更小更快與更穩　采埃孚IBC集成制動控制系統

許暉

如果僅僅為了保證一臺車可以在陸地上運動起來，那么車企為之所設計的許多配置似乎都可有可無，沒有窗、沒有門、沒有車殼、沒有空調、沒有音響、沒有大燈甚至于沒有輪胎也還能用履帶來替代。唯獨制動系統，從汽車出現的一刻開始隨之伴生，成為一個不可或缺的必選項。車輛的制動系統作用在于讓行駛之中的汽車減速甚至停車、讓下坡之中的車速保持穩定，還需要令停駛的汽車保持靜止不動。

#傳統制動系統的原理

消費者腦海之中對于車輛制動系統，通常會聯想到隱匿于輪轂背后的制動盤以及制動卡鉗。實際上這只是整套汽車制動系統之中的一小部分，歸屬于制動器最終執行范疇。目前典型的制動系統分為盤式制動和鼓式制動兩種方式，四輪鼓式制動通常出現在型號較老或者質量較小的車輛上;也有部分車企從成本以及產品所需制動效果考慮，選擇前部盤式制動外加后部鼓式制動的混合制動方式。隨著車輛運動性能提高需要更為有效的制動效果，外加制動系統成本下降，目前市售乘用車多采用四輪盤式制動方式。與制動系統相關的其他系統還包括了駐車制動器，電動制動助力器和防抱死系統等等。

制動系統的工作原理可簡單視為動能到熱能的轉換過程。當使用者踩踏制動踏板時，通過真空助力器將踩踏力度放大，推動制動總泵中的柱塞，將液壓油（制動液） 從一系列管道推向每個車輪上的制動分泵。無論是盤式還是鼓式，其最終均是由每個車輪制動端的制動分泵，驅動卡鉗或是制動鼓之中活塞所接觸的制動襯塊（摩擦片/制動蹄），咬合連接車輪的制動盤（推出制動蹄）。隨著制動襯塊（摩擦片/制動蹄） 逐步增加的摩擦力，最終將車輛向前運動轉化為熱量。這些熱量也會導致制動襯塊的不斷磨損，當制動襯塊磨損達到一定程度需要及時更換以保證行車安全。部分車企為了讓使用者更為直觀了解磨損程度，更在其中制動襯塊之中加入金屬絲，通過報警提示更換。

1.鼓式制動執行端結構圖2.傳統帶真空助力鼓式制動原理圖3.盤式制動系統執行端

4.傳統帶真空助力盤式制動原理圖

1.ZF IB C體積十分小巧

#制動系統發展的窘境

汽車出現的上百年之中，伴生而來的制動系統發展從未停歇。車速的提高與車重的增加，令制動系統的可靠性以及安全性日趨嚴格起來。原有制動系統單靠使用者施力制動的方式已難以達到必要的安全行駛，為此出現了真空助力器。點燃式汽油機進氣歧管可提供穩定的真空源，但柴油機等壓燃式內燃機則需要面對真空度不足的窘境，隨之又發展出了真空泵和一系列協助工作的傳感器。當然為了進一步提升安全性，制動系統往往還采用液壓雙回路的設計方式以防萬一。再后來，行駛姿態穩定成為安全考量，以制動壓力傳感器協同ECU工作，防止車輛制動期間的滑移，成就了如ABS防抱死制動系統、ESC電子車身穩定等系統。

制動與穩定技術的發展，間接反映出參與制動系統的零部件會越來越多，體積與重量只增不減。值得一提的是，真空助力制動系統在當前以及未來相當長一段時間所發揮的作用不容否認，然而該系統其實也存在有發展的尷尬。部分車型所配置的真空泵，不但帶有惱人的噪音令NVH不佳，損耗發動機功率同時導致燃油經濟性下降。對于日漸增多的新能源汽車，更需用電力來解決無內燃機真空源的問題，其續航里程備受挑戰。制動系統似乎與如今節能減排輕量化的要求格格不入，亟需一種革命性的產品解決以上問題。

2.ZF IB C測試車

3.傳統制動系統受眾多部件以及傳感器和線束掣肘

1. 真空助力器尺寸并不小 2. ZFEBC460 Premium

3.不同制動控制產品的自動緊急制動的能力差異和系統響應對比

4.凱迪拉克CT6也實車搭載ZF IBC系統

#從ESC到IBC

電子穩定控制系統ESC作為ABS防抱死制動系統和TCS牽引力控制系統的進一步擴展，大家一定不會陌生。這種應用高級傳感技術判斷駕駛者行駛意圖的系統，在車輛開始失去穩定姿態時，啟動干預措施，對一個或多個車輪實施制動力，減少發動機扭矩的干預，將車輛引導回正確路線，其對防止事故或降低事故嚴重程度有明顯的輔助功效。隨著坡道緩降、自動駐車、胎壓監測等功能的加入，高度集成化的ESC 成為發展趨勢之一。

