傲慢與偏見　詳解大陸集團EPB-Si制動系統(tǒng)

許暉

不論是ID.3還是ID.4采用大陸集團EPS-Si

估計大眾集團自己也沒有想到，2020年末發(fā)布的新車ID.4，成為網(wǎng)民口中“爆款”的原因并非來自于產(chǎn)品本身，反倒是其后輪所配備的，大陸集團所開發(fā)的EPB-Si電子駐車制動系統(tǒng)，這個本質(zhì)上就是鼓式制動的系統(tǒng)瞬間成為了焦點所在。網(wǎng)絡(luò)上一面倒的批評目標很明確，大眾ID.4作為一款25萬售價的車輛，竟然還搭配鼓式制動，這十分不厚道，簡直就是欺負中國消費者。實際上最早帶起這波風向的，正是部分先入為主，不夠嚴謹?shù)拿襟w。只不過他們可能沒想到，當這項全新鼓式制動技術(shù)逐步揭開面紗之后，大風刮回來反倒恰如其分地暴露了自己不學無術(shù)的“傲慢與偏見，”。

“盤”“鼓”之爭

在混合動力以及純電動汽車出來之前，大部分消費者所認識的車輛制動系統(tǒng)，也就是直接作用于車輪的制動零部件，無外乎鼓式制動以及盤式制動兩種。整套制動系統(tǒng)的工作原理并不復雜，正是念書時期物理課上所講的，將動能變?yōu)闊崮懿⑸l(fā)掉的轉(zhuǎn)換過程。這其中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，最終將車輛的運動能轉(zhuǎn)化為熱能。當然了，整套制動系統(tǒng)除了剎車盤/制動鼓以外，還涉及到一系列的聯(lián)動機制，譬如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等等。所以無論是盤式還是鼓式，其最終目標均是由每個車輪制動端的制動分泵驅(qū)動制動裝置進行摩擦減速工作。

1955年梅賽德斯·奔馳SLR，帶有可見的Alfin前制動鼓

這里我們需要留心一個關(guān)鍵問題，就是制動工作期間由動能轉(zhuǎn)換而來的熱量。這也是一直以來“盤”“鼓”之爭所考量的最大問題。鼓式制動因為結(jié)構(gòu)問題，實際上其散熱能力并不好，甚至可以說比較弱，當鼓式制動溫度達到一定程度后，會產(chǎn)生熱衰退效應(yīng)，其直接表現(xiàn)正是大家口中常說的的“剎不住、剎車發(fā)軟”這類大白話。這也很好解釋了為什么咱們經(jīng)常能在國道甚至高速公路休息區(qū)看到寫著“加水”的服務(wù)牌子。不要誤以為這是大卡車司機因為空調(diào)不好，開上一段時間容易口干舌燥需要不斷補水，其真實情況是為了那些使用鼓式制動的大型車輛，在長下坡甚至重載期間朝制動器灑水降溫而準備的，避免鼓式制動因為頻繁剎車，整體制動部件升溫進入熱衰退狀態(tài)造成剎車失靈。所以日后在山區(qū)路段看到前方有一臺行駛緩慢，白霧騰騰并且沿路不斷滴水的大卡車，千萬不要覺得它出什么問題了。說句題外話，現(xiàn)在液力緩速器、電渦流緩速器以及發(fā)動機緩速器等技術(shù)，正在逐步替代落后的淋水降溫方式保證大卡車制動安全。

