更小更快与更稳 采埃孚IBC集成制动控制系统

许晖

如果仅仅为了保证一台车可以在陆地上运动起来，那么车企为之所设计的许多配置似乎都可有可无，没有窗、没有门、没有车壳、没有空调、没有音响、没有大灯甚至于没有轮胎也还能用履带来替代。唯独制动系统，从汽车出现的一刻开始随之伴生，成为一个不可或缺的必选项。车辆的制动系统作用在于让行驶之中的汽车减速甚至停车、让下坡之中的车速保持稳定，还需要令停驶的汽车保持静止不动。

#传统制动系统的原理

消费者脑海之中对于车辆制动系统，通常会联想到隐匿于轮毂背后的制动盘以及制动卡钳。实际上这只是整套汽车制动系统之中的一小部分，归属于制动器最终执行范畴。目前典型的制动系统分为盘式制动和鼓式制动两种方式，四轮鼓式制动通常出现在型号较老或者质量较小的车辆上;也有部分车企从成本以及产品所需制动效果考虑，选择前部盘式制动外加后部鼓式制动的混合制动方式。随着车辆运动性能提高需要更为有效的制动效果，外加制动系统成本下降，目前市售乘用车多采用四轮盘式制动方式。与制动系统相关的其他系统还包括了驻车制动器，电动制动助力器和防抱死系统等等。

制动系统的工作原理可简单视为动能到热能的转换过程。当使用者踩踏制动踏板时，通过真空助力器将踩踏力度放大，推动制动总泵中的柱塞，将液压油（制动液） 从一系列管道推向每个车轮上的制动分泵。无论是盘式还是鼓式，其最终均是由每个车轮制动端的制动分泵，驱动卡钳或是制动鼓之中活塞所接触的制动衬块（摩擦片/制动蹄），咬合连接车轮的制动盘（推出制动蹄）。随着制动衬块（摩擦片/制动蹄） 逐步增加的摩擦力，最终将车辆向前运动转化为热量。这些热量也会导致制动衬块的不断磨损，当制动衬块磨损达到一定程度需要及时更换以保证行车安全。部分车企为了让使用者更为直观了解磨损程度，更在其中制动衬块之中加入金属丝，通过报警提示更换。

1.鼓式制动执行端结构图2.传统带真空助力鼓式制动原理图3.盘式制动系统执行端

4.传统带真空助力盘式制动原理图

1.ZF IB C體积十分小巧

#制动系统发展的窘境

汽车出现的上百年之中，伴生而来的制动系统发展从未停歇。车速的提高与车重的增加，令制动系统的可靠性以及安全性日趋严格起来。原有制动系统单靠使用者施力制动的方式已难以达到必要的安全行驶，为此出现了真空助力器。点燃式汽油机进气歧管可提供稳定的真空源，但柴油机等压燃式内燃机则需要面对真空度不足的窘境，随之又发展出了真空泵和一系列协助工作的传感器。当然为了进一步提升安全性，制动系统往往还采用液压双回路的设计方式以防万一。再后来，行驶姿态稳定成为安全考量，以制动压力传感器协同ECU工作，防止车辆制动期间的滑移，成就了如ABS防抱死制动系统、ESC电子车身稳定等系统。

制动与稳定技术的发展，间接反映出参与制动系统的零部件会越来越多，体积与重量只增不减。值得一提的是，真空助力制动系统在当前以及未来相当长一段时间所发挥的作用不容否认，然而该系统其实也存在有发展的尴尬。部分车型所配置的真空泵，不但带有恼人的噪音令NVH不佳，损耗发动机功率同时导致燃油经济性下降。对于日渐增多的新能源汽车，更需用电力来解决无内燃机真空源的问题，其续航里程备受挑战。制动系统似乎与如今节能减排轻量化的要求格格不入，亟需一种革命性的产品解决以上问题。

2.ZF IB C测试车

3.传统制动系统受众多部件以及传感器和线束掣肘

1. 真空助力器尺寸并不小 2. ZFEBC460 Premium

3.不同制动控制产品的自动紧急制动的能力差异和系统响应对比

4.凯迪拉克CT6也实车搭载ZF IBC系统

#从ESC到IBC

电子稳定控制系统ESC作为ABS防抱死制动系统和TCS牵引力控制系统的进一步扩展，大家一定不会陌生。这种应用高级传感技术判断驾驶者行驶意图的系统，在车辆开始失去稳定姿态时，启动干预措施，对一个或多个车轮实施制动力，减少发动机扭矩的干预，将车辆引导回正确路线，其对防止事故或降低事故严重程度有明显的辅助功效。随着坡道缓降、自动驻车、胎压监测等功能的加入，高度集成化的ESC 成为发展趋势之一。

