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为什么说:电动车的制动系统工作起来像“全职保姆”?

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随着电动车逐渐进入了我们的日常生活,很多人都对它的驾乘感受有了深入了解。相较于汽油车,电动车在制动/刹车时(能量回收功能)有着明显不一样的感受,于是不少网友提出:电动车不踩油门就是刹车,那么这个说法正确吗?

针对这个问题,EVLAB邀请到了擅长驾驶性评价和动力系统标定的工程师Notsofat先生来为大家讲讲:1)电动车刹车系统与普通汽车的区别所在;2)“不踩油门就是刹车”的说法是否正确?

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有两大块主要的区别,直接上干货:基本刹车系统的区别电动车利用电机制动产生的刹车力(制动能量回收)分开来表,先从基本的刹车系统说起吧。

我少啰嗦几句:
刹车系统的原理:以盘式制动为例,踩下制动踏板之后,通过助力,制动钳压紧制动盘(此处忽然想起来肉夹馍- -),利用摩擦把动能转化成热能消耗掉

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助力非常关键!

上面说的是通用原理,不管是电动车还是传统车都一样(电动车通常叫新能源车,所以对应的,把楼主的“普通汽车”后面简称传统汽车)。那么,电动汽车(EV)和传统汽车的区别在哪?主要就是助力形式。

传统汽车怎么助力?
简单说,传统汽车利用发动机运行时,真空泵产生的真空+进气歧管的真空来助力,帮助驾驶员加力,真空助力推动制动管路里面的制动液。最终让制动钳夹紧制动盘来制动。

优点
1.只要发动机一直转,带动真空泵运转,就能有源源不断的真空。
2.结构相对简单,而且比较可靠,调教好之后输出的真空助力很稳定。

缺点
1.发动机不转就没有真空——不启动发动机你踩踩刹车试试,好硬好硬。
2.连续多次踩刹车之后,刹车越来越重,因为真空很快用掉了,又来不及马上补充。比如极端情况,跟车的时候走走停停,连续踩刹车,这时候再需要紧急制动就有点费劲了,需要更用力踩刹车。
3.因为助力直接受制于真空度,所以无法实现精确控制。

EV怎么助力?
EV大多采用电子助力(当然,传统汽车也有电子助力,只不过EV更普遍)

什么是电子助力?就是电动助力的电子控制单元(简写ECU)事先标定好,会根据驾驶员踩刹车踏板的行程,计算出所需要的制动力或者说管路压力,然后利用内部的电机给管路施加压力,最终制动钳夹制动盘来制动。也有装电子真空泵的,还用传统的助力器,但不是主流。

优点
1.不需要发动机产生真空(这里略微做一点扩展,把混和动力汽车HEV也拉进来讨论),所以不受发动机启动限制;
2.助力可以按需调整,不会因为频繁刹车而衰减,在ECU里面对助力电机进行调节即可,而且影响刹车主管感受的“踏板感”理论上可以任意调;
3.电机的响应比真空助力更快;
4.节省空间,不需要真空泵啥的;
5.亮点来了,可以实现驾驶辅助中的自动刹车/辅助刹车。

比如沃尔沃,这家注重安全的公司会在某些紧急以及不那么紧急的情况下,即使驾驶员踩制动踏板刹车,也主动给制动系统加戏,你会觉得有人在帮你刹车,但是说老实话,刹得并不好,刹车力来的太突然而且不够平滑,有点神经质。而且踏板感也不好,你会觉得踏板忽然变得很虚。

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好的主动刹车应该是紧急情况猛刹,驾驶员已经踩刹车且车速得到有效控制的情况下不要过多干预,干预要考虑舒适性,介入要平滑。批评一下XC60这一点做的并不好。

缺点
1.贵;
2.系统更复杂,开发、诊断、维护都复杂点儿

制动能量回收1.0
(为啥叫1.0,当然是因为后面还有2.0)