相比之下，盤式制動器的出現(xiàn)恰好瞄準的就是制動部件的散熱問題，盡管鼓式制動在整個絕對制動能力、制動距離以及制動效率上，碾壓同等壓力的盤式制動器。可現(xiàn)如今的乘用車通常不會出現(xiàn)重載的情況，即便全車整備質(zhì)量滿載終歸也就那么點噸位。對于絕對制動效率上肯定沒有重卡的需求。開放式的結(jié)構(gòu)更完美解決了高速行駛之中，頻繁且緊急的制動所帶來的散熱問題。同時對于目前每臺車必裝的ABS系統(tǒng)而言，盤式制動也比鼓式制動要友好得多。關(guān)鍵一點在于，人家長得好看，在現(xiàn)在顏值就是正義，好看就是真理的消費市場上簡直完勝鼓式制動那種小而黑的二愣子模樣。所以漸漸地，鼓式制動代表著車輛型號老舊，盤式制動器代表著車輛更為豪華的理解，在大部分乘用車消費者之間流傳開來。平心而論，盤式制動的確比鼓式制動好看很多。

從紅色有效摩擦接觸面積可看出制動力強弱

摩擦產(chǎn)生過多熱量導致制動衰減甚至輪胎起火

拋開一切盤剎真心顏值爆表

剎車實際上就是通過摩擦將動能轉(zhuǎn)換為熱能

奧地利格洛克納山地一直是制動測試圣地

大陸集團E P B - S i 結(jié)構(gòu)并不復雜

今非昔比的鼓式制動

是否覺得鼓式制動如此不濟，卻仍被大眾ID.4選擇為后輪制動系統(tǒng)是一個奇怪的做法？那是因為大家肯定沒留意那句“在混合動力以及純電動汽車出來之前”的大前提條件。當這些車輛出現(xiàn)之后，鼓式制動似乎完成了脫胎換骨的蛻變。問題依然出在“熱量”這個問題之上。傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力車型的減速過程，除了直接撞停這種讓人無法接受的一次性制動方式以外，通常也就只能通過輪端摩擦制動完成。但是到了電動車型出現(xiàn)后，在盤式制動與鼓式制動之外，多出來一種電機制動方式。也就是每臺新能源汽車必不可少的制動能量回收系統(tǒng)。車輛在整個制動過程之中，并非如以往般直接踩踏制動踏板，而是先通過電機制動提供的逆向力矩有效實現(xiàn)車輛的減速，期間將原本因為物理摩擦制動所不得不散發(fā)至外部的熱能，合理轉(zhuǎn)化為電能并對電池進行充電。這樣一來車輛真正需要物理摩擦制動的機會，往往就是最后的那么一腳剎車以及停穩(wěn)之后的駐車階段而已。物理摩擦制動頻率的大幅降低，也代表產(chǎn)生的熱能大幅降低。

電動車制動減速過程由摩擦制動與電機制動共同完成

以實際數(shù)據(jù)來看可能更為直觀。大陸集團為了研發(fā)這套EPB-Si系統(tǒng)，早期曾特意做了兩組針對制動效能與熱量關(guān)系的對比測試。一組是在位于德國法蘭克福西北方的Taunus，在單圈全長85Km距離測試路段城市路況下行駛4圈，其測試關(guān)注點在對比內(nèi)燃機與電動車的實際摩擦制動次數(shù)。數(shù)據(jù)顯示電動車所需的摩擦制動壓力與次數(shù)統(tǒng)計遠遠低于內(nèi)燃機車型所需的摩擦制動壓力以及次數(shù)。另外一組測試則在位于奧地利最高峰大格洛克納，著名的山地長下坡路段進行，以研究電動車型在山地實驗期間制動部件的高熱負荷與性能。這條世界之內(nèi)絕無僅有的測試路段，估計所有車企以及零部件企業(yè)對于制動需求的部門都不會陌生。全路線長度15km，高低點海拔落差1500m，平均坡度為驚人的9.5%，整個測試持續(xù)時間長達40分鐘。可以說這種路況絕對是那些使用傳統(tǒng)鼓式制動工作的大車司機所最為討厭的。因為制動溫度所引發(fā)的熱衰退效應(yīng)，一直是縈繞他們心中的夢魘。實際測試數(shù)據(jù)也恰如其分地反映出問題所在。當測試車輛以最高限速進行駕駛并關(guān)閉能量回收之下，摩擦制動讓整套制動部件溫度高達721℃，就算采用常規(guī)勻速駕駛，在車輛關(guān)閉能量回收的情況下，熱量有所減少，也仍達到474℃;真正讓人難以置信的數(shù)據(jù)來自于在車輛處于常規(guī)行駛且開啟能量回收功能，全套制動部件的溫度度數(shù)居然僅有21℃。

