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浅析制动冗余

浅析制动冗余

在汽车制动领域,冗余制动起着举足轻重的作用。它意味着在汽车的制动体系架构里,除了常规运行的主制动系统肩负起日常行车制动的重任外,还额外精心配备了备用制动系统或专门的制动装置。如此布局的核心目的,便是当主制动系统不幸遭遇失效状况,或是突发各类故障,致使其无法正常履行制动职能时,车辆依然能够凭借备用方案,稳稳地实现有效制动,从而切实保障行车安全。

冗余制动系统从最初的构思到最终落地实施,是一项需要全方位、综合性考量诸多关键因素的复杂工程。制动性能首当其冲,备用制动系统必须在关键时刻输出强劲且稳定的制动力,确保车辆制动过程的高效与精准;可靠性如同基石,无论是备用系统的硬件组成,还是软件算法,乃至机械结构,都要经得住长时间、高强度的运行考验,尽可能降低故障发生概率;安全性更是红线,绝不容许因备用系统自身的设计瑕疵或运行异常引发二次危害;成本因素亦不可忽视,需在保障性能、可靠与安全的前提下,追求经济成本的最优解,避免造成过高的车辆制造成本或后续维护成本。

聚焦到我国的 GB 12676 标准,其中针对冗余制动系统有着明确且细致的要求。当主制动系统突发失效的危急时刻,备用制动系统必须迅速响应,要能在极为严苛的限定时间内,调动全部潜能,为车辆提供充足的制动力,使得车辆能够在规定的安全距离内平稳停下,避免因制动不及时引发追尾、碰撞等严重事故。与此同时,备用制动系统的操作便捷性与维护简易性也是关键考量,它要便于驾驶员在紧急情况下轻松上手,也要利于专业维修人员日常巡检、保养以及故障修复,以此确保在实际的道路行驶场景中,备用制动系统随时待命,真正发挥出其应有的可靠性与有效性。

回溯汽车发展历程,从传统燃油汽车时代起,制动系统就因其关乎生命安危的极端重要性,在设计环节就被赋予了备份考量。随着科技浪潮汹涌澎湃,新能源汽车与智能汽车应运而生,这给制动系统带来了前所未有的挑战与变革。相较于传统汽车,新能源汽车的动力源革新、能量回收需求,智能汽车的自动驾驶辅助功能、复杂路况智能决策等特性,都使得制动系统变得愈发错综复杂。一方面,制动性能的要求如同芝麻开花节节高,不仅要有更短的制动距离、更强的制动稳定性,还需适配新能源汽车的能量回收逻辑;另一方面,制动备份系统也必须紧跟时代步伐,持续提升自身性能。

在传统汽车领域,冗余制动凭借机械方式便能基本满足需求。像常见的机械液压制动备份系统,利用简单可靠的机械原理,在主制动失灵时提供兜底保障。然而,时过境迁,步入智能驾驶和自动驾驶的崭新时代,单纯依托机械架构搭建的备份系统已然力不从心。如今,市场对备份制动系统提出了全新要求 —— 具备主动制动功能。以博世的 iBooster 系统为例,它巧妙借助 ESP hev 技术实现备份策略,当主制动失效,ESP hev 能够迅速介入,依据车辆实时状态精准计算并施加制动力,主动控制车辆减速;再看 IPB 系统,其配备的 RBU 单元则充当着坚实后盾,一旦主系统出现问题,RBU 单元立即启动,确保制动连续性。

归根结底,冗余制动设计必须紧密贴合制动系统的整体设计规范,并且要随着汽车智能化程度的不断攀升,动态调整自身标准。当下,法规层面已然明确规定,应急制动减速度必须达到 5m/s²,制动响应时间务必小于 0.8 秒,冗余制动系统作为行车安全的最后一道防线,自然也不能例外,必须严格达标。

进一步剖析线控制动系统,依据其实现形式可清晰划分为两个标志性阶段。在 EHB(电子液压制动)阶段,制动方式以成熟的摩擦制动作为主导力量,同时巧妙引入再生制动充当冗余备份方案。此阶段的亮点在于主 – 冗切换时间极为短暂,仅需 10 – 20ms,这意味着一旦主制动出现异常,再生制动几乎能瞬间无缝衔接。而且,冗余系统所能达成的最大减速度至少要达到 0.5g,建压时间控制在 500ms – 1s 这个区间,如此性能表现确保了制动的及时性与有效性。不仅如此,该阶段还实现了电动主缸、ESC(电子稳定控制系统)系统和 EPB(电子驻车制动系统)多级冗余控制,部分先进方案甚至具备冗余 ABS(防抱死制动系统)功能,全方位强化制动系统的可靠性。

而迈向 EMB(电子机械制动)阶段,制动策略出现重大转变,以再生制动作为核心主力,并且创新性地提出前轴 EHB、后轴 EMB 互为冗余的线控制动系统方案。此架构下,主 – 冗切换时间更是被压缩至小于 10ms,冗余系统的最大减速度性能再度进阶,至少要达到 0.64g,建压时间也缩短至小于 500ms,实现了轮毂电机、EMB 系统、失电全功能 RBU 与 EPB 系统组成的深层次、多层次冗余控制,同样有部分前沿设计涵盖冗余 ABS 功能。这一系列的技术革新与进阶,都彰显着汽车制动系统在冗余设计方面不断探索、勇攀高峰的决心与实力,只为给驾乘人员带来更为安全、可靠的出行体验。

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