原理
EV及HEV因为有较大功率的电动机,可以在滑行及刹车时,利用电机的反向力矩,产生反拖力/制动力,电机发电给电池充电,相对于传统汽车把动能转化成热能消耗点,EV和HEV把这部分能量进行了部分回收,转化成化学能储存。

涉及的硬件:
控制器(主要有整车控制器,电池管理模块,电机控制单元,HEV还有发动机和变速箱控制单元,以及ESP模块等),执行器(发动机,变速箱,电池,电机,ESP等),传感器(各种电压,电流,温度传感器等等)

实现的方式:
控制器里可以根据驾驶员的驾驶工况(当前车速;电池状态SOC、温度;驾驶员操作如踩加速、滑行、踩刹车等),以及能量转化效率,来决定:
  • 要不要进行电机制动/能量回收,
  • 制动力大小/能量回收强弱,
  • 结合自适应巡航功能、前车距离之后怎么调整制动力,
  • 与刹车系统的配合,什么时候停止制动。

一句话,对于EV,要既要照顾驾驶员爽不爽,也要考虑电池的感受,再来决定制动能量回收怎么弄;对于HEV,还要考虑发动机的油耗,电机与发动机的匹配,以及扭矩协调问题,想想就头疼。

而关于“不踩油门就是刹车“的说法是否正确?答案是部分对。
按照能量回收的思路,市场上简单粗暴地分为两个流派:

  • 以宝马i3为代表的单一踏板流,即虽然有刹车踏板,但是只要你松开加速踏板,i3就尽可能去进行电机制动,就像踩下了踏板一样,制动强度达到基本不用踩刹车,而且能实现车辆完全停下来。说实话,我很不喜欢,并不是我太保守非要按照传统内燃机车那一套,而是单一踏板的方式有点反人类,如果想维持车速就要一直把脚压在加速踏板上,好累的哇?

  • 稍微松开,车辆就像踩了刹车。你可以想象在城市拥堵中要小心翼翼压着加速踏板,根本没有丢开自由滑行喘口气的间隙。即使调到轻度能量回收模式,制动感依然很强,其它车企无出其右。有人说特斯拉也是,我不同意!特斯拉的驾驶模式跟能量回收模式的匹配做的比较好,风格比较统一。

  • 特斯拉、腾势、奔驰、比亚迪、上汽等,虽然有丢加速踏板的电机制动能量回收,但并不执著于单一踏板。通过调节能量回收的强度,可以实现相对强和相对弱的电机制动。这些车除非调到最强,否则不踩加速踏板也不等于刹车。当然,很多车也可以完全关闭电机制动,我电多,管得着么?

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制动能量回收2.0
  • 在制动能量回收的逻辑上,不仅仅考虑当前行驶工况(驾驶模式、车速、踩踏板操作)、前车距离、巡航,综合考虑了道路情况、整个行驶路线,可以实现更智能更高效的能量管理和能量转换。

  • 这个功能的实现,需要导航和地图信息,需要摄像头辅助。比如前方上坡、下坡、弯路、山路、限速标志、路况等。整车控制器得到这些信息之后,根据不同的控制策略,规划行驶过程中的制动分配。如果前方更低限速或者需要减速转弯,可以提前进行制动能量回收,驾驶员少用刹车;如果前方更高限速,尽可能不进行制动能量回收,尽量避免马上又消耗电能加速。

  • 听起来很玄乎的技能,保时捷在Mission E上“biu”一下,放出无人机侦察前方路况并实时反馈给车内控制器的神技,也是一样的思路(当然也有驾驶安全等方面作用)。买车还送无人机,好超值!

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微信图片_20190114144358.jpg

此处应有无人机飞出的gif,
如果没有,请自行脑补

  • 奔驰的新技术会在仪表盘上有提醒驾驶员提前松开加速踏板的提示,同样是基于能量转换效率的考虑。

  • 对于“下坡溜车怎么办?”这个各位不用担心,即使是单一踏板流的宝马i3,也有制动踏板。下坡时电机制动力更大,辅助刹车,不用担心溜车问题。


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