为您解读：为何刹车系统用不到10年就会被淘汰

前一阵，著名刹车品牌Brembo发布了自家的首款线控刹车系统。作为当下助力刹车的替代者，线控刹车不仅能弥补助力刹车在脚感方面的不足，同时还能完美协同新能源时代，混动/电动车对于刹车系统的复杂需求。那现在主流的助力刹车都存在哪些问题呢?即将全面占领市场的线控刹车究竟又强在哪里呢?今天我们就来为大家全面地剖析一波!

目前绝大部分车型所使用的刹车系统，其实都是由比利时工程师在1927年发明的真空助力泵形式。这种刹车的工作原理是，通过利用发动机运转吸气时产生的负压，来给刹车总泵一个向前推动的力。虽说这个推力不足以直接推动刹车总泵产生制动力，但这股恰到好处的力，却能大幅降低驾驶员脚踩刹车踏板时所需的力度。在助力刹车诞生至今的这100年间，它凭借着极其简单的结构经久不衰，不过这种助力结构也有一些问题是根本无法杜绝的。

比如，在真空助力刹车系统中，由于放大刹车踏板力度的介质，是发动机运转吸气时所产生的负压，因此只要发动机出现熄火的情况，那刹车踏板就会因为失去负压，而出现第二脚刹车硬到踩不动的问题，会严重影响到刹车的制动力。不仅如此，当发动机转速较低，所产生的负压较小时，真空助力泵也会因为刹车踏板的频繁踩踏，引发负压不够满足真空助力泵需求，进而导致刹车踏板变硬的问题。此外，当海拔过高、外界气压降低时，助力泵内外压差变小，刹车助力的力度也是不及平原地区的。也就是说，使用真空助力泵的车型，在高海拔地区的刹车脚感要比平原地区沉上不少。

此外，使用真空助力泵刹车的车型，除了制动力会受到发动机运转工况的影响外，就连刹车脚感也会因为用车的工况不同而产生大幅波动。比如在连续重刹，刹车出现热衰减后，高温的刹车油以及变软的刹车片，都会导致驾驶员脚下的刹车踏板行程变长，并且脚感变轻。

而在2009年全球刚刮起电动车风潮时，由于电动车并没有传统燃油车上的发动机能为真空助力泵提供负压，因此便诞生了一种过渡性的刹车助力系统，也就是通过一个具备抽气功能的电机，来替代原先的发动机提供负压，从而实现真空刹车助力。但这显然是一种“脱了裤子放屁”的方案，既然没有了发动机，那为何还要沿用专门为发动机配套的“负压法”方案呢?毕竟以现在的科技水平来看，纯电机的结构就足以解决所有的刹车助力问题了。

电子助力泵

于是在2011年左右，由纯电机直接助力的电子助力泵便诞生了，并开始替代真空助力泵，逐渐成为了电动车的标配，我们熟知的博世iBooster就是其中的代表作。在电子助力刹车系统中，由于助力的方式从此前的真空助力，变为了由大扭矩电机直接进行助力，因此当一些传统燃油车也开始使用这种电子助力刹车后，像是国内销售的第一款电子助力车型--阿尔法·罗密欧Giulia，即使它的发动机熄了火，但只要车辆还处于通电状态，那刹车的助力就不会失效。而这种有电就有刹车助力的特性，无疑也会更适合于新能源车型。

此外，由于电机力度的可调整范围很大，所以电子助力还能为工程师留出充足的刹车踏板脚感的调校空间。这样一来，工程师便能根据车型的定位，以及品牌调性来充分赋予刹车踏板最适合的踩踏脚感。而不用像真空助力时代，受限于硬件，没有过多的调校空间，导致刹车脚感经常随缘。

不过，电子助力也存在着一些不足，由于它像真空助力刹车系统一样，刹车踏板都是经过助力系统后直接与刹车管路相连的。因此，在刹车热衰减后，虽然电子助力能通过减小电机助力力度的方式，来保证刹车踏板的脚感不会变轻。但减小电机助力的力度，同样会导致作用在刹车盘上的制动力度变小。那此时为了保证足够的制动力，驾驶员就需要通过踩踏更深的刹车踏板行程，来找回因为电机减小助力力度导致的制动力下降了。总结成一句话就是，电子助力刹车虽然能保证刹车踏板的脚感在热衰减后不发生改变，但并不能保证刹车踏板的踩踏幅度不变。因此，电子助力并没有完全解决刹车脚感会受到使用工况变化而变化的问题。

