佐思产研周彦武:从线控刹车系统看无人驾驶

2016-08-18 20:45:31来源: 车云网

       8月4日-8月5日由车云和佐思产研联合主办的2016年自动驾驶汽车开发及测试技术研讨会在上海举行。佐思产研研究总监周彦武在会上介绍了线控刹车系统无人驾驶的关系,以及线控刹车技术的现状和趋势。车云将演讲内容整理如下。

佐思产研研究总监周彦武

       大家知道,智能车包括传感、控制和执行部分,其中传感和控制大家讲得比较多,我今天讲讲执行这一块。

       关于油门和转向的线控技术都比较成熟了,我来讲讲刹车系统。不管无人车还是自动驾驶车,都还没有量产,所以我们就需要从现在已经量产的车当中找一辆来改装。关于车型的选择,有人会问,你为什么选择这个车?基本上所有的厂家,不管是谷歌还是丰田、本田、日产、通用,所有的改装都是用纯电车或者是混电车来改装的。

       国外大企业为什么没有拿燃油车改装呢?这是因为混动车或者是纯电动车最大的好处,就是它有一套比较好的线控刹车系统。

       刹车系统需要很长时间的技术积累和刹车数据积累。中国企业里面,很少有做刹车系统管理的,国内做得最好的恐怕就是万向了。现在院校方面的无人车基本上是用燃油车改的。他们的转向系统用的是外挂式的,用电机带着方向盘转。刹车系统用PLC控制,刹车方面用电机来控制。实际上这种方案中,导致司机反应时间加上电机制动时间的总时间很长,因此比有人驾驶的危险性高。也就是说它只能用于科研和测试,用于检测传感器的算法等。

       接下来讲ESP(有的叫ESC),有些人认为ESP既可以控制油门又可以控制刹车,是个很好的线控系统,其实不是。

       首先,这些特殊功能只有在第九代ESP的白金版上才有,价格昂贵。

       其次,博世对国内厂家一般只开放ACC和ESP量产接口协议,刹车力度最大大约为0.5g,标准的刹车力度在0.8g以上,0.5g远不够用。

       第三,在设计之初,ESP控制刹车系统只是在少数紧急情况下使用,可能一年用不了两次。ESP的阀体空间极小,一般泵的容量只有3毫升,频繁使用,会导致阀发热严重,精密度下滑,导致ESP寿命急剧下滑,常规刹车系统一小时就可能使用数次,如果用ESP做刹车系统,可能一个月就报废了。最后即便是不计寿命问题,ESP的泵油功率也有限,且缺乏真空助力,反应速度也远不如ibooster,ESP比ibooster慢大约200-350毫秒,这在高速时,差距明显。 

       为什么说电动车线控比较好做?第一代的线控系统,就是EHB,下面我再讲第二代的线控系统,就是未来的EMB。EMB和EWB是真正的线控刹车,EHB勉强算线控刹车,它仍然需要一套传统车上的液压系统。而EMB和EWB则是完全的电子机械系统,没有任何液压元件。EWB是西门子开发的,与EMB系统最大区别是其采用楔形耦合。

       2001年开始有混动车,一个是丰田的普瑞斯,另一个是奔驰的。丰田跟博世合作开发的一套刹车系统EBC,主要用于混合动力车和电动车。奔驰在2001年开始用SBC刹车系统。2004年、2005年召回了300万辆左右,它就不再用这一套,改用大陆给它改造的ABR系统。

       丰田的EBC系统,到现在还在用,这是目前公认最好的刹车能量回收系统。这套系统也是最复杂的,德国人开始也做出了跟它类似的系统,但德国人发现管路太多,液压系统太复杂,很容易出问题。但是丰田日本制造工艺超过了德国,它做就没有问题,从2001年一直用到现在。2005年的丰田第二代电动车刹车系统,因为系统非常昂贵,只能用在顶级车上。

       上图是博世的刹车系统发展历史。EVP(电子真空助力泵)是现在比较完美的方案,彻底取代了真空助力器,目前来说它做线控刹车是最合适的。因为博世先走了一步,接下来它的两个竞争对手大陆和天合又加强了一步,把真空助力和ESC都合在一块。这种方案还没有实际的量产,预计2018年左右可能会有人用。

       我们讲刹车系统的终级目标是EMB电子制动系统。EMB最大的好处是反应时间短,直接由电子控制液压,如果由液压再控制轮缸,那这个反映时间增加了。对于无人车来说,需要尽量缩短它整个执行器的反应时间。所以,EMB是最合适的,最快可以做到90毫秒,而且理论上还可以做到更好。

 

       这是奥迪R8 e-tron一套刹车系统,现在它是第一个用EMB的系统,而且它只是在后轮用了EMB系统,前轮还是传统的液压系统。因为EMB系统还不够成熟,还不能单独使用。

       EMB最突出的优势是安全。首先一套传统刹车系统的反应时间,最好的也要在300-400ms,而EMB只要90ms,刹车距离可以缩短60%,安全系数比较高;其次它没有液压系统,不会有液体泄露,就会更加可靠。尤其对于电动车,一旦有液体泄露,可能有短路的风险。

       EMB最大的好处可以绕开博世、大陆、天合等厂家,它没有备份系统,它本身是纯线控,很难给它设置一套冗余系统。EMB的缺点是刹车力不足,它是用永磁电机做的,体积不能太大,只能做到后轮里面。

       对于中国厂家来说,刹车系统基本上都绕不开博世,不管传感器、控制系统做得再好,最终都要执行器跟它们通讯,博世不放开接口或者只放开很少的接口,无人车开发就完全受限制。中国企业如果四轮都做EMB,可以绕开博世,但是EMB系统还有很多的缺点。我认为在低速(大概在50-80km/h)的情况下,EMB缺点还不是很明显,因此是可以用的。目前国内EMB做得最好的,恐怕就是万向了。

       刹车系统的开发就是一个长期数据累积的过程,要做刹车系统,关键还得要有测试场。国内企业一方面不愿意投入,因为投资周期长,资金投入相当大。中国缺乏强大的TIER1企业,很少有汽车零部件企业投资建设标准汽车测试场。

       我的演讲结束,谢谢大家。

关键字:线控刹车系统  无人驾驶

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016081815987.html
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