早在2016年，采埃孚所推出的6活塞泵電子穩定控制系統（EBC 460），不但可以在短時間內建立大量制動功能，還充當起軟件集成中樞，以容納控制如自動駕駛、安全、底盤和傳動功能的算法。能夠支持多種功能的應用，包括自動緊急剎車系統、自適應巡航系統等。同時支持新能源車型的部分需求，如制動能量回收等。隨后配備在寶馬7系和奔馳E級量產車型上。

如果說EBC 460 Premium使系統制動性能得以有效提升，那么采埃孚集成化制動控制系統IBC的出現，則可被視為制動控制系統的全新變革，IBC系統對于現有制動系統的優化提出了不少顛覆性的改變。高度集成令它融合了傳統的助力器以及ESC等多個系統。對于車輛性能表現明顯具有提升。變化最為顯著莫過于通過集成于系統內部，由無刷電機驅動的電動液壓制動控制單元，雙向建壓的活塞能在150ms以內積聚足夠的制動壓力為車輛實現高達1g的減速度，縮短的制動距離十分可觀。而原來制動系統所需的，包括真空助力器、真空泵以及相關的電纜、傳感器、開關和控制器等零部件均悉數消失。IBC的體積大小與原本單個真空助力器幾乎沒有區別，節省空間之余還減輕了重量，從此無需掣肘于尷尬的真空源，更可兼容所有動力系統， 支持最大程度的能量回收。

1.車輛運動控制測試車輛

行駛安全永遠都是主機廠以及零部件供應商的核心訴求，為此IBC的高度集成之中涵蓋符合最為嚴格車輛制動法律法規的機械制動備份系統。正常情況下系統將會采用電控方式為車輛提供最優性能，倘若意外掉電，機械備份將完全滿足安全需求，無需擔心制動失靈。考慮到使用者對于制動系統結構性變化的適應，采埃孚IBC針對不同制動踏板感要求也做了相對的優化。在為主機廠進行產品匹配的時候，可應產品參數以及使用要求，為其提供不同算法的模擬踏板調校。利用制動踏板的位移傳感器偵測踏板行程來了解駕駛員剎車需求，計算并提供制動壓力，讓制動“腳感”始終如設計所需，在進行制動能量回收的進入與退出時，踏板也感受不到任何差異。

2.集成式線控制動系統可更好融入自動駕駛技術之中

#IBC系統的深遠意義

采埃孚是一家十分有遠見的技術型零部件供應商。作為世界500強企業，幾乎所有全球知名汽車企業都采用了采埃孚提供的傳動、轉向、底盤系統等汽車零配件。2015年采埃孚斥資135億美元成功收購以轉向與制動聞名世界的美國天合汽車集團，成為近10年汽車零部件行業規模最大的并購案例。而本文的IBC系統方案正是來自于并購之后的采埃孚天合。其實自從2018年第一代系統正式量產后，采埃孚的IBC已與全球超過8家廠商的多款車型開展合作，并與通用旗下品牌率先于北美市場落地。這其中2019款的Chevrolet Silverado和Cadillac CT6均已實車搭載。隨后的多代產品也在同步開發之中。

明面上來看，采埃孚的IBC系統優勢在于高度集成化所減少的體積與重量，并兼容各種動力系統。但我們更應注意到其背后，針對采埃孚近年來一直所布局的自動駕駛領域，IBC系統具有更為深遠的意義。高度集成化不但代表上文所說的制動系統與ESC穩定系統，也代表著支持所有駕駛輔助功能，如ACC自適應巡航、AEB自動緊急制動，甚至為滿足日后自動駕駛不同等級，可提供適配多種解決方案。事實上采埃孚也已經這么做了。2017年采埃孚全球媒體發布會上正式發布的“Vision Zero Vehicle（零愿景車）”就已經出現了IBC系統的身影。而2019年的全球媒體技術日上，采埃孚更將IBC系統作為四個主要執行控制系統之一，與SMOTION“全自動減振系統”、“AKC主動式后輪轉向系統”;“線控轉向系統”整合成為具備控制功能底盤的車輛運動控制模塊。

3.北美地區雪佛蘭Silverado上已率先搭載ZF IBC系統?

4.集成式線控制動系統有助于保持車輛行駛姿態

結語：

制動系統的重要性無需多言，除了在車輛安全中扮演關鍵角色，還將成為自動駕駛所需先進技術的重要組成部分。自動駕駛在經過一系列技術的發展變革之后，終將逐漸成為日常生活中的現實。駕駛員輔助系統技術這是朝這一方向邁進的初步嘗試。正如采埃孚去年所提出的“衡以行道（MobilityLif eBalance）”這一對企業目標逐步細化展望。采埃孚IBC 終將在“更環保、更安全、更自動化”的出行需求之中體現出自身的價值。