实际上早在2000年的时候，“线控刹车”就已经出现在奥迪A8以及宝马7系的身上了，而当时它出现的形式，就是现在大家早就习以为常的电子手刹。与机械手刹或者脚刹不同的是，作为“按钮”的电子手刹，其实并没有直接通过油压管路与后轮刹车卡钳相连。当你拉起电子手刹时，实际上你只是将一个锁死后轮的指令传到了刹车系统，最后咬紧后卡钳的动作其实是由电机完成的，并非像助力刹车那般，是通过放大驾驶者实际操作力度来实现的。而线控刹车的运转原理，其实与电子手刹并没有太大不同，简单来说就是，刹车踏板从原来建立压力的阀门角色，变为了给予制动指令的开关。

而对于整个汽车领域来说，最早使用上线控刹车的车型，就是对刹车踏板脚感稳定性十分苛刻的F1赛车了。极其稳定的刹车脚感以及刹车踏板踩踏行程，可以说线控刹车就如同是为F1这种刹车满负荷车型量身定做的一般。后来，随着民用车企对完美的不断追求，以及为了顺应新能源时代的到来，于是便将F1领域的BBW(brake by wire)线控刹车系统引入到了民用车领域。

线控刹车的刹车脚感之所以永远不会改变，是因为驾驶员踩踏刹车踏板所压缩的刹车油，压根就没与四个车轮的刹车卡钳贯通，两者中间是堵死的。当驾驶员踩下刹车踏板后，活塞推动的刹车油仅仅会通过管路作用到一个阻尼块上(如上图绿色框内)。因此，在线控刹车的系统中，唯一能影响到刹车脚感的变量，其实就只有这个阻尼块的硬度以及厚度了。

线控刹车的具体执行逻辑是，当驾驶员踩下刹车踏板后，主制动缸(上图绿框部分)上方的行程传感器就会启动，来侦测主制动缸内的活塞移动距离，并将活塞移动距离的数字发送到刹车控制单元。此时，刹车控制单元就会对照工程师事先写好的，不同活塞移动距离所对应的车辆减速度数值所需的压力值，将电信号发送给压力发生单元。

而当压力发生单元(上图黄框部分)在接收到电信号后，就会通过自身的电机来压缩与四个车轮相连管路中的刹车油，最终推动卡钳活塞使刹车片与刹车盘摩擦，从而产生制动力。

这时肯定会有人好奇，上图中这么大个的“压力控制阀”(绿色框内)根本就没有参与上述的制动过程，难不成它只是个摆设吗?非也!这个装置是为了应急而诞生的。万一哪天压力发生单元或者刹车控制单元，抑或是行程传感器失效，那这个一直挡在驾驶员脚部，以及刹车卡钳油路中间的阀门便会打开，使刹车踏板能够直接推动刹车油来与刹车卡钳建立压力，防止出现刹车失灵的问题。这时，发生故障的线控刹车，便与失去助力的普通刹车并无二致了。

通过上文我们已经了解了何为“线控刹车”，以及在线控刹车系统中，刹车踏板脚感不会改变的原因。那电子助力刹车的老大难问题，也就是刹车踏板行程会随着刹车热衰减改变的问题，在线控刹车上又是如何避免的呢?咱们继续往下看!

上文我们已经讲了，在线控刹车系统中，刹车卡钳施加给刹车盘多少制动力，是刹车控制单元根据主制动缸内活塞移动距离，所对应的车辆减速度数值来决定的。而在减速过程中，位于车轮一侧的轮速传感器也会通过对轮胎转速的检测，来确保当前车轮转速的下降速度符合刹车控制单元给出的减速值。而当刹车出现热衰减后，轮速传感器返还给刹车控制单元的车速下降数据，就会达不到最初的车速下降预期。此时，压力控制单元便会向压力发生单元发出增大压力的指令，来满足驾驶员踩踏制动踏板深度所对应的车辆减速预期。而在整个过程中，驾驶员一端即不需要像真空助力那样对刹车踏板增加踩踏力度，也不需要像电子助力那样增加任何的踩踏行程。

不过需要注意的是，虽然线控刹车能保证热衰减时，驾驶员在脚步不增加刹车踏板踩踏力度以及深度前提下的刹车距离不变。但由于刹车系统自身制动力的衰退是客观存在的，因此车辆在热衰减后的极限制动距离肯定也是要比正常情况下更长的，这是受限于物理层面，无法被改变的。

看到这，大家应该已经领略到线控刹车在刹车脚感方面的稳定性优势了，但事实上，能决定线控刹车未来主流地位的原因并不是以上两点，而是下面要讲的，可以完美适配混动/电动车，将动能回收与卡钳制动力完美结合的能力!