早在2016年，采埃孚所推出的6活塞泵电子稳定控制系统（EBC 460），不但可以在短时间内建立大量制动功能，还充当起软件集成中枢，以容纳控制如自动驾驶、安全、底盘和传动功能的算法。能够支持多种功能的应用，包括自动紧急刹车系统、自适应巡航系统等。同时支持新能源车型的部分需求，如制动能量回收等。随后配备在宝马7系和奔驰E级量产车型上。

如果说EBC 460 Premium使系统制动性能得以有效提升，那么采埃孚集成化制动控制系统IBC的出现，则可被视为制动控制系统的全新变革，IBC系统对于现有制动系统的优化提出了不少颠覆性的改变。高度集成令它融合了传统的助力器以及ESC等多个系统。对于车辆性能表现明显具有提升。变化最为显著莫过于通过集成于系统内部，由无刷电机驱动的电动液压制动控制单元，双向建压的活塞能在150ms以内积聚足够的制动压力为车辆实现高达1g的减速度，缩短的制动距离十分可观。而原来制动系统所需的，包括真空助力器、真空泵以及相关的电缆、传感器、开关和控制器等零部件均悉数消失。IBC的体积大小与原本单个真空助力器几乎没有区别，节省空间之余还减轻了重量，从此无需掣肘于尴尬的真空源，更可兼容所有动力系统， 支持最大程度的能量回收。

1.车辆运动控制测试车辆

行驶安全永远都是主机厂以及零部件供应商的核心诉求，为此IBC的高度集成之中涵盖符合最为严格车辆制动法律法规的机械制动备份系统。正常情况下系统将会采用电控方式为车辆提供最优性能，倘若意外掉电，机械备份将完全满足安全需求，无需担心制动失灵。考虑到使用者对于制动系统结构性变化的适应，采埃孚IBC针对不同制动踏板感要求也做了相对的优化。在为主机厂进行产品匹配的时候，可应产品参数以及使用要求，为其提供不同算法的模拟踏板调校。利用制动踏板的位移传感器侦测踏板行程来了解驾驶员刹车需求，计算并提供制动压力，让制动“脚感”始终如设计所需，在进行制动能量回收的进入与退出时，踏板也感受不到任何差异。

2.集成式线控制动系统可更好融入自动驾驶技术之中

#IBC系统的深远意义

采埃孚是一家十分有远见的技术型零部件供应商。作为世界500强企业，几乎所有全球知名汽车企业都采用了采埃孚提供的传动、转向、底盘系统等汽车零配件。2015年采埃孚斥资135亿美元成功收购以转向与制动闻名世界的美国天合汽车集团，成为近10年汽车零部件行业规模最大的并购案例。而本文的IBC系统方案正是来自于并购之后的采埃孚天合。其实自从2018年第一代系统正式量产后，采埃孚的IBC已与全球超过8家厂商的多款车型开展合作，并与通用旗下品牌率先于北美市场落地。这其中2019款的Chevrolet Silverado和Cadillac CT6均已實车搭载。随后的多代产品也在同步开发之中。

明面上来看，采埃孚的IBC系统优势在于高度集成化所减少的体积与重量，并兼容各种动力系统。但我们更应注意到其背后，针对采埃孚近年来一直所布局的自动驾驶领域，IBC系统具有更为深远的意义。高度集成化不但代表上文所说的制动系统与ESC稳定系统，也代表着支持所有驾驶辅助功能，如ACC自适应巡航、AEB自动紧急制动，甚至为满足日后自动驾驶不同等级，可提供适配多种解决方案。事实上采埃孚也已经这么做了。2017年采埃孚全球媒体发布会上正式发布的“Vision Zero Vehicle（零愿景车）”就已经出现了IBC系统的身影。而2019年的全球媒体技术日上，采埃孚更将IBC系统作为四个主要执行控制系统之一，与SMOTION“全自动减振系统”、“AKC主动式后轮转向系统”;“线控转向系统”整合成为具备控制功能底盘的车辆运动控制模块。

3.北美地区雪佛兰Silverado上已率先搭载ZF IBC系统?

4.集成式线控制动系统有助于保持车辆行驶姿态

结语：

制动系统的重要性无需多言，除了在车辆安全中扮演关键角色，还将成为自动驾驶所需先进技术的重要组成部分。自动驾驶在经过一系列技术的发展变革之后，终将逐渐成为日常生活中的现实。驾驶员辅助系统技术这是朝这一方向迈进的初步尝试。正如采埃孚去年所提出的“衡以行道（MobilityLif eBalance）”这一对企业目标逐步细化展望。采埃孚IBC 终将在“更环保、更安全、更自动化”的出行需求之中体现出自身的价值。