不得不說，這兩組切實有效的有趣實驗，足以證明由于電機制動方式的存在，可以有效解決傳統(tǒng)內(nèi)燃機車型上所存在的熱衰退問題，同時也預示了其實不論是乘用車，還是卡客車等一直沿用鼓式制動的重載車輛，動能回收系統(tǒng)的介入極有可能讓行車更為安全與舒心。

鼓式制動的好處還沒說完

工作溫度的極大減低，為鼓式制動除掉了熱衰退這個病根。保障電動車型用車安全的同時，最大限度釋放了鼓式制動的其他優(yōu)點。如前文所提到的鼓式制動力碾壓盤式的優(yōu)勢。按照國際標準而言，制動蹄與剎車鼓接觸面不應(yīng)小于80%，并且隨著全新制動蹄的使用磨損，適當磨合之后的接觸貼合面積將會更大。相同壓力之下，接觸面積越大制動力越大，單此一點已經(jīng)完勝昂貴的多活塞卡鉗通風盤剎，更別提由于制動蹄會在制動過程之中的輕微位移，會讓制動蹄額外產(chǎn)生隨動方向的嵌入效應(yīng)，這種由力矩轉(zhuǎn)換所得到額外的制動力，也被稱為鼓式制動的“自剎車效應(yīng)”。另外根據(jù)法規(guī)要求，整車必須配備兩套獨立的駐車機構(gòu)，單套駐車機構(gòu)必須滿足8%坡度駐車要求，在這點上單個EPB-Si的駐車力矩輸出可達1700Nm，就算單輪失效情況下仍可實現(xiàn)3噸車型20%坡度駐坡，遠高于法規(guī)要求。

也許大家覺得乘用車制動力夠用就行，畢竟制動性能還涉及接觸地面的輪胎，上述鼓式制動優(yōu)點其實盤式制動也能很好實現(xiàn)。那么接下來的好處，則是盤式制動所完全不具備的。面對日趨嚴格的粉塵排放標準，開放式的盤式制動難以有效控制，因為摩擦所產(chǎn)生的粉塵，EPB-Si的半封閉結(jié)構(gòu)不但能夠有效阻止80%的制動粉塵向大氣中排放，還能更好地防止部件被腐蝕。

另外還要給大家科普盤式制動系統(tǒng)，在汽車工程中被稱為拖滯力矩這一對于對于電動車而言特別尷尬的問題。簡單來說就是即便盤式制動器不在制動工作之中，其剎車盤與剎車片依然會緊密結(jié)合，產(chǎn)生大約4Nm的制動力矩。數(shù)據(jù)表明，輪端拖滯力矩每降低1Nm，就能夠提升續(xù)航里程10-15km。WLTP測試結(jié)果顯示EPB-Si在各工況下拖滯力矩均小于0.5Nm，拖滯力矩的耗能問題，很有可能正是大眾ID.4轉(zhuǎn)投鼓式制動的重要原因。相信不論是車企還是用戶，在更好看的盤式制動，還是更長的續(xù)航里程這個選擇題上，都有著自己足夠的睿智。

結(jié)語：

汽車領(lǐng)域從來不缺對技術(shù)優(yōu)劣的爭論話題。作為理性的消費者，在關(guān)乎于自身“荷包君”以及更需重視的安全上，應(yīng)該放下傲慢與偏見，保持一份屬于自己的理智。大眾ID.4選擇在后輪上使用大陸集團EPB-Si電子駐車制動系統(tǒng)并非拍腦袋的做法。因為世界上從來都沒有最好的技術(shù)，只有針對領(lǐng)域之中最為合適的技術(shù)、性價比最高的技術(shù)。