鼓刹真的不行?

在今天的文章开始前,我想请各位先思考一个问题。电动车和燃油车区别有哪些?核心三大件变了,这一点大家都能想到。但其实,制动方式和制动逻辑也发生了很大的变化。

此前,大众ID4上市,在制动系统上采用鼓刹就引发一大片的讨论甚至是不满。那么,鼓刹真的不好吗?

本着客观公正严谨的态度,今天这篇文章就来好好探讨探讨。

盘刹& 鼓刹

先说盘刹。盘刹结构相对直观简单,即刹车片夹住刹车盘产生摩擦力来制动,优点是效率高、响应快,散热好。

鼓刹的制动则来自内部自增力,随着车轮转动把这部分压力传递到刹车片上进行制动。由于刹车盘和刹车盘有更大的接触面积,制动效能要高于盘刹。这也是很多大车使用鼓刹的原因。

而鼓刹还有另外一个特性:结构封闭。这就会导致摩擦刹车产生的热量很难释放掉,进而导致刹车片性能大幅度衰减,从而导致制动力下降。「这也是鼓式制动在过去20年来应用车型越来越少的主要原因」大陆集团电子驻车制动系统专家缪哲华这样说道。

这一点,也是大家顾虑和担心的地方。在聊这个争议之前,我们要了解油车和电车上的不同制动逻辑。

这里有两个名词需要解释一下:行车制动和驻车制动。

顾名思义,行车制动指的就是让汽车从动态减速至静态的功能,通常通过驾驶者对制动踏板进行操作实现。驻车制动则是让车子保持原地静止的状态,通常通过驾驶员对驻车开关(EPB)开关的操作或是车辆的驻车制动逻辑自动完成。

既然是聊鼓刹的事儿,自然就属于行车制动的范畴了。

内燃机车型制动减速过程全部通过轮端摩擦制动完成。液压管路传递来的液压力推动制动器摩擦材料(也就是我们常说的刹车片),与制动盘/制动鼓的接触,由两个零件间的摩擦产生拖拽力,传导到轮胎并与路面摩擦实现车辆减速。

但是电动车就不太一样,制动减速过程除了摩擦制动,还有电机制动的参与。电动车动力由电机提供,所爆发的扭矩直达轮端,也就是说可以直接为车辆提供加速和减速的能力,同时电动制动可以将车辆减速过程中摩擦制动损失的大部分热能转化为电能,并对电池进行充电,这也就是我们常说的动能回收。

有了电机制动的加持,对于摩擦制动的需求就会少很多,根据国际供应商巨头大陆集团的整车测试数据显示,有能量回收的车辆,对摩擦制动所需提供的制动能量降低了90%。

小结一下,电动车的减速由摩擦制动与电机制动协同完成,且对于摩擦制动的需求不高。

大陆的鼓刹系统如何?

口说无凭,毕竟实践才是检验真理的唯一标准。还是直接上数据吧。

大陆曾拿自己的那套基于鼓式制动的电子驻车系统 EPB-Si做过两个测试,来研究电动车制动和油车制动区别(这部分内容可能会比较干,但是我希望你能够看完)。

一个是E-Taunus 城市路况测试测试,通过摩擦制动压力与次数来对比内燃机与电动车摩擦制动表现。

从图表中我们能很直观的看出:相比于油车,电动车摩擦制动次数大幅降低。也就是说电动车制动对于刹车片以及制动盘/制动鼓的磨损均有减少。

另一组则是针对制动温度,或者说是刹车温度的试验:在格洛克纳山路进行长下坡实验。路线长度15km,海拔差1500m,平均坡度9.5%,每一轮测试时间40分钟,按照几种不同的驾驶模式来观察制动温度。

