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两种常见电子手刹技术解析 ---图文版

汽车工程师之家2020-07-30 10:02:52


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两种常见电子手刹技术解析

电子技术的日新月异使得汽车这种传统机械产品的电子化进程进一步加快。( 汽车工程师之家)这也是电传线控系统(Drive By Wire)近年来在汽车上迅速普及的原因。本文将要探讨的是电传线控系统的一个相当热门的应用——车辆的电子手刹。





● 什么是电子手刹?





电子手刹是电子式驻车制动器的简称。电子手刹和传统手刹相比,操作更为简单而且省力。电子手刹使用小巧的按钮取代了传统的手刹拉杆,让车内空间得到更好地利用。( 汽车工程师之家)电子手刹配合各种电控单元及机构,可以在适当的时候刹车和驻车。而由于电子手刹的执行机构只接受电信号指令,所以电子手刹在车辆防盗系统中也起到很重要的作用。
● 两种不同结构的电子手刹
电子手刹可分为钢索牵引式以及整合卡钳式两种。





钢索牵引式电子手刹的制动执行机构与传统手刹无异,同为制动蹄式,只是把手动的拉索改为电动形式。正是因为钢索牵引式电子手刹的加装成本低,因而更利于车型的设计变更。





整合卡钳式电子手刹需要专用的制动卡钳和相关的驻车制动执行机构,因而成本相对较高。但整合卡钳式电子手刹摒弃了钢索牵引式子手刹的钢索,采用了电线进行信号传递,因而更利于车辆组装及手刹系统简化。
● 拉索式电子手刹系统实拍图





上图是日产聆风的拉索式电子手刹系统实拍图。整个电子手刹系统与传统拉索式手刹差别不大,仅仅是把原来用于平衡左右侧驻车制动力的手刹拉索平衡器换成是电子手刹拉索控制模块而已。如图所示,电子手刹拉索的执行结构相当紧凑,易于在车上加装。
● 拉索式电子手刹的内部结构





上图是日产聆风的拉索式电子手刹执行机构内部结构图。从结构图中我们可以看到电机、减速齿轮组、离合器、螺纹轴、拉索平衡器以及紧急解锁拉索。
当驾驶员拉动位于换挡杆附近的电子手刹按钮时,( 汽车工程师之家)电子手刹控制模块接收到来自手刹按钮的信号。如当前车辆的行驶状态符合电脑中所预设的条件,控制模块则会向执行机构的电机施加12V电压让其转动。电机释放的扭矩通过减速机构及离合器传递到螺纹轴上,螺纹轴的转动带动螺母轴向移动从而通过拉索平衡器拉紧控制左右后轮驻车制动蹄的拉索,实现后轮制动功能。
● 拉索式电子手刹的工作逻辑





了解了拉索式电子手刹的结构后,我们再来了解一下其工作逻辑。我们下面以奔驰配置于09年以后车型的拉索式电子手刹为例进行说明。





车速小于3.5km/h的工作逻辑:驾驶员通过按压电子手刹开关发出实施手刹制动命令,手刹控制模块的电机开始转动拉紧后轮制动蹄拉索,后轮被制动了。车辆在驻车时,驾驶员可以通过踩油门让车辆自动释放手刹。
车速大于3.5km/h的工作逻辑:驾驶员按下并按住电子手刹开关会启动紧急制动功能。当行车制动器工作正常时,会通过ESP系统(电控车辆稳定行驶系统)控制行车制动器对四个车轮的进行制动。当行车制动器出现故障时,电子手刹控制单元评估来自4个车轮的轮速传感器信号,对后轮进行制动并防止后轮抱死;此时,点亮刹车灯的请求由电子手刹控制单元发出。(编辑点评:第一次了解到原来手刹也可以带ABS的,真牛!)
● 卡钳式电子手刹系统实拍图





上图是路虎极光的卡钳式电子手刹实拍图。整个电子手刹系统的执行部件均位于后轮制动卡钳上,信号通过电线传导,没有了传统的手刹拉索,系统变得更加简单。
● 卡钳式电子手刹的内部结构





上图是大众迈腾的卡钳式电子手刹驱动部件结构图。从结构图中我们可以看到电机、传动皮带、减速机构、心轴螺杆以及制动活塞。
当驾驶员拉动位于换挡杆附近的电子手刹按钮时,电子手刹控制模块接收到来自按钮的信号。如当前车辆的行驶状态符合电脑中所预设的条件,控制模块则会向执行机构的电机施加12V电压让其转动。电机释放的扭矩通过减速机构传递到心轴螺杆,心轴螺杆通过螺栓螺母机构推动制动活塞轴向运动实现对后轮的制动。
● 卡钳式电子手刹的工作逻辑





了解了卡钳式电子手刹的结构后,( 汽车工程师之家)我们再来了解一下其工作逻辑。我们下面以大众迈腾的卡钳式电子手刹为例进行说明。
车速小于7km/h的工作逻辑:驾驶员通过拉动电子手刹按钮使用手刹,位于后轮刹车钳上的手刹控制模块电机开始转动,对刹车盘施加制动力;同时传统的液压制动也介入工作,让制动响应更加敏捷。车辆在驻车时,驾驶员通过踩油门或者踩刹车(使制动力达到10bar)能实现自动释放手刹。
车速大于7km/h的工作逻辑:驾驶员拉动并拉住电子手刹开关会启动动态紧急制动功能。当行车制动器工作正常时,会通过ESP系统(电控车辆稳定行驶系统)控制行车制动器对四个车轮的进行制动。
● 电子手刹与传统手刹在使用上的区别:





电子手刹只在低速区起效,而作为紧急制动功能也只在传统液压制动系统出现故障时才会介入(并非所有的电子手刹系统都带有这种工作逻辑)。所以在一般情况下,电子手刹在高速行车时,只能进行传统液压制动操作而无法单独制动后轮完成车辆甩尾动作(我们常说的“漂移”动作)。





在正常情况下,电子手刹只能用于低速制动及作为驻车制动器。





如高速行驶时,液压制动系统突然失灵,驾驶员使用电子手刹进行紧急制动将有可能导致车辆甩尾甚至掉头,非常危险。出现上述情况时,建议还是降挡利用发动机制动降低车速后再尝试利用电子手刹制动车辆。
● 总结:
传统手刹的操作范围更广。在任何车速下,( 汽车工程师之家)只要你拉动传统手刹拉杆就能获得相应的后轮制动力。而由于传统手刹采用的是纯机械传动,因而后轮制动力的大小与驾驶员拉手刹的力度相关,且非常线性。
电子手刹的操作范围比传统手刹要窄,只能进行低速制动以及实现驻车制动功能。常见的电子手刹系统只有松和紧两种状态,无法精确并线性地控制后轮制动力。这就使得电子手刹难以在赛车、街道跑着等运动车型中普及。

对于电子手刹带有的紧急制动功能,编辑觉得这功能的性能及安全性好坏与厂商编写的电子手刹控制模块程序有关。像本文提到的奔驰电子手刹模块中带有的防止后轮打滑的控制逻辑则极大地提高了车辆在危险状态下的安全性。对于其他配置了电子手刹的车型,我们还是不建议大家在高速行驶时使用电子手刹进行紧急制动。在高速行车时发现车辆液压制动系统失灵时,应逐渐降挡利用发动机制动减低车速直至车速低于20km/h时再尝试使用电子手刹进行紧急制动。

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