窘迫。電子手剎響應速度比較慢。我們用手來拉放手剎的時間大概不超過0.3秒,而且人控比電控更靈活一些,而啟動電子手剎需要有一個踩剎車的前提動作,和按鍵的響應時間(避免誤操作),而且電機運行的時間也偏長,約0.5秒。即便是踩油門時,電子手剎自動解除,這個動作也未免有些突兀,所以AUTO HOLD的功能是另外一種工況。
在前文講電子手剎的“動態(tài)緊急制動功能”時透露了一絲跡象,那就是剎車管理系統(tǒng)通過ESP的擴展功能來實現(xiàn)的對四輪剎車的控制。AUTO HOLD正是運用了這個控制來實現(xiàn)自動駐車。
AUTO HOLD是ESP的一種擴展功能,由ESP部件控制
當車輛臨時停駐,并且很短一段時間之后需要重新起動,這種情況的駐車就交由ESP控制的剎車來完成,電腦會通過一系列傳感器來測量車身的水平度和車輪的扭矩,對車輛溜動趨勢做一個判定,并對車輪實施一個適當?shù)膭x車力度,使車輛靜止。這個剎車力度剛好可以阻止車輛移動,并不會太大,以便再次踩油門前行時,不會有太嚴重的前竄動作。而在臨時駐車超過一定時限后,剎車系統(tǒng)會轉(zhuǎn)為后輪機械駐車(打開電子手剎),來代替之前的四輪液壓制動。當車輛欲將前行時,電子系統(tǒng)會檢測油門的踩踏力度,以及手動擋車型的離合器踏板的行程,來判定剎車是否解除。
當然,各大廠商對執(zhí)行這個功能的操作方法不盡相同,大眾車系在打開AUTO HOLD功能之后,在完全停車1秒之后便“凍結”ABS分泵的制動壓力,完成駐車;而奔馳車型在開啟AUTO HOLD功能之后,需要駐車時,要在停穩(wěn)之后再深踩剎車一次,才能實現(xiàn)駐車。
那么有了這個功能,便可以避免使用手剎或電子手剎而簡化操作,自動擋車型也不用頻繁的D到N、D到P來回切換了。簡化了操作,贏得便利的同時,也減少了“溜車”帶來的意外發(fā)生。不過,為了環(huán)保和減少傳動系統(tǒng)磨損,自動擋車型短時停車還是適時掛入N檔更好。
另外,有些車型雖然沒有自動駐車功能,但是擁有坡道輔助(HAC、HHC等,各廠商命名不同)功能,在放開剎車后會繼續(xù)保持剎車2秒,讓用戶從容面對從松開剎車到起步前行這個空擋期間。實際上這個功能與自動駐車(AUTO HOLD)功能在制動原理與邏輯控制上是大體相同的。
PS:我們?yōu)槭裁葱枰v車制動?
通常在上下坡停車時,如果想停車一定要拉手剎,否則就會溜車,即便是自動擋車型,在掛入P擋之前,也要先拉手剎,減輕變速箱的負擔。另外,即使是看似平路的情況,也難免有些難以察覺的細小坡度,或者是空綠燈的路口,由于眾多車輛剎車造成的偏軟的柏油路面凹陷,也會造成車輛溜動。為了避免溜車帶來的刮蹭碰撞,駐車制動是很有必要的。
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