注意:这个测试是针对电动车的测试。

激烈驾驶:以最高限速去开且关闭动能回收,在这种情况下,刹车完全是由摩擦制动提供,此时,制动盘温度最高达到721 °C。

常规匀速驾驶:即便是温和的驾驶,同样关闭能量回收,制度盘温度会有所下降,但是依然高达474 °C。

常规驾驶+动能回收:在这种情况下,电机制动或者说动能回收,会大幅度降低制动系统产生的热量。此时制动盘温度仅为21 °C。提升非常明显。

缪哲华表示,同样的情况也适用在城市路况测试中。「没有能量回收的车辆制动盘温度分布在70-160 °C范围内,而电动汽车的温度分布在5-45度范围内。」

两个测试总结下来的结论就是:电机制动的介入使得电动车相比传统内燃机车型摩擦制动次数大幅降低、摩擦制动强度及产生的热量大幅降低。

这也就是说,此前提到的鼓刹热衰退带来的缺陷现在完全可以被解决。

如果只有这两项,可能大家依然无法信服。为此,大陆还进行了另外一项测试:连续紧急制动测试 (AMS: Auto-Motor-Sport 测试 ),整个测试非常严格。

将车辆全力加速至100km/h,随后全力制动至刹停,然后重复十次,然后继续第二轮制动,只取第二轮第十次制动时的制动距离,要知道那时也是整个制动系统温度计最高的时候。这个测试对于车子制动力是很大的挑战,因为此时电机能够提供的电机制动力矩非常小,几乎可以忽略不计。这个时候看的就是制动器本身的刹车性能。

那么搭载EPB-Si的大众ID4表现如何?结果显示,在第二轮测试中,ID4成绩基本稳定在37、38米。对比前几次,制动成绩并没有出现很大波动,足以见,在高温的情况下,EPB-Si也能够保证出色的制动性能。

缪哲华告诉我,除了可能会出现的电机失效,(也存在一种)可能整个液压管路都会失效,这种情况下EPB-Si通过电机制动也能够实现0.3g的减速度,完全可以满足法规对于紧急制动的要求。

此外,除了在行车制动,在驻车制动上,大陆这套系统性能也不差。EPB-Si可以输出很高的驻车力矩,通过驻坡性能测试得到的EPB-Si产品最大驻坡力矩输出能够达到1700Nm,足够满足3吨车型20%驻坡要求。

这套鼓刹系统怎么样,我想各位心里应该有答案了。

大众为什么要上鼓刹?

接下来,就要回答最后一个问题了:大众为什么要上鼓刹?

首先,对于巨头大众来说,安全,绝对是造车的第一要义。从上面的内容中,供应商大陆已经证明了其鼓刹产品的安全性以及稳定性。这一点我想应该不用再赘述。

还记得我们刚刚说的那句话吗?有能量回收的车辆,对摩擦制动所需提供的制动能量降低了90%。换句话讲,电动车的摩擦制动强度会降低。

而摩擦制动力下降会带来另一个问题:锈蚀问题。盘刹直接裸露在外,很容易生锈,而带有动能回收的电动车的摩擦制动的强度和次数都不足以除去刹车盘上产生的锈蚀,可能会带来一系列制动噪音甚至是制动力不足的问题。这也是为什么大众不用盘刹的原因。

另外还有一点,则与整车续航有关系。这里涉及到一个专业词汇:制动器拖滞。指的是在非制动的情况下,由于刹车片与制动盘/制动鼓之间半接触状态而造成的一种对车轮的拖拽现象。

研究机构表明,轮端拖滞力矩降低1Nm,能够帮助车辆提升10km-15km续航里程。而根据WLTP测试结果显示EPB-Si在各工况下拖滞力矩均小于0.5Nm。可以在一定程度上提升续航里程。

此外,按照大陆的说法,EPB-Si 的半封闭结构能够有效阻止80%的 制动粉尘向大气中排放,也就是说,可以让电动车变得更「环保」。

最后,当然还有成本方面的考量,鼓刹成本较盘刹更低一点。

鼓刹,并没有那么差

到这里,基本上已经把这件事厘清楚了:鼓刹,并没有那么差。

即便如此,我想肯定也有很多人不会认可。毕竟,鼓刹看起来并不那么高级,也没有盘刹那么好看,这一点确实没办法。

在燃油车时代,相比盘刹,鼓刹确实弱势很多,但是在电动车时代,鼓刹或许会迎来新生。

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