线控刹车之所以能在未来占领主流，其实是汽车混动/电动化进程所带来的必然结果。因为对于极其在意能耗，需要通过动能回收增加续航里程的电动/混动车来说，助力泵的刹车形式确实很难在制动力的分配，也就是通过驱动电机实现的动能回收制动，以及通过卡钳进行的机械制动之间做到完美的平衡。

此外，如果在使用助力刹车系统的车上匹配动能回收功能，那刹车踏板的脚感通常也会产生明显的分裂感。这是因为，如果想将助力刹车和动能回收合理分配在刹车踏板的整个行程中的话，那刹车踏板的初段就一定会分配给利用驱动电机进行制动的动能回收系统。而过了初段之后的刹车踏板行程，则会被分配给制动力度更强的卡钳刹车。但由于刹车踏板初段，也就是利用动能回收制动的踏板行程阻尼，大多都是用弹簧营造的;而过了踏板初段的其余行程，也就是卡钳制动的阻尼是由发动机负压(真空助力刹车)以及电机(电子助力刹车)营造的，那当驾驶者将刹车踏板从动能回收制动踩至卡钳制动时，刹车踏板便会出现一定的分裂感了。

而这时，线控刹车的优势就凸显出来了。由于线控刹车的刹车踏板并未与真正产生制动压力的活塞相连，各部件之间只是通过电信号来交流。那对于混动/电动车而言，就能通过刹车控制单元在动能回收与机械制动之间进行选择，并将二者完美融合了。比如通常来说，动能回收能提供的最大减速值为-0.3G，因此当制动请求小于-0.3G时，刹车控制单元就能给ECU发送信号，通过使用动能回收来帮助车辆减速。而当制动请求大于-0.3G时，刹车控制单元就会给ECU和压力发生单元共同发送信号，让动能回收和刹车卡钳进行同步制动。

比如，我们假设驾驶员踩下了刹车踏板行程等于-0.5G的制动力，此时，刹车控制单元首先会给ECU派发动能回收最大的-0.3G的制动力度，然后再将其余的-0.2G制动力通过压力发生单元，使用刹车卡钳制动。这样一来，线控刹车既能通过优先使用动能回收，最大程度补充混动/电动车的续航里程，同时还能保证刹车踏板的脚感不会产生阶梯，且始终如一。这种可以完美控制机械制动和电机动能回收各自比例，通过完全解耦实现最大限度回收能量的本领，对于混动/电动车这种极致追求低能耗的车型而言，堪称是绝配了。

而对于各家厂商都在争相研发、使用的自动驾驶系统来说，线控刹车也是堪称绝配的选择。因为在真空助力和电子助力上，驾驶室内的刹车踏板都是与产生制动力的主制动缸直接相连的。所以当自动驾驶系统进行制动时，即使驾驶员没有踩踏刹车踏板，车内的刹车踏板也会因为主制动缸产生的制动压力导致下沉。此时如果驾驶员的右脚刚好放在刹车踏板上，那踏板瞬间下沉的这个非预期动作，便有可能让驾驶员感到惊慌失措，甚至在慌乱中酿成事故。

而线控刹车就不会出现刹车踏板下沉的现象。由于刹车踏板与产生制动力的压力发生单元之间并没有连通的关系，因此在主动刹车或自动驾驶制动时，无论刹车控制单元如何让压力发生单元对卡钳施加制动力，车内的刹车踏板位置都是不会发生任何改变的。此外，由于自动驾驶与线控刹车都是以电信号为传递介质，因此二者也能实现更好、更快的协同工作，让“无人驾驶”更上一个台阶。

除了上述的四个优势外，线控刹车还有一项优势是真空助力和电子助力无法轻易实现的，那就是车辆前后制动力的分配调节功能。在线控刹车上，由于刹车踏板不再直接推动产生制动力的压力发生器(主制动缸)，因此如果想实现前后制动力分配的话，其实只需要再增加一套用于产生制动力的压力发生器，用来分别辅佐前后轮就可以了。这样一来，当刹车控制单元接收到驾驶员通过刹车踏板给出的制动信号后，就可以按照驾驶员事先设定好的前、后制动比例，来控制前、后两套压力发生器的制动力度了。在实际应用中，驾驶员则可以根据弯道的不同，来设置不同的前后刹车比，从而达到更快的圈速。实际上，这种前后制动力分配的操作，早早就应用在F1的赛车上了。

不难发现，线控刹车之所以能在未来成为主流，其实是依附于全球电动车浪潮的。它不仅在节能、智能化上拥有着绝对的优势，同时还将刹车踏板力度、刹车踏板行程这两个维度的稳定脚感一并附赠给了驾驶者。电时代已经张开双臂朝着我们走了过来，你不拥抱他，他也必然会拥抱你。